Mikroskop elektron scanning digunakake kanggo mirsani fraktur lemes lan nganalisa mekanisme fraktur; ing wektu sing padha, spin mlengkung test lemes iki digawa metu ing spesimen decarburized ing suhu beda kanggo mbandhingaké urip lemes saka test baja karo lan tanpa decarburization, lan kanggo njelasno efek saka decarburization ing kinerja lemes saka baja test. Asil nuduhake yen, amarga ana simultaneous oksidasi lan decarburization ing proses dadi panas, interaksi antarane loro, asil ing kekandelan saka lapisan decarburized kanthi kanthi wutah saka suhu nuduhake gaya nambah lan banjur mudun, ing kekandelan saka lapisan decarburized kanthi tekan Nilai maksimum 120 μm ing 750 ℃, lan kekandelan saka lapisan decarburized kanthi tekan Nilai minimal 20 μm ing 850 ℃, lan watesan lemes saka baja test kira 760 MPa, lan sumber retak lemes ing baja test utamané Al2O3 inklusi non-logam; prilaku decarburization nemen nyuda gesang lemes saka baja test, mengaruhi kinerja lemes saka baja test, sing luwih kenthel lapisan decarburization, ing ngisor urip lemes. Kanggo nyuda impact lapisan decarburization ing kinerja lemes saka baja test, suhu perawatan panas optimal saka baja test kudu disetel ing 850 ℃.
Gear minangka komponen penting saka mobil, amarga operasi ing kacepetan dhuwur, bagean meshing saka lumahing pindah kudu kekuatan dhuwur lan resistance abrasion, lan ROOT waos kudu kinerja lemes mlengkung apik amarga mbukak bola-bali pancet, supaya retak sing mimpin kanggo materi. patah. Riset nuduhake yen decarburization minangka faktor penting sing mengaruhi kinerja kelelahan spin mlengkung saka bahan logam, lan kinerja lemes mlengkung muter minangka indikator penting kualitas produk, supaya iku perlu kanggo sinau prilaku decarburization lan muter mlengkung kinerja lemes materi test.
Ing kertas iki, ing pawon perawatan panas ing 20CrMnTi pindah baja test lumahing decarburization, njelasno suhu panas beda ing test baja ambane lapisan decarburization saka hukum ganti; nggunakake QBWP-6000J mesin testing lemes balok prasaja ing test baja Rotary mlengkung test lemes, netepake kinerja lemes baja test, lan ing wektu sing padha kanggo njelasno impact decarburization ing kinerja lemes saka baja test kanggo produksi nyata kanggo nambah proses produksi, nambah kualitas produk lan menehi referensi cukup. Kinerja lemes baja test ditemtokake dening mesin uji kelelahan spin mlengkung.
1. Materi lan metode tes
Materi tes kanggo unit nyedhiyakake baja gear 20CrMnTi, komposisi kimia utama kaya sing ditampilake ing Tabel 1. Tes dekarburisasi: materi tes diproses dadi spesimen silinder Ф8 mm × 12 mm, permukaan kudu padhang tanpa noda. Tungku perawatan panas digawe panas nganti 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1,000 ℃, menyang spesimen lan tahan 1 jam, banjur adhem nganti suhu kamar. Sawise perawatan panas spesimen kanthi nyetel, nggiling lan polishing, kanthi 4% saka erosi larutan alkohol asam nitrat, panggunaan mikroskop metalurgi kanggo mirsani lapisan dekarburisasi baja test, ngukur ambane lapisan dekarburisasi ing suhu sing beda-beda. Spin mlengkung test lemes: materi test miturut syarat Processing saka rong klompok spin mlengkung spesimen lemes, klompok pisanan ora nindakake test decarburization, klompok kapindho test decarburization ing suhu beda. Nggunakake mesin tes kelelahan spin mlengkung, rong klompok baja tes kanggo tes kelelahan spin mlengkung, netepake watesan kelelahan saka rong klompok baja uji, mbandhingake umur kesel saka rong klompok baja uji, panggunaan pemindaian pengamatan fraktur kelelahan mikroskop elektron, nganalisa alasan fraktur saka spesimen, kanggo njelajah efek decarburization saka sifat lemes saka baja test.
