La résistance aux chocs des matériaux métalliques fait référence à leur capacité à résister aux dommages et à restaurer la déformation lorsqu'ils sont soumis à des charges d'impact, et cet indice de performance revêt une grande importance pour l'application pratique des matériaux. La résistance aux chocs reflète non seulement le degré de ténacité et de fragilité du matériau, mais détermine également la durabilité et la fiabilité du matériau sous charge dynamique. De nombreux facteurs affectent la résistance aux chocs des matériaux métalliques, notamment la nature de la matière première elle-même, l'orientation de l'éprouvette, la géométrie de l'entaille et la qualité du traitement, la précision de la machine d'essai, l'ajustement entre le pendule et le cadre, la température d'essai, le positionnement de l'éprouvette d'impact, etc.
1. La nature de la matière première elle-même
La résistance aux chocs des matériaux métalliques est étroitement liée à leur propre structure métallographique, composition chimique, propriétés physiques, processus de traitement et de traitement thermique. Par exemple, la composition chimique du métal, notamment le carbone (C), le phosphore (P), le soufre (S) et d'autres éléments, lorsque leur teneur augmente, conduit généralement à une réduction de la résistance aux chocs du matériau. En effet, ces éléments ont tendance à former des phases fragiles ou des inclusions dans le matériau, augmentant ainsi les concentrations de contraintes et réduisant la ténacité du matériau. Au contraire, des éléments tels que le manganèse (Mn) et le nickel (Ni) peuvent améliorer efficacement la ténacité du matériau dans une certaine plage ; Le Mn peut affiner le grain et inhiber la précipitation des carbures le long des joints de grains, tandis que le Ni peut augmenter l'énergie de stratification de la ferrite et favoriser le déplacement des dislocations par glissement transversal, ce qui peut contribuer à améliorer la ténacité de l'acier.
De plus, la composition des phases d’un matériau métallique a également un effet significatif sur sa ténacité. Plus la teneur en ferrite, une phase à faible résistance, bonne plasticité et ténacité, est élevée, meilleure est généralement la résistance aux chocs du matériau. Au contraire, les carburites réticulés détériorent la ténacité du matériau, et plus leur quantité est élevée, plus la résistance aux chocs du matériau est mauvaise. Par conséquent, en ajustant la composition chimique du matériau et le processus de traitement thermique, la composition des phases peut être contrôlée et ainsi la résistance aux chocs du matériau peut être optimisée.
2. Orientation des spécimens
L’orientation des matériaux métalliques affecte leurs propriétés mécaniques, notamment leur ténacité. Dans les applications de production et d'ingénierie réelles, la plupart des matériaux métalliques sont laminés, dans le processus de laminage, les inclusions métalliques accompagnées de grains métalliques le long de la direction de déformation principale sont allongées, la formation de tissu de fibres métalliques, affectant sérieusement la résistance aux chocs des matériaux métalliques. Par conséquent, le long de l'échantillonnage dans le sens de laminage, c'est-à-dire le grand axe de l'échantillon parallèle à la direction de laminage, une encoche s'ouvre dans la direction perpendiculaire à la direction de laminage, de sorte que la résistance aux chocs de l'échantillonnage obtenue soit plus grande ; au contraire, perpendiculairement au sens de laminage, on échantillonne, le long de la direction de laminage de l'entaille d'ouverture, la résilience obtenue par échantillonnage des plus petites.
3. Géométrie de l'entaille et qualité de traitement
La géométrie des encoches et la qualité du traitement ont un impact important sur la résistance aux chocs du matériau. Selon la norme GB/T 229-2007, l'encoche est principalement divisée en deux types d'encoches de type U et de type V par rapport à l'encoche de type U, la contrainte est plus concentrée, donc sa résistance aux chocs est généralement plus faible. Pour le même matériau métallique, la résistance aux chocs des éprouvettes entaillées est bien inférieure à celle des éprouvettes non entaillées, car l'entaille entraînera une concentration de contraintes, ce qui réduira la ténacité du matériau. Les éprouvettes d'impact entaillées présentent un degré significatif de concentration de contraintes par ordre décroissant d'éprouvettes d'impact de type I, de type V, de type U et semi-circulaire.
