Сканіруючы электронны мікраскоп выкарыстоўваўся для назірання за стомленым разбурэннем і аналізу механізму разбурэння; у той жа час на обезуглероженных узорах пры розных тэмпературах праводзіліся выпрабаванні на стомленасць пры выгіне пры кручэнні, каб параўнаць даўгавечнасць доследнай сталі з абязуглерожваннем і без яго, а таксама прааналізаваць уплыў абязуглерожвання на стомленасць доследнай сталі. Вынікі паказваюць, што з-за адначасовага існавання працэсаў акіслення і абязуглерожвання ў працэсе награвання ўзаемадзеянне паміж імі, у выніку чаго таўшчыня цалкам абязугледжанага пласта з ростам тэмпературы паказвае тэндэнцыю да павелічэння, а затым да зніжэння, таўшчыня цалкам обезуглероженного пласта дасягае максімальнага значэння 120 мкм пры 750 ℃, а таўшчыня цалкам обезуглероженного пласта дасягае мінімальнага значэння 20 мкм пры 850 ℃, а мяжа стомленасці выпрабавальнай сталі складае каля 760 Мпа, і крыніцай усталостных расколін у доследнай сталі з'яўляюцца ў асноўным неметалічныя ўключэння Al2O3; Паводзіны абязуглерожвання значна зніжаюць даўгавечнасць доследнай сталі, уплываючы на характарыстыкі выпрабоўванай сталі пры ўсталасці; чым тоўшчы слой абезнагароджвання, тым ніжэй даўгавечнасць. Для таго, каб паменшыць уплыў пласта абязуглерожвання на характарыстыкі стамляльнасці доследнай сталі, аптымальная тэмпература тэрмаапрацоўкі даследуемай сталі павінна быць устаноўлена на 850 ℃.
Экіпіроўка - важны кампанент аўтамабіля, з-за працы на высокай хуткасці частка зачаплення паверхні шасцярні павінна мець высокую трываласць і ўстойлівасць да ізаляцыі, а корань зуба павінен мець добрыя характарыстыкі стомленасці пры выгіне з-за пастаяннай паўтаральнай нагрузкі, каб пазбегнуць расколін, якія прыводзяць да матэрыялу пералом. Даследаванні паказваюць, што абязуглерожванне з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на стомленасць металічных матэрыялаў пры спінінг-выгібе, а паказчыкі стомленасці пры спінінг-выгібе з'яўляюцца важным паказчыкам якасці прадукцыі, таму неабходна вывучыць паводзіны дэкарбірызацыі і стомленасць матэрыялу пры спінінг-выгібе.
У гэтым артыкуле печы для тэрмічнай апрацоўкі на 20CrMnTi шасцярні сталь паверхні выпрабаванні обезуглероживания, прааналізаваць розныя тэмпературы нагрэву на выпрабавальнай сталі обезуглероживание глыбіні пласта змены закона; з выкарыстаннем QBWP-6000J простай машыны для выпрабаванняў на стомленасць бэлькі пры выпрабаванні сталі на паваротны выгіб на стомленасць, вызначэнне прадукцыйнасці выпрабавальнай сталі на стомленасць і ў той жа час для аналізу ўплыву абязуглерожвання на характарыстыкі стомленасці выпрабавальнай сталі для рэальнага вытворчасці для паляпшэння вытворчы працэс, павышэнне якасці прадукцыі і забеспячэнне разумнай даведкі. Прадукцыйнасць выпрабавальнай сталі на стомленасць вызначаецца машынай для выпрабаванняў на стомленасць на выгіб кручэннем.
