Skanna rafeindasmásjá var notuð til að fylgjast með þreytubrotinu og greina beinbrotið; á sama tíma var snúningsbeygjuþreytupróf framkvæmd á afkoluðu sýnunum við mismunandi hitastig til að bera saman þreytuþol prófunarstálsins með og án afkolunar og til að greina áhrif afkolunar á þreytuþol prófunarstálsins. Niðurstöðurnar sýna að vegna samtímis tilvistar oxunar og afkolunar í upphitunarferlinu, sýnir samspilið þar á milli, sem leiðir til þess að þykkt lagsins sem er að fullu afkolað með vexti hitastigsins, hefur tilhneigingu til að hækka og síðan minnka, þykkt fullkolaðs lagsins nær hámarksgildi 120 μm við 750 ℃ og þykkt fullkolaðs lagsins nær lágmarksgildi 20 μm við 850 ℃ og þreytumörk prófunarstálsins eru um 760 MPa, og uppspretta þreytusprungna í prófunarstálinu er aðallega Al2O3 málmlaus innifalið; Afkolunarhegðun dregur mjög úr þreytulífi prófunarstálsins, sem hefur áhrif á þreytuþol prófunarstálsins, því þykkara sem afkolunarlagið er, því lægra er þreytulífið. Til þess að draga úr áhrifum afkolunarlagsins á þreytuþol prófunarstálsins ætti að stilla ákjósanlega hitameðhöndlunarhitastig prófunarstálsins á 850 ℃.
Gír er mikilvægur hluti af bifreiðVegna notkunar á miklum hraða verður möskvihluti gíryfirborðsins að hafa mikinn styrk og slitþol og tannrótin verður að hafa góða beygjuþreyta vegna stöðugs endurtekins álags, til að forðast sprungur sem leiða til efnis. beinbrot. Rannsóknir sýna að afkolun er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á frammistöðu snúningsbeygjuþreytu málmefna og frammistöðu snúningsbeygjuþreyta er mikilvægur vísbending um gæði vöru, svo það er nauðsynlegt að rannsaka afkolunarhegðun og frammistöðu snúningsbeygjuþreyta prófunarefnisins.
Í þessari grein, hitameðhöndlun ofninn á 20CrMnTi gír stál yfirborð decarburization próf, greina mismunandi upphitun hitastig á próf stál decarburization lag dýpt breyta laga; með því að nota QBWP-6000J einfalda geislaþreytuprófunarvél á prófunarstáli snúningsbeygjuþreytuprófi, ákvörðun á prófunarstálþreytuframmistöðu og á sama tíma til að greina áhrif afkolunar á þreytuframmistöðu prófunarstálsins fyrir raunverulega framleiðslu til að bæta framleiðsluferlið, auka gæði vöru og veita sanngjarna viðmiðun. Þreytuprófun stálþreytu er ákvörðuð af snúningsbeygjuþreytuprófunarvélinni.
1. Prófaðu efni og aðferðir
Prófunarefni fyrir einingu til að veita 20CrMnTi gírstál, aðal efnasamsetningin eins og sýnt er í töflu 1. Afkolunarpróf: prófunarefnið er unnið í Ф8 mm × 12 mm sívalur sýni, yfirborðið ætti að vera bjart án bletta. Hitameðferðarofninn var hitaður í 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1.000 ℃ og síðan haldið í herbergi - 1 klst. Eftir hitameðhöndlun sýnisins með því að setja, mala og fægja, með 4% af veðrun saltpéturssýrualkóhóllausnar, er notkun málmvinnslusmásjár til að fylgjast með prófunarstáli afkolunarlagsins, mæla dýpt afkolunarlagsins við mismunandi hitastig. Snúningsbeygja þreytupróf: prófunarefnið í samræmi við kröfur um vinnslu tveggja hópa snúningsbeygja þreytusýni, fyrsti hópurinn framkvæmir ekki afkolunarpróf, seinni hópurinn afkolunarprófi við mismunandi hitastig. Með því að nota snúningsbeygjuþreytuprófunarvélina, tveir hópar prófunarstáls fyrir snúningsbeygjuþreytuprófun, ákvörðun á þreytumörkum tveggja hópa prófunarstáls, samanburður á þreytulífi tveggja hópa prófunarstáls, notkun skönnunar rafeindasmásjá þreytubrotsathugun, greina ástæðurnar fyrir broti sýnisins, til að kanna áhrif afkolunar á þreytueiginleikum prófunarstálsins.