Tabel 1 Komposisi kimia (fraksi massa) baja uji wt%
Pengaruh suhu pemanasan ing dekarburisasi
Morfologi organisasi decarburization ing suhu panas beda ditampilake ing Fig. 1. Minangka bisa katon saka tokoh, nalika suhu 675 ℃, lumahing sampel ora katon lapisan decarburization; nalika suhu mundhak nganti 700 ℃, lapisan decarburization lumahing sampel wiwit katon, kanggo lapisan decarburization ferrite lancip; kanthi suhu mundhak nganti 725 ℃, kekandelan lapisan dekarburisasi permukaan sampel tambah akeh; 750 ℃ kekandelan lapisan decarburization tekan Nilai maksimum, ing wektu iki, gandum ferrite luwih cetha, coarse; nalika suhu mundhak kanggo 800 ℃, kekandelan lapisan decarburization wiwit suda Ngartekno, kekandelan ambruk kanggo setengah saka 750 ℃; nalika suhu terus munggah kanggo 850 ℃ lan kekandelan saka decarburization ditampilake ing Fig. 1. 800 ℃, kekandelan lapisan decarburization lengkap wiwit suda Ngartekno, kekandelan ambruk kanggo 750 ℃ nalika setengah; nalika suhu terus munggah kanggo 850 ℃ lan ndhuwur, test baja kekandelan lapisan decarburization lengkap terus suda, setengah kekandelan lapisan decarburization wiwit mboko sithik nambah nganti morfologi lapisan decarburization lengkap kabeh ilang, setengah morfologi lapisan decarburization mboko sithik cetha. Bisa dideleng yen kekandelan lapisan decarburized kanthi kenaikan suhu pisanan tambah lan banjur dikurangi, alesan kanggo fenomena iki amarga sampel ing proses pemanasan ing wektu sing padha prilaku oksidasi lan decarburization, mung nalika tingkat decarburization luwih cepet saka kacepetan oksidasi bakal katon kedadean decarburization. Ing wiwitan dadi panas, kekandelan saka lapisan decarburized kanthi mundhak mboko sithik karo Tambah ing suhu nganti kekandelan saka lapisan decarburized kanthi tekan nilai maksimum, ing wektu iki kanggo terus mundhakaken suhu, tingkat oksidasi spesimen luwih cepet saka tingkat decarburization, kang nyandhet Tambah saka lapisan decarburized kanthi, asil ing gaya mudhun. Bisa dideleng manawa, ing kisaran 675 ～ 950 ℃, nilai kekandelan lapisan dekarburisasi kanthi lengkap ing 750 ℃ paling gedhe, lan nilai kekandelan lapisan dekarburisasi kanthi lengkap ing 850 ℃ paling cilik, mulane, suhu panas saka baja test dianjurake kanggo 850 ℃.
Fig.1 Histomorfologi lapisan dekarburisasi baja uji sing ditahan ing suhu pemanasan sing beda sajrone 1 jam
Dibandhingake karo lapisan semi-decarburized, kekandelan saka lapisan kanthi decarburized wis impact negatif liyane serius ing sifat materi, iku bakal nemen nyuda mechanical saka materi, kayata ngurangi kekuatan, atose, nyandhang resistance lan watesan lemes. , etc., lan uga nambah sensitivitas kanggo retak, mengaruhi kualitas welding lan ing. Mulane, ngontrol kekandelan lapisan decarburized kanthi pinunjul kanggo nambah kinerja produk. Figure 2 nuduhake kurva variasi saka kekandelan lapisan decarburized kanthi suhu, kang nuduhake variasi saka kekandelan saka lapisan decarburized kanthi luwih cetha. Bisa dideleng saka gambar sing kekandelan lapisan decarburized kebak mung bab 34μm ing 700 ℃; kanthi suhu mundhak nganti 725 ℃, kekandelan lapisan decarburized kanthi nyata mundhak dadi 86 μm, sing luwih saka kaping pindho saka kekandelan lapisan decarburized kanthi 700 ℃; nalika suhu wis wungu kanggo 750 ℃, kekandelan saka lapisan decarburized kanthi Nalika suhu mundhak kanggo 750 ℃, kekandelan saka lapisan decarburized kanthi tekan Nilai maksimum 120 μm; minangka suhu terus munggah, kekandelan saka lapisan decarburized kebak wiwit suda banget, kanggo 70 μm ing 800 ℃, lan banjur kanggo Nilai minimal bab 20μm ing 850 ℃.
Fig.2 Kekandelan lapisan kanthi decarburized ing suhu beda
Efek dekarburisasi ing kinerja lemes ing spin mlengkung
Kanggo nyinaoni efek dekarburisasi ing sifat lemes baja musim semi, rong klompok tes kelelahan spin mlengkung ditindakake, klompok pisanan yaiku uji kelelahan langsung tanpa dekarburisasi, lan klompok kapindho yaiku uji kelelahan sawise dekarburisasi ing stres sing padha. level (810 MPa), lan proses dekarburisasi dianakake ing 700-850 ℃ suwene 1 jam. Klompok pisanan spesimen ditampilake ing Tabel 2, kang urip lemes saka spring baja.