1. Матэрыялы і метады выпрабаванняў
Выпрабавальны матэрыял для блока, які забяспечвае зубчастую сталь 20CrMnTi, асноўны хімічны склад, як паказана ў табліцы 1. Тэст на абязуглерожванне: выпрабавальны матэрыял апрацоўваецца ў цыліндрычны ўзор Ф8 мм × 12 мм, паверхня павінна быць светлай без плям. У печы для тэрмічнай апрацоўкі ўзор награвалі да 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1000 ℃, і вытрымлівалі 1 гадзіну, а затым астуджалі на паветры да пакаёвай тэмпературы. Пасля тэрмічнай апрацоўкі ўзору шляхам ўстаноўкі, шліфоўкі і паліроўкі, з 4% спіртавым растворам азотнай кіслаты эрозіі, выкарыстанне металургічнай мікраскапіі, каб назіраць за тэставым пластом обезуглероживания сталі, вымярэнне глыбіні пласта обезуглероживания пры розных тэмпературах. Выпрабаванне на стомленасць пры спінінг-выгібе: матэрыял для выпрабаванняў адпавядае патрабаванням апрацоўкі дзвюх груп узораў на стомленасць пры спінінг-выгібе, першая група не праводзіць выпрабаванні на абязуглерожванне, другая група - на обезуглероживание пры розных тэмпературах. Выкарыстанне машыны для выпрабаванняў на стомленасць пры спінінг-выгібе, дзве групы выпрабавальнай сталі для выпрабаванняў на стомленасць пры спінінг-выгібе, вызначэнне мяжы стомленасці дзвюх груп выпрабавальнай сталі, параўнанне даўгавечнасці дзвюх груп выпрабавальнай сталі, выкарыстанне сканіравання электронны мікраскоп назіранне стомленасці пералому, прааналізаваць прычыны разбурэння ўзору, каб даследаваць уплыў обезуглероживания на ўсталостныя ўласцівасці доследнай сталі.
Табліца 1 Хімічны склад (масавая доля) доследнай сталі мас.%
Уплыў тэмпературы нагрэву на абязуглерожванне
Марфалогія арганізацыі абязуглерожвання пры розных тэмпературах нагрэву паказана на малюнку 1. Як відаць з малюнка, калі тэмпература роўная 675 ℃, на паверхні ўзору не з'яўляецца пласт абезуглерожвання; калі тэмпература падымаецца да 700 ℃, на паверхні ўзору пачаў з'яўляцца пласт обезуглероживания для тонкага ферытавага пласта обезуглероживания; калі тэмпература падымаецца да 725 ℃, таўшчыня пласта обезуглероживания паверхні ўзору значна павялічваецца; 750 ℃ таўшчыня пласта обезуглероживания дасягае максімальнага значэння, у гэты час зерне ферыту становіцца больш празрыстым, грубым; калі тэмпература падымаецца да 800 ℃, таўшчыня пласта обезуглероживания стала значна памяншацца, яго таўшчыня ўпала да паловы 750 ℃; калі тэмпература працягвае павышацца да 850 ℃ і таўшчыня обезуглероживания паказана на мал. 1. 800 ℃, поўная таўшчыня обезуглероженного пласта пачала значна змяншацца, яго таўшчыня ўпала да 750 ℃, калі напалову; калі тэмпература працягвае падымацца да 850 ℃ і вышэй, таўшчыня пласта поўнага абязуглерожвання доследнай сталі працягвае змяншацца, таўшчыня паловы пласта абязуглерожвання пачала паступова павялічвацца, пакуль марфалогія поўнага пласта абязуглерожвання не знікла, марфалогія пласта паловы абезуглерожвання паступова ачышчалася. Можна заўважыць, што таўшчыня цалкам обезуглероженного пласта з павышэннем тэмпературы спачатку павялічвалася, а потым памяншалася, прычына гэтай з'явы звязана з тым, што ўзор у працэсе нагрэву адначасова акісляе і абязуглерожвае паводзіны, толькі калі хуткасць обезуглероживания хутчэй, чым хуткасць акіслення з'явіцца з'ява обезуглероживания. У пачатку нагрэву таўшчыня цалкам абязуглерожанага пласта паступова павялічваецца з павышэннем тэмпературы, пакуль таўшчыня цалкам абязугледжанага пласта не дасягне максімальнага значэння. У гэты час, каб працягваць павышаць тэмпературу, хуткасць акіслення ўзору вышэй, чым хуткасць абязуглерожвання, якая перашкаджае павелічэнню поўнасцю абясугледжанага пласта, што прыводзіць да тэндэнцыі да зніжэння. Відаць, што ў дыяпазоне 675 ~ 950 ℃ значэнне таўшчыні поўнасцю абязуглерожанага пласта пры 750 ℃ з'яўляецца найбольшым, а значэнне таўшчыні поўнага абязуглерожанага пласта пры 850 ℃ з'яўляецца найменшым, таму тэмпература нагрэву доследнай сталі рэкамендуецца складаць 850 ℃.