Tafla 1 Efnasamsetning (massahlutfall) prófunarstáls ww%
Áhrif hitunarhita á afkolun
Formgerð afkolunarskipulags við mismunandi hitunarhitastig er sýnd á mynd 1. Eins og sést á myndinni, þegar hitastigið er 675 ℃, virðist yfirborð sýnisins ekki afkolunarlag; þegar hitastigið hækkar í 700 ℃ byrjaði sýnisyfirborðs afkolunarlagið að birtast, fyrir þunnt ferrít afkolunarlag; þegar hitastigið hækkar í 725 ℃ jókst þykkt sýnisyfirborðs afkolunarlagsins verulega; 750 ℃ afkolunarlagsþykkt nær hámarksgildi sínu, á þessum tíma er ferrítkornið skýrara, grófara; þegar hitastigið hækkar í 800 ℃ byrjaði þykkt afkolunarlagsins að minnka verulega, þykktin féll niður í helminginn af 750 ℃; þegar hitastigið heldur áfram að hækka í 850 ℃ og þykkt afkolunar er sýnt á mynd 1. 800 ℃ byrjaði fullur afkolunarlagsþykkt að minnka verulega, þykktin féll niður í 750 ℃ þegar helmingur; Þegar hitastigið heldur áfram að hækka í 850 ℃ og yfir, heldur prófunarstálið fullt afkolunarlagsþykkt áfram að lækka, hálf afkolunarlagsþykkt byrjaði að aukast smám saman þar til fullur afkolunarlagsformgerð hvarf, hálf afkolunarlagsformgerð skýrist smám saman. Það má sjá að þykkt að fullu afkoluðu laginu með hækkun hitastigs var fyrst aukin og síðan minnkað, ástæðan fyrir þessu fyrirbæri er vegna sýnisins í hitunarferlinu á sama tíma oxunar- og afkolunarhegðun, aðeins þegar afkolunarhraði er hraðari en hraði oxunar mun birtast afkolunarfyrirbæri. Í upphafi upphitunar eykst þykkt fullkomlega afkoluðu lagsins smám saman með hækkun hitastigs þar til þykkt fullkolaðs lagsins nær hámarksgildi, á þessum tíma til að halda áfram að hækka hitastigið er oxunarhraði sýnisins hraðar en afkolunarhraða, sem hindrar aukningu á fullu afkoluðu laginu, sem leiðir til lækkunar. Það má sjá að á bilinu 675 ~ 950 ℃ er verðmæti þykktar fullu afkoluðu lagsins við 750 ℃ stærst og verðmæti þykkt fullkolaðs lagsins við 850 ℃ er minnst, Þess vegna er mælt með því að hitastig prófunarstálsins sé 850 ℃.
Mynd 1 Vefjafræði afkoluðu lags af prófunarstáli sem haldið er við mismunandi hitunarhitastig í 1 klst.
Í samanburði við hálf-afkoluðu lagið hefur þykkt fullkomlega afkolaðs lagsins alvarlegri neikvæð áhrif á efniseiginleikana, það mun draga verulega úr vélrænni eiginleikum efnisins, svo sem að draga úr styrk, hörku, slitþol og þreytumörk. , o.fl., og aukið einnig næmni fyrir sprungum, sem hefur áhrif á gæði suðu og svo framvegis. Þess vegna er mikil þýðing að stjórna þykkt algerlega afkoluðu lagsins til að bæta afköst vörunnar. Mynd 2 sýnir breytileikaferil þykktar algerlega afkoluðu lagsins með hitastigi, sem sýnir breytileika þykktar hins fullkolaða lags betur. Það má sjá á myndinni að þykkt fullkomlega afkoluðu lagsins er aðeins um 34μm við 700 ℃; þegar hitastigið hækkar í 725 ℃, eykst þykkt fullkomlega afkoluðu lagsins verulega í 86 μm, sem er meira en tvöfalt þykkt fullkomlega afkolaðs lagsins við 700 ℃; þegar hitastigið er hækkað í 750 ℃, þykkt fullkomlega afkoluðu lagsins Þegar hitastigið hækkar í 750 ℃, nær þykkt fullkomlega afkolaðs lagsins hámarksgildi 120 μm; Þegar hitastigið heldur áfram að hækka, byrjar þykktin á fullu afkoluðu laginu að minnka verulega, í 70 μm við 800 ℃, og síðan í lágmarksgildið um 20 μm við 850 ℃.
Mynd 2 Þykkt fullkolaðs lags við mismunandi hitastig
Áhrif afkolunar á þreytuvirkni í snúningsbeygju
Til að kanna áhrif afkolunar á þreytueiginleika gormstáls voru gerðar tveir hópar af snúningsbeygjuþreytuprófum, fyrsti hópurinn var þreytupróf beint án afkolunar og seinni hópurinn var þreytupróf eftir afkolun við sama álag. stig (810 MPa), og afkolunarferlinu var haldið við 700-850 ℃ í 1 klst. Fyrsti hópur sýna er sýndur í töflu 2, sem er þreytuþol gormstálsins.
