Skenirajući elektronski mikroskop je korišten za promatranje loma od zamora i analizu mehanizma loma; istovremeno je provedeno ispitivanje zamora savijanjem centrifugiranjem na razugljičenim uzorcima na različitim temperaturama kako bi se usporedio vijek zamora ispitivanog čelika sa i bez razugljikovanja, te analizirao učinak razugljičenja na performanse zamora ispitivanog čelika. Rezultati pokazuju da, zbog istovremenog postojanja oksidacije i dekarbonizacije u procesu zagrijavanja, interakcija između njih, što rezultira debljinom potpuno razugljičenog sloja s porastom temperature, pokazuje trend povećanja, a zatim opadanja. debljina potpuno razugljičenog sloja dostiže maksimalnu vrijednost od 120 μm na 750 ℃, a debljina potpuno razugljičenog sloja dostiže minimalnu vrijednost od 20 μm na 850 ℃, a granica zamora ispitnog čelika je oko 760 MPa, i izvor pukotina od zamora u ispitivanom čeliku su uglavnom nemetalne inkluzije Al2O3; Ponašanje pri razugljikovanju uvelike smanjuje vijek trajanja ispitnog čelika, utječući na performanse zamora ispitnog čelika, što je deblji sloj za razugljičenje, to je niži vijek trajanja zamora. Kako bi se smanjio utjecaj sloja za razugljičenje na učinak zamora ispitivanog čelika, optimalna temperatura toplinske obrade ispitnog čelika treba biti postavljena na 850 ℃.
Oprema je važna komponenta automobila,zbog rada pri velikoj brzini, mrežasti dio površine zupčanika mora imati veliku čvrstoću i otpornost na habanje, a korijen zuba mora imati dobre performanse zamora pri savijanju zbog stalnog ponavljanog opterećenja, kako bi se izbjegle pukotine koje dovode do materijala fraktura. Istraživanja pokazuju da je razugljičenje važan faktor koji utječe na performanse zamora metalnih materijala pri savijanju, a performanse zamora centrifugiranjem važan su pokazatelj kvalitete proizvoda, pa je potrebno proučiti ponašanje razugljikovanja i performanse zamora centrifugiranja ispitivanog materijala.
U ovom radu, peći za termičku obradu na testu razugljičenja površine 20CrMnTi čelika zupčanika, analiziraju različite temperature zagrijavanja na testnoj dubini sloja razugljičenja čelika promjenjivog zakona; koristeći QBWP-6000J jednostavnu mašinu za ispitivanje zamora snopa na ispitnom testu zamora čelika rotirajućim savijanjem, određivanje performansi testnog čelika na zamor, i istovremeno analizirati utjecaj dekarbonizacije na performanse zamora ispitnog čelika za stvarnu proizvodnju radi poboljšanja proizvodnog procesa, poboljšati kvalitet proizvoda i pružiti razumnu referencu. Performanse testnog čelika zamora se određuju pomoću mašine za ispitivanje zamora savijanjem savijanjem.
1. Ispitni materijali i metode
Ispitni materijal za jedinicu koja daje zupčasti čelik od 20CrMnTi, glavni hemijski sastav kao što je prikazano u tabeli 1. Test dekarbonizacije: test materijal se obrađuje u cilindrični uzorak F8 mm × 12 mm, površina treba da bude svetla bez mrlja. Peć za termičku obradu je zagrejana na 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1.000 ℃, 1.000 ℃, a zatim je držana na temperaturi od 1000 ℃ u prostoriji Nakon termičke obrade uzorka stvrdnjavanjem, brušenjem i poliranjem, uz eroziju 4% otopine alkohola dušične kiseline, korištenje metalurške mikroskopije za promatranje sloja za razugljičenje probnog čelika, mjerenje dubine sloja razugljičenja na različitim temperaturama. Ispitivanje zamora savijanjem savijanjem: ispitni materijal prema zahtjevima obrade dvije grupe uzoraka zamora savijanjem savijanjem, prva grupa ne provodi test razugljičenja, druga grupa testa razugljičenja na različitim temperaturama. Koristeći mašinu za ispitivanje zamora savijanjem, dvije grupe ispitnog čelika za ispitivanje zamora savijanjem, određivanje granice zamora dvije grupe ispitnog čelika, poređenje vijeka trajanja zamora dvije grupe ispitnog čelika, korištenje skeniranja posmatranje loma zamora elektronskim mikroskopom, analizirati razloge loma uzorka, kako bi se istražio efekat razugljikovanja na svojstva zamora ispitivanog čelika.
