Yorğunluq sınığını müşahidə etmək və sınıq mexanizmini təhlil etmək üçün skan edən elektron mikroskopundan istifadə edilmişdir; eyni zamanda, dekarburizasiya olunmuş nümunələrdə müxtəlif temperaturlarda spin əyilmə yorğunluq sınağı aparılaraq dekarburizasiya olunmuş və dekarburizasiya olunmamış sınaq poladının yorğunluq ömrünü müqayisə etmək və dekarburizasiyanın sınaq poladının yorğunluq göstəricilərinə təsirini təhlil etmək üçün spin əyilmə yorğunluq sınağı aparılmışdır. Nəticələr göstərir ki, qızdırma prosesində oksidləşmə və dekarburizasiyanın eyni vaxtda mövcudluğu səbəbindən, temperaturun artması ilə birlikdə tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığına səbəb olan qarşılıqlı təsir artma və sonra azalma meyli göstərir, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı 750 ℃-də maksimum 120 μm dəyərinə, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı isə 850 ℃-də minimum 20 μm dəyərinə çatır və sınaq poladının yorğunluq həddi təxminən 760 MPa-dır və sınaq poladındakı yorğunluq çatlarının mənbəyi əsasən Al2O3 qeyri-metal daxilolmalarıdır; Dekarburizasiya davranışı sınaq poladının yorğunluq müddətini xeyli azaldır və sınaq poladının yorğunluq göstəricilərinə təsir göstərir, dekarburizasiya təbəqəsi nə qədər qalın olarsa, yorğunluq müddəti də bir o qədər aşağı olur. Dekarburizasiya təbəqəsinin sınaq poladının yorğunluq göstəricilərinə təsirini azaltmaq üçün sınaq poladının optimal istilik emalı temperaturu 850℃ olaraq təyin edilməlidir.
Ötürücü vasitə avtomobilin vacib bir hissəsidirYüksək sürətlə işləməsi səbəbindən, dişli səthinin tor hissəsi yüksək möhkəmliyə və aşınma müqavimətinə malik olmalı və materialın sınığına səbəb olan çatların qarşısını almaq üçün diş kökü daimi təkrarlanan yük səbəbindən yaxşı əyilmə yorğunluğu göstəricisinə malik olmalıdır. Tədqiqatlar göstərir ki, dekarburizasiya metal materialların fırlanma əyilmə yorğunluğu göstəricisinə təsir edən vacib amildir və fırlanma əyilmə yorğunluğu göstəricisi məhsul keyfiyyətinin vacib göstəricisidir, buna görə də sınaq materialının dekarburizasiya davranışını və fırlanma əyilmə yorğunluq göstəricisini öyrənmək lazımdır.
Bu məqalədə, 20CrMnTi dişli polad səthinin dekarburizasiya sınağındakı istilik emalı sobası, dəyişən qanunun sınaq poladının dekarburizasiya təbəqəsinin dərinliyindəki müxtəlif istilik temperaturlarını təhlil edir; QBWP-6000J sadə şüa yorğunluq sınağı maşınından istifadə edərək sınaq poladının fırlanan əyilmə yorğunluq sınağı, sınaq poladının yorğunluq göstəricilərinin təyini və eyni zamanda istehsal prosesini yaxşılaşdırmaq, məhsulların keyfiyyətini artırmaq və ağlabatan bir istinad təmin etmək üçün sınaq poladının yorğunluq göstəricilərinə dekarburizasiyanın təsirini təhlil edir. Sınaq poladının yorğunluq göstəriciləri fırlanan əyilmə yorğunluq sınağı maşını tərəfindən müəyyən edilir.