Þreytuþol fyrsta hóps sýna er sýnt í töflu 2. Eins og sjá má af töflu 2, án afkolunar, var prófunarstálið aðeins undirlagt 107 lotur við 810 MPa og ekkert brot varð; þegar álagsstigið fór yfir 830 MPa fóru sum sýnishornin að brotna; þegar álagsstigið fór yfir 850 MPa voru þreytusýnin öll brotin.
Tafla 2 Þreytulíf við mismunandi álagsstig (án afkolunar)
Til að ákvarða þreytumörkin er hópaðferðin notuð til að ákvarða þreytumörk prófunarstálsins og eftir tölfræðilega greiningu á gögnunum eru þreytumörk prófunarstálsins um 760 MPa; til þess að einkenna þreytuþol prófunarstálsins við mismunandi álag er SN-ferillinn teiknaður eins og sést á mynd 3. Eins og sést á mynd 3 samsvarar mismunandi álagsstig mismunandi þreytulífi, þegar þreytulífið er 7 , sem samsvarar fjölda lotum fyrir 107, sem þýðir að sýnishornið við þessar aðstæður er í gegnum ástandið, er hægt að nálgast samsvarandi álagsgildi sem þreytustyrksgildi, það er 760 MPa. Það má sjá að S - N ferillinn er mikilvægur fyrir ákvörðun á þreytulífi efnisins hefur mikilvægt viðmiðunargildi.
Mynd 3 SN ferill tilrauna stál snúnings beygja þreytupróf
Þreytuþol seinni hóps sýna er sýnt í töflu 3. Eins og sjá má af töflu 3, eftir að prófunarstálið er afkolað við mismunandi hitastig, er augljóslega fækkað í fjölda lota og þær eru fleiri en 107 og allar þreytusýnin eru brotin og þreytulífið minnkar mikið. Ásamt ofangreindri afkoluðu lagþykktinni og hitabreytingarferlinu má sjá, er 750 ℃ afkoluðu lagþykktin sú stærsta, sem samsvarar lægsta gildi þreytulífs. 850 ℃ decarburized lag þykkt er minnsti, sem svarar til þreytu líf gildi er tiltölulega hátt. Það má sjá að afkolunarhegðunin dregur mjög úr þreytuvirkni efnisins og því þykkara sem afkolað lagið er, því lægra er þreytulífið.
Tafla 3 Þreytuþol við mismunandi afkolunarhitastig (560 MPa)
Formgerð þreytubrots sýnisins var fylgst með rafeindasmásjá, eins og sýnt er á mynd 4. Á mynd 4(a) fyrir sprunguuppsprettusvæðið má sjá myndina augljósa þreytuboga, samkvæmt þreytuboganum til að finna upptökin af þreytu, má sjá, sprunguuppsprettu fyrir "fiskauga" málmlaus innifalið, innifalið á auðvelt að valda streituþéttni, sem leiðir til þreytusprungna; Mynd 4(b) fyrir formgerð sprunguframlengingarsvæðis, má sjá augljósar þreytu rönd, var ána-eins dreifing, tilheyrir hálf-dreifandi broti, með sprungum stækka, að lokum sem leiðir til beinbrota. Mynd 4(b) sýnir formgerð sprunguþenslusvæðis, sjást augljósar þreyturákir, í formi árlíkrar dreifingar, sem tilheyrir hálftengdu broti, og með stöðugri útþenslu sprunganna, sem að lokum leiðir til brota. .
Greining á þreytubrotum
Mynd 4 SEM formgerð þreytubrotsyfirborðs tilraunastáls
Til að ákvarða tegund innfellinga á mynd 4 var gerð orkurófssamsetning greining og niðurstöðurnar eru sýndar á mynd 5. Sjá má að málmlausu innfellurnar eru aðallega Al2O3 innfellingar, sem gefur til kynna að innfellurnar eru helsta uppspretta sprungna af völdum sprungna innfellinga.
Mynd 5 Orkulitrófsgreining á málmlausum inniföldum
Ályktun
(1) Að staðsetja hitunarhitastigið við 850 ℃ mun lágmarka þykkt afkoluðu lagsins til að draga úr áhrifum á þreytuvirkni.
(2) Þreytumörk fyrir snúningsbeygju prófunarstálsins eru 760 MPa.
(3) Prófunarstálið sprungur í málmlausum innfellingum, aðallega Al2O3 blöndu.
(4) afkolun dregur verulega úr þreytulífi prófunarstálsins, því þykkara sem afkolunarlagið er, því lægra er þreytulífið.
Birtingartími: 21. júní 2024