Tabela 1. Hemijski sastav (maseni udio) ispitivanog čelika tež.%
Utjecaj temperature grijanja na dekarbonizaciju
Morfologija organizacije razugljičenja pri različitim temperaturama zagrijavanja prikazana je na slici 1. Kao što se može vidjeti sa slike, kada je temperatura 675 ℃, na površini uzorka se ne pojavljuje razugljični sloj; kada temperatura poraste na 700 ℃, površinski sloj dekarbonizacije se počeo pojavljivati, za tanki feritni razugljični sloj; sa porastom temperature na 725 ℃, debljina sloja dekarbonizacije površine uzorka značajno se povećala; 750 ℃ debljina sloja dekarbonizacije dostiže svoju maksimalnu vrijednost, u ovom trenutku feritno zrno je jasnije, grublje; kada temperatura poraste na 800 ℃, debljina sloja za dekarbonizaciju počela je značajno da se smanjuje, njegova debljina je pala na polovinu od 750 ℃; kada temperatura nastavi da raste na 850 ℃, a debljina razugljikovanja je prikazana na slici 1. 800 ℃, debljina pune debljine sloja za razugljičenje je počela značajno da se smanjuje, njegova debljina je pala na 750 ℃ kada je polovina; kada temperatura nastavi rasti na 850 ℃ i više, debljina sloja za potpuno razugljičenje testnog čelika nastavlja se smanjivati, polovina debljine sloja za razugljičenje je počela postupno rasti sve dok morfologija potpunog razugljičenog sloja ne nestane, a polovina sloja za razugljičenje se postupno čisti. Vidi se da je debljina potpuno razugljičenog sloja sa porastom temperature prvo povećavana, a zatim smanjena, razlog za ovu pojavu je zbog toga što je uzorak u procesu zagrijavanja istovremeno imao oksidacijsko i razugljično ponašanje, samo kada je stopa dekarbonizacije je veća od brzine oksidacije pojavit će se fenomen razugljičenja. Na početku zagrijavanja, debljina potpuno razugljičenog sloja se postepeno povećava s porastom temperature sve dok debljina potpuno razugljičenog sloja ne dostigne maksimalnu vrijednost, u ovom trenutku da bi se temperatura nastavila povećavati, brzina oksidacije uzorka je brža od stopa razugljičenja, koja inhibira povećanje potpuno razugljičenog sloja, što rezultira opadajućim trendom. Može se vidjeti da je u rasponu od 675 ～950 ℃ vrijednost debljine potpuno razugljičenog sloja na 750 ℃ najveća, a vrijednost debljine potpuno razugljičenog sloja na 850 ℃ najmanja, stoga se preporučuje da temperatura zagrijavanja ispitnog čelika bude 850 ℃.
Slika 1 Histomorfologija razugljičenog sloja ispitnog čelika držanog na različitim temperaturama zagrijavanja 1h
U poređenju sa poluugljičenim slojem, debljina potpuno razugljičenog sloja ima ozbiljniji negativan utjecaj na svojstva materijala, uvelike će smanjiti mehanička svojstva materijala, kao što je smanjenje čvrstoće, tvrdoće, otpornosti na habanje i granice zamora. itd., a također povećavaju osjetljivost na pukotine, što utiče na kvalitet zavarivanja i tako dalje. Stoga je kontrola debljine potpuno dekarboziranog sloja od velikog značaja za poboljšanje performansi proizvoda. Na slici 2 prikazana je kriva varijacije debljine potpuno razugljičenog sloja s temperaturom, koja jasnije prikazuje varijaciju debljine potpuno razugljičenog sloja. Sa slike se može vidjeti da je debljina potpuno razugljičenog sloja samo oko 34 μm na 700 ℃; s porastom temperature na 725 ℃, debljina potpuno razugljičenog sloja značajno se povećava na 86 μm, što je više od dva puta debljine potpuno razugljičenog sloja na 700 ℃; kada se temperatura podigne na 750 ℃, debljina potpuno razugljičenog sloja Kada temperatura poraste na 750 ℃, debljina potpuno razugljičenog sloja dostiže maksimalnu vrijednost od 120 μm; kako temperatura nastavlja da raste, debljina potpuno razugljičenog sloja počinje naglo da opada, na 70 μm na 800 ℃, a zatim na minimalnu vrijednost od oko 20 μm na 850 ℃.
Slika 2. Debljina potpuno razugljičenog sloja na različitim temperaturama
Utjecaj dekarbonizacije na performanse zamora pri savijanju centrifuge
U cilju proučavanja utjecaja razugljičenja na zamorna svojstva opružnog čelika, provedene su dvije grupe ispitivanja zamora centrifugiranjem, prva grupa je bila ispitivanje na zamor direktno bez razugljičenja, a druga grupa ispitivanje zamora nakon razugljičenja pri istom naprezanju. nivo (810 MPa), a proces dekarbonizacije je držan na 700-850 ℃ 1 h. Prva grupa uzoraka prikazana je u tablici 2, a to je vijek trajanja opružnog čelika.