1. Test materialları və metodları
Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, əsas kimyəvi tərkibi 20CrMnTi dişli polad təmin etmək üçün vahid üçün sınaq materialı. Dekarburizasiya sınağı: sınaq materialı F8 mm × 12 mm silindrik nümunəyə emal olunur, səthi ləkəsiz parlaq olmalıdır. İstilik emalı sobası 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1000 ℃-yə qədər qızdırılır, nümunəyə yerləşdirilir və 1 saat saxlanılır, sonra otaq temperaturuna qədər hava ilə soyudulur. Nümunə istiliklə işləndikdən sonra, 4% azot turşusu spirti məhlulu aşınması ilə üyüdülür və sınaq poladının dekarburizasiya təbəqəsini müşahidə etmək üçün metallurgiya mikroskopiyasından istifadə edilir, dekarburizasiya təbəqəsinin dərinliyi müxtəlif temperaturlarda ölçülür. Spin əyilmə yorğunluq testi: iki qrup spin əyilmə yorğunluq nümunələrinin emal tələblərinə uyğun olaraq sınaq materialı, birinci qrup dekarburizasiya testi, ikinci qrup isə müxtəlif temperaturlarda dekarburizasiya testi aparmır. Spin əyilmə yorğunluq test maşınından istifadə edərək, spin əyilmə yorğunluq testi üçün iki qrup sınaq poladı, iki qrup sınaq poladının yorğunluq limitinin təyini, iki qrup sınaq poladının yorğunluq ömrünün müqayisəsi, skanlama elektron mikroskopunun yorğunluq sınığı müşahidəsindən istifadə, nümunənin sınıq səbəblərini təhlil etmək, dekarburizasiyanın sınaq poladının yorğunluq xüsusiyyətlərinə təsirini araşdırmaq.
Cədvəl 1 Sınaq poladının kimyəvi tərkibi (kütlə payı) çəki%
Qızdırma temperaturunun dekarbürizasiyaya təsiri
Müxtəlif istilik temperaturlarında dekarburizasiya təşkilatının morfologiyası Şəkil 1-də göstərilmişdir. Şəkildən göründüyü kimi, temperatur 675 ℃ olduqda, nümunə səthində dekarburizasiya təbəqəsi görünmür; temperatur 700 ℃-ə yüksəldikdə, nümunə səthində dekarburizasiya təbəqəsi görünməyə başladı, nazik ferrit dekarburizasiya təbəqəsi üçün; temperatur 725 ℃-ə yüksəldikdə, nümunə səthində dekarburizasiya təbəqəsinin qalınlığı əhəmiyyətli dərəcədə artdı; 750 ℃ dekarburizasiya təbəqəsinin qalınlığı maksimum dəyərinə çatır, bu zaman ferrit dənəciyi daha şəffaf, qaba olur; temperatur 800 ℃-ə yüksəldikdə, dekarburizasiya təbəqəsinin qalınlığı əhəmiyyətli dərəcədə azalmağa başladı, qalınlığı 750 ℃-nin yarısına düşdü; temperatur 850 ℃-ə yüksəlməyə davam etdikdə və dekarburizasiya qalınlığı Şəkil 1-də göstərilmişdir. 800 ℃-də, tam dekarburizasiya təbəqəsinin qalınlığı əhəmiyyətli dərəcədə azalmağa başladı, qalınlığı yarıya düşdükdə 750 ℃-ə düşdü; Temperatur 850 ℃ və daha yuxarı qalxmağa davam etdikdə, sınaq poladının tam dekarburizasiya təbəqəsinin qalınlığı azalmağa davam edir, dekarburizasiya təbəqəsinin yarısının qalınlığı tədricən artmağa başlayır, ta ki tam dekarburizasiya təbəqəsinin morfologiyası yox olur, yarısının dekarburizasiya təbəqəsinin morfologiyası tədricən təmizlənir. Göründüyü kimi, temperaturun artması ilə tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı əvvəlcə artırılır, sonra isə azalır. Bu fenomenin səbəbi, nümunənin qızdırma prosesində eyni vaxtda oksidləşmə və dekarburizasiya davranışı ilə bağlıdır. Yalnız dekarburizasiya sürəti oksidləşmə sürətindən daha sürətli olduqda dekarburizasiya fenomeni ortaya çıxacaq. Qızdırmanın əvvəlində tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı temperaturun artması ilə tədricən artır, ta ki tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı maksimum dəyərə çatana qədər. Bu zaman temperaturun yüksəlməsinə davam etmək üçün nümunənin oksidləşmə sürəti dekarburizasiya sürətindən daha sürətli olur ki, bu da tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin artımını maneə törədir və nəticədə aşağıya doğru meyl yaranır. Göründüyü kimi, 675 ～950 ℃ diapazonunda, 750 ℃-də tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığının dəyəri ən böyük, 850 ℃-də isə tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığının dəyəri ən kiçikdir, buna görə də sınaq poladının qızdırma temperaturunun 850 ℃ olması tövsiyə olunur.
