一种金属材料裂解性能评价方法技术

本发明专利技术公开了一种金属材料裂解性能评价方法，该方法包括：一、将金属材料加工成尺寸为10mm×10mm×55mm的冲击试样，然后在加工的冲击试样的一个10mm×55mm面上加工深为0.5mm，宽为0.3mm～0.5mm的方形槽；二、采用冲击试验机对加工出方形槽的冲击试样进行冲击试验，得到冲击试样的冲击功Ak；三、计算冲击试样的冲击韧度αk；四、观察冲击试样断裂后断口的形貌，并测量断口断面的表面积，综合评价金属材料的裂解性能。本发明专利技术的方法不需要加工复杂的试样，不需要使用高端设备，简单易行，成本低，工时低，能够有效的提高效率，为材料裂解技术提供理论支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料裂解性能评价方法
本专利技术属于金属材料
，具体涉及一种金属材料裂解性能评价方法。
技术介绍
发动机连杆裂解加工技术由于加工工序少、节约精加工设备、节材节能、生产成本低，具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性，成为连杆生产的新技术。连杆裂解工艺与传统加工工艺的区别主要体现在断裂面呈现犬牙交错的自然断裂表面，所以通过对胀断连杆用非调质钢裂解加工技术的深入研究，稳定材料性能，提高连杆成品率对工作意义重大。这不仅对提高企业生产效率、降低生产成本大有裨益，更对企业履行国家节能减排的政策方针，实现其社会价值有着更深的意义。然而，由于裂解所需机器庞大，结构复杂，在实际工作中，并不方便于评价材料的裂解性能。目前国内有文献报道，将坯料加工成65mm×22mm×65mm的试样，在65mm×65mm的面上加工一个Φ43mm的通孔，然后在通孔两侧加工V型槽，通过万能试验机施加压力导致断裂，然后采集数据评价裂解性能。这种评价方法虽然能一定程度上模拟裂解过程，分析裂解性能，但是材料加工复杂，设备需求高，在实验室条件下成本较高，分析并不方便。故需要更加简单易行的评价方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种金属材料裂解性能评价方法。该方法不需要加工复杂的试样，不需要使用高端设备，简单易行，成本低，工时低，能够有效的提高效率，为材料裂解技术提供理论支撑。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将金属材料加工成尺寸为10mm×10mm×55mm的冲击试样，然后在加工的冲击试样的一个10mm×55mm面上加工深为0.5mm，宽为0.3mm～0.5mm的方形槽；步骤二、采用冲击试验机对步骤一中加工出方形槽的冲击试样进行冲击试验，得到冲击试样的冲击功Ak，单位为J；步骤三、按照公式αk＝Ak/F计算冲击试样的冲击韧度αk，单位为J/cm2，其中F为冲击试样断裂后断口的横截面面积，单位为cm2；步骤四、观察冲击试样断裂后断口的形貌，并测量断口断面的表面积，综合评价金属材料的裂解性能。上述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步骤三中所述横截面面积为冲击试样断裂后断口的宽度乘以断口的高度。上述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步骤三中冲击韧度αk值越大表示金属材料越不容易裂解。上述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步骤四中采用扫描电镜观察断口的形貌。上述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，断口宏观平齐，微观上参差有序说明材料脆性好，没有发生塑性变形，有利于材料的裂解；扫描电镜下的断口发生沿晶断裂，说明材料脆性好，发生解理断裂或者准解理断裂说明材料发生了塑性变形，断口上出现剪切唇区和/或纤维区说明材料发生了塑性变形，在裂解过程中容易出现毛边和毛刺缺陷。上述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步骤四中所述断口断面的表面积是指所述断面上所有面的面积之和(由于冲击试样断裂后断口表面参差不齐，会产生许多新生的表面，因此断口断面的表面积是指这些新生表面的面积之和)。上述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步骤四中符合裂解性能要求的冲击试样的断口断面表面积为105mm2～120mm2。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术将金属材料加工成尺寸为10mm×10mm×55mm的冲击试样，在加工的冲击试样的一个10mm×55mm面上加工深为0.5mm，宽为0.3mm～0.5mm的方形槽，模拟实际胀断过程中的裂解槽，然后通过冲击功、断口形貌、断面大小以及断口断面表面积来评价裂解性能，方法简单易行，成本低，工时低，能够有效的提高效率，为材料裂解技术提供理论支撑。2、本专利技术的方法不需要加工复杂的试样，不需要使用高端设备，只需要在冲击试验机上进行试验，通过分析冲击功、断口形貌和断面大小来多方面评价材料的裂解性能，弥补现有评价方法的不足。