De plus, la qualité du traitement des entailles est également l'un des facteurs importants affectant la résistance aux chocs. Qualité du traitement des encoches principalement grâce à l'impact de l'encoche à proximité de la contrainte, concentration de déformation pour affecter la résistance aux chocs du matériau. Des études ont montré que la résistance aux chocs de la profondeur d'encoche de l'éprouvette d'impact avec l'augmentation de la diminution progressive, avec l'augmentation du rayon de la racine de l'entaille, la résistance aux chocs des matériaux métalliques augmente progressivement ; résistance aux chocs avec le bas des rayures d'usinage de l'encoche, degré de durcissement de la diminution progressive. Par conséquent, la taille de l'encoche de l'échantillon d'encoche d'impact GB/T 229-2007 doit être strictement conforme aux dispositions relatives au traitement des échantillons d'impact.
4. La précision de la machine d'essai, du pendule et du cadre avec la coordination
La résistance aux chocs des matériaux métalliques sur la précision de la machine d'essai d'impact a certaines exigences, la machine d'essai de faible précision sur la résistance aux chocs du plus grand impact. De plus, la résistance aux chocs est également liée à l'erreur du dispositif de lecture de la machine d'essai d'impact, de sorte que le test doit être effectué avant l'opération zéro.
Le pendule avec le cadre est également essentiel. Le test d'impact est un test de destruction unique, l'ajustement du pendule au cadre doit donc être précis. Cela comprend le parallélisme de l'axe du pendule et du plan de référence, le parallélisme du côté du pendule et du plan d'oscillation, le jeu radial et axial de l'axe du pendule, la distance entre l'axe du pendule et le centre de frappe, la position relative du le bord du couteau d'impact et la travée de support, etc., qui doivent répondre aux exigences des normes pertinentes. Lorsque la position relative du bord du couteau à impact et du centre de la portée du support ne répond pas aux exigences, le bord du couteau à impact et la ligne centrale de l'encoche de l'échantillon ne peuvent pas coïncider, ce qui entraîne des résultats de mesure inexacts et la résistance aux chocs sera importante.
5. Température d'essai
La température d’essai est également l’un des facteurs importants affectant la résistance aux chocs des matériaux. Dans le processus de test de résistance aux chocs, pour déterminer que le matériau se trouve dans la plage de température de la zone fragile, lors de l'utilisation du processus, il peut être contrôlé pour éviter la température de la zone fragile sur le matériau. Différents matériaux métalliques non ferreux et leur résistance aux chocs en fonction de l'impact de la température sont différents, mais les travaux d'absorption des chocs sont liés à la température, à l'uniformité de la température et à la durée du temps d'isolation. À mesure que la température diminue, la résistance aux chocs du matériau diminue généralement, car la capacité de déformation plastique du matériau à basse température est réduite, le taux d'expansion des fissures est accéléré, ce qui entraîne une réduction de la ténacité.
6. Positionnement des éprouvettes d'impact
Le positionnement de l'éprouvette d'impact doit garantir que la ligne centrale de l'encoche de l'éprouvette d'impact coïncide avec le bord du couteau d'impact sur le pendule afin de réduire l'erreur d'opération de test. Si leurs positions relatives ne coïncident pas et ne peuvent pas répondre aux exigences de 0,5 mm, la force d'impact maximale ne peut pas agir sur la section transversale minimale de la racine de l'entaille de l'éprouvette d'impact, conduisant finalement à un biais de résistance aux chocs.
7. Autres facteurs
En plus des facteurs ci-dessus, les défauts internes et les impuretés des matériaux métalliques peuvent également affecter de manière significative leur résistance aux chocs. Les défauts et impuretés augmentent la concentration des contraintes et réduisent la ténacité du matériau. Par exemple, des défauts internes tels que des inclusions et des bulles peuvent conduire à l’initiation et à l’extension de fissures, réduisant ainsi la résistance aux chocs du matériau. Afin de réduire l'impact des défauts et des impuretés sur la ténacité des matériaux, la qualité des matières premières et les conditions du processus de production doivent être strictement contrôlées lors de la préparation et du traitement des matériaux.