Şəkil 1. Müxtəlif istilik temperaturlarında 1 saat saxlanılan sınaq poladının dekarburizasiya olunmuş təbəqəsinin histomorfologiyası
Yarım dekarburizasiya olunmuş təbəqə ilə müqayisədə, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı materialın xüsusiyyətlərinə daha ciddi mənfi təsir göstərir, materialın mexaniki xüsusiyyətlərini, məsələn, möhkəmliyini, sərtliyini, aşınma müqavimətini və yorğunluq limitini və s. azaltmaqla əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, həmçinin çatlara qarşı həssaslığı artırır, qaynaq keyfiyyətinə təsir göstərir və s. Buna görə də, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığının idarə edilməsi məhsulun performansını yaxşılaşdırmaq üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Şəkil 2-də tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığının temperaturla dəyişmə əyrisi göstərilir ki, bu da tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığının dəyişməsini daha aydın göstərir. Şəkildən göründüyü kimi, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı 700℃-də cəmi 34μm-dir; temperatur 725℃-ə yüksəldikcə, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı əhəmiyyətli dərəcədə 86 µm-ə qədər artır ki, bu da 700℃-də tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığından iki dəfədən çoxdur; Temperatur 750 ℃-ə qaldırıldıqda, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı artır. Temperatur 750 ℃-ə qalxdıqda, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı maksimum 120 μm dəyərinə çatır; temperatur artmağa davam etdikcə, tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı kəskin şəkildə azalmağa başlayır, 800 ℃-də 70 μm-ə, daha sonra isə 850 ℃-də təxminən 20 μm minimum dəyərinə çatır.
Şəkil 2. Müxtəlif temperaturlarda tam dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığı
Dekarburizasiyanın spin əyilməsində yorğunluq performansına təsiri
Yay poladının yorğunluq xüsusiyyətlərinə dekarburizasiyanın təsirini öyrənmək üçün iki qrup spin əyilmə yorğunluq testi aparıldı, birinci qrup dekarburizasiya olmadan birbaşa yorğunluq testi, ikinci qrup isə eyni gərginlik səviyyəsində (810 MPa) dekarburizasiyadan sonra yorğunluq testi idi və dekarburizasiya prosesi 700-850 ℃-də 1 saat ərzində aparıldı. Birinci qrup nümunələr yay poladının yorğunluq ömrü olan Cədvəl 2-də göstərilmişdir.
Birinci qrup nümunələrin yorğunluq müddəti Cədvəl 2-də göstərilmişdir. Cədvəl 2-dən göründüyü kimi, dekarburizasiya olmadan sınaq poladı 810 MPa-da yalnız 107 dövrə məruz qalmış və heç bir sınıq baş verməmişdir; gərginlik səviyyəsi 830 MPa-nı keçdikdə bəzi nümunələr sınıqlanmağa başlamışdır; gərginlik səviyyəsi 850 MPa-nı keçdikdə, yorğunluq nümunələrinin hamısı sınıq olmuşdur.
Cədvəl 2 Müxtəlif stress səviyyələrində yorğunluq həyatı (dekarbürizasiya olmadan)
Yorğunluq həddini təyin etmək üçün sınaq poladının yorğunluq həddini təyin etmək üçün qrup metodundan istifadə olunur və məlumatların statistik təhlilindən sonra sınaq poladının yorğunluq həddi təxminən 760 MPa-dır; müxtəlif gərginliklər altında sınaq poladının yorğunluq ömrünü xarakterizə etmək üçün Şəkil 3-də göstərildiyi kimi SN əyrisi çəkilir. Şəkil 3-dən göründüyü kimi, müxtəlif gərginlik səviyyələri fərqli yorğunluq ömrünə uyğun gəlir, 7-nin yorğunluq ömrü 107 üçün dövrlərin sayına uyğun gəlir, yəni bu şərtlər altında nümunənin vəziyyətdən keçdiyi, müvafiq gərginlik dəyəri yorğunluq möhkəmliyi dəyəri, yəni 760 MPa kimi təxmin edilə bilər. Göründüyü kimi, S - N əyrisi materialın yorğunluq ömrünü təyin etmək üçün vacibdir və vacib bir istinad dəyərinə malikdir.
