금속재료의 충격인성에 영향을 미치는 요인

금속 재료의 충격 인성은 충격 하중을 받을 때 손상에 저항하고 변형을 복원하는 능력을 말하며, 이 성능 지수는 재료의 실제 적용에 매우 중요합니다. 충격 인성은 재료의 인성 및 취성 정도를 반영할 뿐만 아니라 동적 하중 하에서 재료의 내구성과 신뢰성을 결정합니다. 원자재 자체의 특성, 시편의 방향, 노치 형상 및 가공 품질, 시험기의 정확성, 진자와 프레임 사이의 적합성 등 금속 재료의 충격 인성에 영향을 미치는 많은 요소가 있습니다. 시험 온도, 충격 시편의 위치 등.

1. 원재료 자체의 성질

금속 재료의 충격 인성은 금속 조직, 화학적 조성, 물리적 특성, 가공 및 열처리 공정과 밀접한 관련이 있습니다. 예를 들어, 금속의 화학적 조성, 특히 탄소(C), 인(P), 황(S) 및 기타 원소의 함량이 증가하면 일반적으로 재료의 충격 인성이 감소합니다. 이는 이러한 요소가 재료 내에 부서지기 쉬운 상이나 함유물을 형성하여 응력 집중을 증가시키고 재료의 인성을 감소시키는 경향이 있기 때문입니다. 반대로, 망간(Mn), 니켈(Ni)과 같은 원소는 특정 범위 내에서 재료의 인성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. Mn은 결정립을 미세화하고 결정립계를 따라 탄화물의 석출을 억제하며, Ni는 페라이트의 적층 에너지를 증가시키고 전위의 교차 미끄럼 변위를 촉진하여 강의 인성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있습니다.

또한 금속재료의 상조성은 인성에 큰 영향을 미친다. 강도가 낮고 가소성 및 인성이 좋은 상인 페라이트의 함량이 높을수록 일반적으로 재료의 충격 인성이 더 좋습니다. 반대로, 망상형 탄화물은 재료의 인성을 악화시키며, 그 양이 많을수록 재료의 충격 인성은 악화됩니다. 따라서 재료의 화학적 조성과 열처리 공정을 조정함으로써 상 조성을 제어할 수 있고 그에 따라 재료의 충격 인성을 최적화할 수 있습니다.
2. 시편의 방향

금속 재료의 방향은 인성을 포함한 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 실제 생산 및 엔지니어링 적용에서 대부분의 금속 재료는 압연 공정에서 주요 변형 방향을 따라 금속 입자와 함께 금속 개재물이 늘어나고 금속 섬유 조직이 형성되어 금속 재료의 충격 인성에 심각한 영향을 미칩니다. 따라서 압연 방향 샘플링, 즉 압연 방향에 평행한 샘플의 장축을 따라 압연 방향에 수직인 방향으로 노치가 열려 샘플링의 충격 인성이 더 커집니다. 반대로, 압연 방향 샘플링에 수직인 경우, 개구부 노치의 압연 방향을 따라 샘플링한 경우 충격 인성이 더 작습니다.

3. 노치 형상 및 가공 품질

노치 형상과 가공 품질은 재료의 충격 인성에 중요한 영향을 미칩니다. GB/T 229-2007 규격에 따르면 노치는 주로 U형과 V형 두 가지로 구분되는데, U형 노치에 비해 V형 노치는 응력이 더 집중되어 충격 인성이 좋다. 일반적으로 더 낮습니다. 동일한 금속 재료의 경우 노치가 있는 시편의 충격 인성은 노치가 없는 시편의 충격 인성보다 훨씬 작습니다. 왜냐하면 노치가 응력 집중으로 이어져 재료의 인성이 감소하기 때문입니다. 노치형 충격시편은 I형, V형, U형, 반원형 충격시편 순으로 응력집중 정도가 큰 것으로 나타났다.

또한, 노치 가공 품질도 충격 인성에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다. 노치 가공 품질은 주로 응력 근처 노치의 영향, 변형률 집중을 통해 재료의 충격 인성에 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 충격 시편 노치 깊이의 충격 인성은 점진적인 감소와 함께 노치 루트 반경이 증가함에 따라 금속 재료의 충격 인성이 점차 증가하는 것으로 나타났습니다. 바닥 노치 가공으로 충격 인성이 낮아지고 경화 정도가 점차 감소합니다. 따라서 충격 시편 처리 조항의 GB/T 229-2007 충격 노치 시편 노치 크기를 엄격히 준수해야 합니다.
4. 조정을 통한 시험기와 진자 및 프레임의 정확성

충격 시험 기계 정밀도에 대한 금속 재료의 충격 인성은 더 큰 충격의 충격 인성에 대한 특정 요구 사항, 낮은 정밀도 시험 기계를 가지고 있습니다. 또한, 충격 인성은 충격 시험기 판독 장치의 오차와도 관련이 있으므로 영점 작동 전에 시험을 수행해야 합니다.

프레임이 있는 진자도 중요합니다. 충격 테스트는 일회성 파괴 테스트이므로 프레임에 진자가 정확히 맞아야 합니다. 여기에는 진자 축과 기준 평면의 평행도, 진자 측면과 스윙 평면의 평행도, 진자 축의 방사형 및 축방향 클리어런스, 진자 축에서 타격 중심까지의 거리, 진자 축의 상대 위치가 포함됩니다. 충격 칼날 및 지지 범위 등은 관련 표준의 요구 사항을 충족해야 합니다. 임팩트 나이프 에지와 지지 스팬 중심의 상대적 위치가 요구 사항을 충족하지 않으면 임팩트 나이프 에지와 시편 노치 중심선이 일치할 수 없어 측정 결과가 부정확해지고 충격 인성이 커집니다.

5. 시험 온도

시험 온도 역시 재료의 충격 인성에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다. 충격 인성 테스트 과정에서 재료가 취성 영역 온도 범위에 있는지 확인하고 프로세스 사용 시 재료의 취성 영역 온도를 방지하도록 제어할 수 있습니다. 다양한 비철금속 재료와 온도 영향에 따른 충격 인성은 다르지만 충격 흡수 작업은 온도 온도, 온도 균일성, 절연 시간 길이와 관련이 있습니다. 온도가 낮아지면 일반적으로 재료의 충격 인성이 감소하는데, 이는 재료의 저온에서의 소성 변형 능력이 감소하고 균열 확장 속도가 가속화되어 인성이 감소하기 때문입니다.

6. 충격 시험편의 위치 지정

충격 시편의 위치는 충격 시편 노치의 중심선이 진자의 충격 나이프 가장자리와 일치하여 시험 작동 오류를 줄이는 것입니다. 상대 위치가 일치하지 않으면 0.5mm의 요구 사항을 충족할 수 없으며 최대 충격력이 충격 시편 노치 루트 최소 단면에 작용할 수 없어 궁극적으로 충격 인성 편향이 발생합니다.

7. 기타 요인

위의 요인 외에도 금속 재료의 내부 결함과 불순물도 충격 인성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 결함과 불순물은 응력 집중을 증가시키고 재료의 인성을 감소시킵니다. 예를 들어, 개재물 및 기포와 같은 내부 결함으로 인해 균열이 시작되고 확장되어 재료의 충격 인성이 감소할 수 있습니다. 결함과 불순물이 재료의 인성에 미치는 영향을 줄이기 위해서는 재료 준비 및 가공 과정에서 원자재의 품질과 생산 공정 조건을 엄격하게 제어해야 합니다.