Vijek trajanja zamora prve grupe uzoraka prikazan je u tablici 2. Kao što se može vidjeti iz tablice 2, bez razugljikovanja, ispitni čelik je podvrgnut samo 107 ciklusa pri 810 MPa i nije došlo do loma; kada je nivo naprezanja prešao 830 MPa, neki od uzoraka su počeli da se lome; kada je nivo naprezanja prešao 850 MPa, svi uzorci zamora su bili slomljeni.
Tabela 2 Vek trajanja zamora pod različitim nivoima naprezanja (bez dekarbonizacije)
Za određivanje granice zamora koristi se grupna metoda za određivanje granice zamora ispitnog čelika, a nakon statističke analize podataka, granica zamora ispitnog čelika je oko 760 MPa; da bi se okarakterizirao vijek trajanja ispitnog čelika pod različitim naprezanjima, SN kriva je prikazana, kao što je prikazano na slici 3. Kao što se može vidjeti sa slike 3, različiti nivoi naprezanja odgovaraju različitom vijeku trajanja zamora, kada je vijek trajanja zamora od 7 , što odgovara broju ciklusa za 107, što znači da je uzorak u ovim uvjetima kroz stanje, odgovarajuća vrijednost naprezanja može se aproksimirati kao vrijednost zamorne čvrstoće, odnosno 760 MPa. Može se vidjeti da je S - N kriva važna za određivanje vijeka zamora materijala ima važnu referentnu vrijednost.
Slika 3 SN kriva eksperimentalnog ispitivanja zamora čelika rotirajućim savijanjem
Vijek trajanja zamora druge grupe uzoraka prikazan je u tabeli 3. Kao što se vidi iz tabele 3, nakon razugljikovanja ispitnog čelika na različitim temperaturama, broj ciklusa se očito smanjuje i iznosi više od 107, a svi zamorni uzorci su slomljeni, a vijek trajanja je znatno smanjen. U kombinaciji sa gornjom debljinom razugljičenog sloja sa krivuljom promjene temperature može se vidjeti, 750 ℃ debljina razugljičenog sloja je najveća, što odgovara najnižoj vrijednosti vijeka trajanja. 850 ℃ debljina dekarboziranog sloja je najmanja, što odgovara vrijednosti vijeka trajanja zamora je relativno visoka. Može se vidjeti da ponašanje pri razugljikovanju uvelike smanjuje učinak materijala na zamor, a što je deblji razugljičeni sloj, to je niži vijek trajanja zamora.
Tabela 3. vijek trajanja pri različitim temperaturama dekarbonizacije (560 MPa)
Morfologija loma uzorka od zamora promatrana je skenirajućim elektronskim mikroskopom, kao što je prikazano na slici 4. Na slici 4(a) za područje izvora pukotine, na slici se može vidjeti očigledan luk zamora, prema luku zamora da se pronađe izvor od zamora, može se vidjeti, izvor pukotina za nemetalne inkluzije "ribljeg oka", inkluzije pri koncentraciji naprezanja koja se lako izaziva, što rezultira zamornim prslinama; Sl. 4(b) za morfologiju područja proširenja pukotine, vidljive su očigledne pruge zamora, distribucija je nalik rijeci, pripada kvazi-disocijativnom lomu, pri čemu se pukotine šire, što na kraju dovodi do loma. Slika 4(b) prikazuje morfologiju područja širenja pukotine, vide se očigledne pruge zamora, u obliku riječne distribucije, koja pripada kvazi-disocijativnoj frakturi, i uz kontinuirano širenje pukotine, što u konačnici dovodi do loma. .
Analiza loma zamora
Sl.4 SEM morfologija površine loma od zamora eksperimentalnog čelika
Da bi se odredio tip inkluzija na slici 4, izvršena je analiza sastava energetskog spektra, a rezultati su prikazani na slici 5. Može se vidjeti da su nemetalne inkluzije uglavnom Al2O3 inkluzije, što ukazuje da su inkluzije su glavni izvor pukotina uzrokovanih pucanjem inkluzija.
Slika 5 Energetska spektroskopija nemetalnih inkluzija
Zaključi
(1) Postavljanje temperature grijanja na 850 ℃ će minimizirati debljinu razugljičenog sloja kako bi se smanjio učinak na performanse zamora.
(2) Granica zamora testnog čelika savijanjem centrifuge je 760 MPa.
(3) Ispitivanje pucanja čelika u nemetalnim inkluzijama, uglavnom mješavine Al2O3.
(4) razugljičenje ozbiljno smanjuje vijek trajanja ispitnog čelika, što je deblji sloj za razugljičenje, to je niži vijek trajanja zamora.
Vrijeme objave: Jun-21-2024