Мал.1 Гістамарфалогія обезуглероженного пласта доследнай сталі, вытрыманага пры розных тэмпературах нагрэву на працягу 1 гадзіны
У параўнанні з полуобесуглероженным пластом, таўшчыня поўнасцю абязуглероженного пласта мае больш сур'ёзны негатыўны ўплыў на ўласцівасці матэрыялу, гэта значна знізіць механічныя ўласцівасці матэрыялу, такія як зніжэнне трываласці, цвёрдасці, зносаўстойлівасці і мяжы стомленасці , і г.д., а таксама павялічваюць адчувальнасць да расколін, што ўплывае на якасць зваркі і гэтак далей. Такім чынам, кантроль таўшчыні цалкам обезуглероженного пласта мае вялікае значэнне для паляпшэння характарыстык прадукту. На малюнку 2 паказана крывая змены таўшчыні цалкам обезуглероженного пласта ў залежнасці ад тэмпературы, якая больш выразна паказвае змяненне таўшчыні цалкам обезуглероженного пласта. На малюнку відаць, што таўшчыня цалкам абязугледжанага пласта складае ўсяго каля 34 мкм пры 700 ℃; пры павышэнні тэмпературы да 725 ℃ таўшчыня цалкам абязуглерожанага пласта значна ўзрастае да 86 мкм, што больш чым у два разы перавышае таўшчыню поўнага абязуглерожанага пласта пры 700 ℃; калі тэмпература падымаецца да 750 ℃, таўшчыня цалкам обезуглероженного пласта. Калі тэмпература падымаецца да 750 ℃, таўшчыня цалкам обезуглероженного пласта дасягае максімальнага значэння 120 мкм; калі тэмпература працягвае расці, таўшчыня цалкам обезуглероженного пласта пачынае рэзка змяншацца да 70 мкм пры 800 ℃, а затым да мінімальнага значэння каля 20 мкм пры 850 ℃.
Мал.2 Таўшчыня поўнага абязуглероджанага пласта пры розных тэмпературах
Уплыў абязуглерожвання на характарыстыкі стомленасці пры спінінг-гібе
Каб вывучыць уплыў абязуглерожвання на ўласцівасці стомленасці спружыннай сталі, былі праведзены дзве групы выпрабаванняў на стомленасць пры кручэнні на выгіне: першая група ўяўляла сабой выпрабаванне на стомленасць непасрэдна без абязуглерожвання, а другая група - выпрабаванне на стомленасць пасля обезуглероживания пры аднолькавым напружанні. (810 МПа), а працэс обезуглероживания праходзіў пры 700-850 ℃ на працягу 1 гадзіны. Першая група ўзораў паказана ў табліцы 2, якая з'яўляецца даўгавечнасцю спружыннай сталі.
Стомленасць першай групы ўзораў паказана ў табліцы 2. Як відаць з табліцы 2, без абязуглерожвання сталь для выпрабаванняў падвяргалася толькі 107 цыклам пры 810 МПа, і разлому не адбылося; калі ўзровень напружання перавышаў 830 Мпа, некаторыя ўзоры пачалі разбурацца; калі ўзровень напружання перавышаў 850 Мпа, усе ўзоры ад стомленасці былі зламаныя.
Табліца 2 Стомленасць пры розных узроўнях нагрузкі (без абязуглерожвання)
Для таго, каб вызначыць мяжу стомленасці, групавы метад выкарыстоўваецца для вызначэння мяжы стомленасці выпрабавальнай сталі, і пасля статыстычнага аналізу дадзеных мяжа стомленасці выпрабавальнай сталі складае каля 760 МПа; каб ахарактарызаваць даўгавечнасць доследнай сталі пры розных нагрузках, будуюць крывую SN, як паказана на малюнку 3. Як відаць з рысунка 3, розным узроўням напружання адпавядае розная даўгавечнасць, калі даўгавечнасць 7 , што адпавядае колькасці цыклаў для 107, што азначае, што ўзор у гэтых умовах знаходзіцца праз стан, адпаведнае значэнне напружання можа быць набліжана як значэнне трываласці на стомленасць, гэта значыць 760 МПа. Відаць, што крывая S - N важная для вызначэння даўгавечнасці матэрыялу мае важнае эталоннае значэнне.