Urip kelelahan saka klompok spesimen pisanan ditampilake ing Tabel 2. Kaya sing bisa dideleng saka Tabel 2, tanpa dekarburisasi, baja uji mung kena 107 siklus ing 810 MPa, lan ora ana fraktur; nalika tingkat kaku ngluwihi 830 MPa, sawetara spesimen wiwit patah; nalika tingkat kaku ngluwihi 850 MPa, spesimen lemes kabeh padha patah.
Tabel 2 Urip kelelahan ing tingkat stres sing beda (tanpa dekarburisasi)
Kanggo nemtokake watesan kelelahan, metode klompok digunakake kanggo nemtokake watesan kelelahan baja uji, lan sawise analisis statistik data, watesan kelelahan baja uji kira-kira 760 MPa; supaya ciri urip lemes saka baja test ing nandheske beda, kurva SN diplot, minangka ditampilake ing Figure 3. Minangka bisa katon saka Figure 3, tingkat kaku beda cocog kanggo urip lemes beda, nalika urip lemes 7 , cocog karo jumlah siklus kanggo 107, sing tegese spesimen ing kondisi kasebut liwat negara, nilai stres sing cocog bisa dikira minangka nilai kekuatan fatigue, yaiku, 760 MPa. Bisa dideleng yen kurva S - N penting kanggo nemtokake umur kelelahan materi nduweni nilai referensi sing penting.
Gambar 3. Kurva SN uji kelelahan putar baja eksperimental
Urip kelelahan saka klompok spesimen kapindho ditampilake ing Tabel 3. Minangka bisa dideleng saka Tabel 3, sawise baja test decarburized ing suhu sing beda-beda, jumlah siklus temenan suda, lan padha luwih saka 107, lan kabeh. spesimen lemes sing patah, lan urip lemes banget suda. Digabungake karo kekandelan lapisan decarburized ndhuwur karo kurva owah-owahan suhu bisa katon, 750 ℃ kekandelan lapisan decarburized paling gedhe, cocog kanggo Nilai paling saka lemes urip. 850 ℃ kekandelan lapisan decarburized paling cilik, cocog kanggo Nilai urip lemes relatif dhuwur. Bisa dideleng yen prilaku decarburization nyuda kinerja kesel materi, lan lapisan decarburized luwih kenthel, luwih murah urip lemes.
Tabel 3 Umur kelelahan ing suhu dekarburisasi sing beda (560 MPa)
Morfologi fraktur kelelahan saka spesimen diamati kanthi scanning mikroskop elektron, minangka ditampilake ing Fig. 4. Figure 4 (a) kanggo area sumber retak, tokoh bisa katon busur lemes ketok, miturut busur lemes kanggo nemokake sumber. saka lemes, bisa katon, sumber crack kanggo inklusi non-logam "fish-eye", inclusions ing gampang kanggo nimbulaké konsentrasi kaku, asil ing retak lemes; Gambar 4(b) kanggo morfologi area ekstensi retak, bisa dideleng garis-garis lemes sing jelas, distribusi kaya kali, kalebu fraktur kuasi-dissosiatif, kanthi retakan ngembang, pungkasane nyebabake fraktur. Gambar 4(b) nuduhake morfologi area ekspansi retak, bisa dideleng garis-garis lemes sing jelas, arupa distribusi kaya kali, sing kalebu fraktur kuasi-dissosiatif, lan kanthi ekspansi retakan sing terus-terusan, pungkasane nyebabake fraktur. .
Analisis fraktur kelelahan
Fig.4 SEM morfologi lumahing fraktur lemes saka baja eksperimen
Kanggo nemtokake jinis inklusi ing Gambar 4, analisis komposisi spektrum energi ditindakake, lan asil ditampilake ing Gambar 5. Bisa ditemokake yen inklusi non-logam utamane inklusi Al2O3, sing nuduhake yen inklusi minangka sumber utama retak sing disebabake inklusi retak.
Gambar 5 Spektroskopi Energi saka Inklusi Non-logam
Pungkasane
(1) Posisi suhu pemanasan ing 850 ℃ bakal nyilikake kekandelan lapisan decarburized kanggo nyuda efek ing kinerja lemes.
(2) Watesan kelelahan saka lentur spin baja uji yaiku 760 MPa.
(3) Tes baja retak ing inklusi non-logam, utamane campuran Al2O3.
(4) decarburization akeh nyuda urip lemes saka baja test, sing luwih kenthel lapisan decarburization, ing ngisor urip lemes.
Wektu kirim: Jun-21-2024