3、本专利技术的方法适用范围广泛，适用于各种金属材料的裂解性能评价，如锻钢、铁基粉末金属、铜合金、铝合金、钛合金等。下面结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为方形槽在冲击试样上的加工位置示意图。图2为本专利技术实施例1的三个锻钢46MnVS5冲击试样冲击试验后断口的低倍扫描电镜图。图3为本专利技术实施例1的三个锻钢46MnVS5冲击试样冲击试验后断口的高倍扫描电镜图。图4为采用本专利技术实施例1的c试样对应的锻钢46MnVS5材料制作的胀断连杆的胀断断口照片。图5为本专利技术实施例2的两个镁合金ZK60冲击试样冲击试验后断口的低倍扫描电镜图。图6为本专利技术实施例2的两个镁合金ZK60冲击试样冲击试验后断口的高倍扫描电镜图。具体实施方式实施例1采用本专利技术的方法对锻钢46MnVS5的裂解性能进行评价，具体包括：步骤一、将三个锻钢46MnVS5材料均加工成尺寸10mm×10mm×55mm的冲击试样(三个冲击试样分别记为a、b、c)，如图1所示，在每个加工的冲击试样的一个10mm×55mm面上加工深为0.5mm，宽为0.3mm～0.5mm的方形槽，本实施例的方形槽宽度为0.3mm；步骤二、采用冲击试验机对步骤一中加工出方形槽的冲击试样进行冲击试验，试样断裂，得到冲击试样的冲击功Ak，单位为J；步骤三、按照公式αk＝Ak/F计算冲击试样的冲击韧度αk，单位为J/cm2，其中F为冲击试样断裂后断口的横截面面积，a、b和c三个冲击试样的断口的横截面面积分别为0.901cm2、0.899cm2和0.896cm2；步骤四、用扫描电镜观察断口的形貌(见图2和图3)，并测量断口断面的表面积(由于裂解后表面参差不齐，会产生许多新生的表面，这些新生表面的面积之和为断后断面表面积)，综合评价金属材料的裂解性能。表1本实施例的锻钢46MnVS5的冲击功、冲击韧度及断口断面表面积样品编号abc冲击功Ak/J26.346.52.6断口横截面面积/cm20.9010.8990.896冲击韧度αk/J·(cm2)-129.251.72.9断口断面表面积/mm2137143109从表1中冲击韧度数值来看，c试样的2.9J/cm2远远小于a试样的29.2J/cm2和b试样的51.7J/cm2，因此c试样的脆性是最好的。从断口断面表面积来看，c试样的109mm2是在理想范围内，而a试样的137mm2和b试样的143mm2高于理想范围上限17mm2和23mm2。由于连杆裂解时需要材料具有良好的脆性，所以c试样比a试样和b试样更适合于裂解。从图2可以看出，a试样和b试样表面宏观上并不平整，这些不平整的表面说明a试样和b试样发生了一些塑性变形。a试样和b试样都有着剪切唇区和纤维区，这些区域内往往塑性变形都比较大，容易发生塑性断裂，不利于材料的裂解。从图3微观结构上可以看出，a试样和b试样发生了解理断裂，c试样发生了沿晶断裂，说明a试样和b试样发生了一定的塑性变形，而c试样脆性要好于a试样和b试样。从图2可以看出，a试样和b试样左右两侧边部与上下两侧边部不呈直角，断面面积稍有减少，说明边部有塑性变形发生。而c试样边部依然笔直，断面面积没有发生变化，说明了c试样的脆性要好于a试样和b试样，更加有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将金属材料加工成尺寸为10mm×10mm×55mm的冲击试样，然后在加工的冲击试样的一个10mm×55mm面上加工深为0.5mm，宽为0.3mm～0.5mm的方形槽；步骤二、采用冲击试验机对步骤一中加工出方形槽的冲击试样进行冲击试验，得到冲击试样的冲击功Ak，单位为J；步骤三、按照公式αk＝Ak/F计算冲击试样的冲击韧度αk，单位为J/cm

【技术特征摘要】
1.一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将金属材料加工成尺寸为10mm×10mm×55mm的冲击试样，然后在加工的冲击试样的一个10mm×55mm面上加工深为0.5mm，宽为0.3mm～0.5mm的方形槽；步骤二、采用冲击试验机对步骤一中加工出方形槽的冲击试样进行冲击试验，得到冲击试样的冲击功Ak，单位为J；步骤三、按照公式αk＝Ak/F计算冲击试样的冲击韧度αk，单位为J/cm2，其中F为冲击试样断裂后断口的横截面面积，单位为cm2；步骤四、观察冲击试样断裂后断口的形貌，并测量断口断面的表面积，综合评价金属材料的裂解性能。2.按照权利要求1所述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步骤三中所述横截面面积为冲击试样断裂后断口的宽度乘以断口的高度。3.按照权利要求1所述的一种金属材料裂解性能评价方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓艺，李戬，张朝磊，何国宁，朱禹承，王欢，
申请(专利权)人：青海大学，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：青海,63