Малюнак 3. Крывая SN эксперыментальнага выпрабавання на стомленасць на выгіб пры кручэнні
Усталостная даўгавечнасць другой групы узораў прыведзена ў табліцы 3. Як відаць з табліцы 3, пасля обезуглероживания доследнай сталі пры розных тэмпературах колькасць цыклаў, відавочна, памяншаецца, і іх больш за 107, і ўсе усталостныя ўзоры ламаюцца, і тэрмін службы ўсталасці значна зніжаецца. У спалучэнні з прыведзенай вышэй таўшчынёй обезуглероженного пласта з крывой змены тэмпературы можна ўбачыць, што 750 ℃ таўшчыня обезуглероженного пласта з'яўляецца самай вялікай, што адпавядае самаму нізкаму значэнню стомленай жыццядзейнасці. 850 ℃ обезуглероженной таўшчыня пласта з'яўляецца найменшай, што адпавядае значэнне стомленасці жыцця з'яўляецца адносна высокім. Можна заўважыць, што паводзіны абязуглерожвання значна зніжае характарыстыкі стомленасці матэрыялу, і чым тоўшчы обезуглероженный пласт, тым меншы тэрмін службы.
Табліца 3 Стомленасць пры розных тэмпературах абязуглерожвання (560 МПа)
Марфалогія стомленага разбурэння ўзору назіралася з дапамогай сканіруючага электроннага мікраскопа, як паказана на малюнку 4. На малюнку 4(a) для вобласці крыніцы расколіны відаць відавочную дугу стомленасці, у адпаведнасці з дугой стомленасці, каб знайсці крыніцу стомленасці, відаць, крыніца расколін для «рыбінага вока» неметалічных уключэнняў, уключэнняў на лёгка выклікаць канцэнтрацыю напружання, у выніку чаго ўсталостных расколін; На мал. 4(b) марфалогіі вобласці пашырэння расколіны можна ўбачыць відавочныя палосы стомленасці, размеркаванне было падобным на раку, належыць да квазідысацыятыўнага пералому, з расколінамі, якія пашыраюцца, што ў канчатковым выніку прыводзіць да разбурэння. На малюнку 4(b) паказана марфалогія вобласці пашырэння расколіны, можна ўбачыць відавочныя паласы стомленасці ў выглядзе рачнага размеркавання, якое належыць да квазідысацыятыўнага разбурэння, і з бесперапынным пашырэннем расколін, што ў канчатковым выніку прыводзіць да разбурэння .
Аналіз усталостнага разбурэння
Мал.4 Марфалогія РЭМ паверхні ўсталостнага разбурэння доследнай сталі
Каб вызначыць тып уключэнняў на малюнку 4, быў праведзены аналіз складу энергетычнага спектру, і вынікі паказаны на малюнку 5. Відаць, што неметалічныя ўключэнні ў асноўным з'яўляюцца ўключэннямі Al2O3, што паказвае на тое, што ўключэнні з'яўляюцца асноўнай крыніцай расколін, выкліканых расколінамі ўключэнняў.
Малюнак 5 Энергетычная спектраскапія неметалічных уключэнняў
Заключыць
(1) Размяшчэнне тэмпературы нагрэву на ўзроўні 850 ℃ мінімізуе таўшчыню обезуглероженного пласта, каб паменшыць уплыў на характарыстыкі стомленасці.
(2) Мяжа стомленасці пры выгібе сталі пры кручэнні складае 760 МПа.
(3) Выпрабаванне парэпання сталі ў неметалічных уключэннях, у асноўным сумесі Al2O3.
(4) обезуглероживание сур'ёзна зніжае даўгавечнасць доследнай сталі, чым тоўшчы пласт обезуглероживания, тым ніжэй даўгавечнасць.
Час публікацыі: 21 чэрвеня 2024 г