Şəkil 3. Təcrübəli polad fırlanan əyilmə yorğunluğu sınağının SN əyrisi
İkinci qrup nümunələrin yorğunluq ömrü Cədvəl 3-də göstərilmişdir. Cədvəl 3-dən göründüyü kimi, sınaq poladı müxtəlif temperaturlarda dekarburizasiya edildikdən sonra dövrlərin sayı açıq şəkildə azalır və onlar 107-dən çox olur və bütün yorğunluq nümunələri qırılır və yorğunluq ömrü xeyli azalır. Yuxarıdakı dekarburizasiya olunmuş təbəqə qalınlığı ilə temperatur dəyişikliyi əyrisi ilə birlikdə 750 ℃ dekarburizasiya olunmuş təbəqə qalınlığı ən böyükdür və yorğunluq ömrünün ən aşağı dəyərinə uyğundur. 850 ℃ dekarburizasiya olunmuş təbəqə qalınlığı ən kiçikdir və yorğunluq ömrü dəyərinə uyğun olaraq nisbətən yüksəkdir. Göründüyü kimi, dekarburizasiya davranışı materialın yorğunluq performansını xeyli azaldır və dekarburizasiya olunmuş təbəqə nə qədər qalın olarsa, yorğunluq ömrü bir o qədər aşağı olur.
Cədvəl 3 Müxtəlif dekarburizasiya temperaturlarında (560 MPa) yorğunluq müddəti
Nümunənin yorğunluq sınığı morfologiyası Şəkil 4-də göstərildiyi kimi skanedici elektron mikroskopu ilə müşahidə edilmişdir. Şəkil 4(a)-da çat mənbəyi sahəsi üçün, şəkildə yorğunluq qövsü aydın görünür, yorğunluq mənbəyini tapmaq üçün yorğunluq qövsünə əsasən, çat mənbəyində "balıq gözü" qeyri-metal daxilolmalar, asanlıqla stress konsentrasiyasına səbəb olan daxilolmalar, yorğunluq çatlarına səbəb olur; Şəkil 4(b)-da çat genişlənmə sahəsi morfologiyası üçün, aydın yorğunluq zolaqları, çayabənzər paylanma, kvazi-dissosiativ sınığa aid olan, çatlar genişlənən və nəticədə sınığa səbəb olan aşkar yorğunluq zolaqları görülə bilər. Şəkil 4(b)-da çat genişlənmə sahəsinin morfologiyası göstərilir, aydın yorğunluq zolaqları, kvazi-dissosiativ sınığa aid olan və çatların davamlı genişlənməsi ilə nəticədə sınığa səbəb olan çayabənzər paylanma şəklində görülə bilər.
Yorğunluq sınığı təhlili
Şəkil 4. Təcrübə poladının yorğunluq sınıq səthinin SEM morfologiyası
Şəkil 4-də daxilolmaların növünü müəyyən etmək üçün enerji spektrinin tərkibi təhlili aparılmışdır və nəticələr Şəkil 5-də göstərilmişdir. Göründüyü kimi, qeyri-metal daxilolmalar əsasən Al2O3 daxilolmalarıdır və bu da daxilolmaların daxilolmaların çatlaması nəticəsində yaranan çatların əsas mənbəyi olduğunu göstərir.
Şəkil 5 Qeyri-metal daxilolmaların enerji spektroskopiyası
Nəticə
(1) Qızdırma temperaturunun 850 ℃-də yerləşdirilməsi, yorğunluq göstəricilərinə təsirini azaltmaq üçün dekarburizasiya olunmuş təbəqənin qalınlığını minimuma endirəcək.
(2) Sınaq poladının fırlanma əyilməsinin yorğunluq həddi 760 MPa-dır.
(3) Əsasən Al2O3 qarışığında, metal olmayan daxilolmalarda poladın çatlaması sınaqdan keçirildi.
(4) dekarburizasiya sınaq poladının yorğunluq ömrünü ciddi şəkildə azaldır, dekarburizasiya təbəqəsi nə qədər qalın olarsa, yorğunluq ömrü də bir o qədər aşağı olar.
Yazı vaxtı: 21 iyun 2024
