Чарчоо сыныгын байкоо жана сынуу механизмин талдоо үчүн сканерлөөчү электрондук микроскоп колдонулган; ошол эле учурда, декарбуризацияланган үлгүлөргө ар кандай температурада спиндик ийилүү чарчоо сынагы жүргүзүлүп, декарбуризацияланган жана декарбуризацияланбаган сыноо болотунун чарчоо мөөнөтүн салыштыруу жана декарбуризациянын сыноо болотунун чарчоо көрсөткүчтөрүнө тийгизген таасирин талдоо жүргүзүлгөн. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, ысытуу процессинде кычкылдануу жана декарбуризация бир убакта болгондуктан, экөөнүн ортосундагы өз ара аракеттенүү, натыйжада температуранын өсүшү менен толук декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы жогорулап, андан кийин азайып, толук декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы 750 ℃ температурада 120 мкм максималдуу мааниге жетет, ал эми толук декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы 850 ℃ температурада 20 мкм минималдуу мааниге жетет, ал эми сыноо болотунун чарчоо чеги болжол менен 760 МПа түзөт, ал эми сыноо болотундагы чарчоо жаракаларынын булагы негизинен Al2O3 металл эмес кошулмалар болуп саналат; Декарбуризациялоо жүрүм-туруму сыноо болотунун чарчоо мөөнөтүн бир топ кыскартат, бул сыноо болотунун чарчоо көрсөткүчүнө таасир этет, декарбуризациялоо катмары канчалык калың болсо, чарчоо мөөнөтү ошончолук төмөн болот. Декарбуризациялоо катмарынын сыноо болотунун чарчоо көрсөткүчүнө тийгизген таасирин азайтуу үчүн, сыноо болотунун оптималдуу жылуулук менен иштетүү температурасы 850℃ деп коюлушу керек.
Тиштүү дөңгөлөк – автоунаанын маанилүү бөлүгүЖогорку ылдамдыкта иштөөгө байланыштуу, тиштүү дөңгөлөктүн бетинин торчо бөлүгү жогорку бекемдикке жана сүрүлүүгө туруктуулукка ээ болушу керек, ал эми тиштин тамыры материалдын сынышына алып келүүчү жаракалардан качуу үчүн тынымсыз кайталануучу жүктөмдөн улам жакшы ийилүү чарчоо көрсөткүчүнө ээ болушу керек. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, декарбуризация металл материалдардын айлануу ийилүү чарчоо көрсөткүчүнө таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат жана айлануу ийилүү чарчоо көрсөткүчү продукциянын сапатынын маанилүү көрсөткүчү болуп саналат, андыктан сыноо материалынын декарбуризация жүрүм-турумун жана айлануу ийилүү чарчоо көрсөткүчүн изилдөө зарыл.
Бул макалада, 20CrMnTi тиштүү болоттун бетиндеги декарбуризация сыноосунда жылуулук менен иштетүүчү меште, сыноодогу болоттун декарбуризация катмарынын тереңдигинин өзгөрүлмө мыйзамындагы ар кандай ысытуу температурасы талданат; QBWP-6000J жөнөкөй нурлуу чарчоо сыноо машинасын колдонуп, сыноодогу болоттун айланма ийилүү чарчоо сыноосу, сыноодогу болоттун чарчоо көрсөткүчтөрүн аныктоо жана ошол эле учурда өндүрүш процессин жакшыртуу, продукциянын сапатын жогорулатуу жана акылга сыярлык шилтеме берүү үчүн декарбуризациянын сыноодогу болоттун чарчоо көрсөткүчтөрүнө тийгизген таасирин талдоо. Сыноодогу болоттун чарчоо көрсөткүчтөрү айланма ийилүү чарчоо сыноо машинасы менен аныкталат.
1. Сыноо материалдары жана методдору
Сыноо материалы 20CrMnTi тиштүү болотту камсыз кылуу үчүн бирдик үчүн колдонулат, негизги химиялык курамы 1-таблицада көрсөтүлгөн. Көмүртектен тазалоо сыноосу: сыноо материалы Ф8 мм × 12 мм цилиндрдик үлгүгө иштетилет, бети таксыз жаркыраган болушу керек. Жылуулук менен иштетүүчү меш 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1000 ℃ чейин ысытылып, үлгүгө салынып, 1 саат кармалып, андан кийин бөлмө температурасына чейин аба менен муздатылат. Жылуулук менен иштетүүдөн кийин үлгү 4% азот кислотасынын спирт эритмесинин эрозиясын колдонуп, металлургиялык микроскопияны колдонуп, сыноочу болоттун көмүртектен тазалоо катмарын байкап, көмүртектен тазалоо катмарынын тереңдигин ар кандай температурада өлчөйт. Айлануучу ийилүү чарчоосун текшерүү: эки топ айлануучу ийилүү чарчоосу үлгүлөрүн иштетүү талаптарына ылайык сыноо материалы, биринчи топ декарбуризациялоо сыноосун, экинчи топ ар кандай температурада декарбуризациялоо сыноосун жүргүзбөйт. Айлануучу ийилүү чарчоосун текшерүүчү машинаны колдонуп, айлануучу ийилүү чарчоосун текшерүү үчүн эки топ сыноочу болот, эки топ сыноочу болоттун чарчоосун текшерүү, эки топ сыноочу болоттун чарчоосун аныктоо, эки топ сыноочу болоттун чарчоосун салыштыруу, сканерлөөчү электрондук микроскоптун чарчоосун сынууну байкоону колдонуу, үлгүнүн сынуу себептерин талдоо, декарбуризациялоо сыноочу болоттун чарчоосун изилдөө касиеттерин изилдөө.
1-таблица Сыноочу болоттун химиялык курамы (массалык үлүшү) салмактык %
Жылытуу температурасынын декарбуризацияга тийгизген таасири
Ар кандай ысытуу температураларында декарбуризацияны уюштуруунун морфологиясы 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, температура 675 ℃ болгондо, үлгүнүн бетинде декарбуризация катмары пайда болбойт; температура 700 ℃ чейин көтөрүлгөндө, үлгүнүн бетинде декарбуризация катмары пайда боло баштайт, бул үчүн жука феррит декарбуризация катмары пайда болот; температура 725 ℃ чейин көтөрүлгөндө, үлгүнүн бетинде декарбуризация катмарынын калыңдыгы бир кыйла жогорулайт; 750 ℃ декарбуризация катмарынын калыңдыгы максималдуу маанисине жетет, бул учурда феррит бүртүкчөсү тунук, орой болот; температура 800 ℃ чейин көтөрүлгөндө, декарбуризация катмарынын калыңдыгы бир кыйла төмөндөй баштайт, анын калыңдыгы 750 ℃ жарымына чейин төмөндөйт; температура 850 ℃ чейин көтөрүлө бергенде жана декарбуризациянын калыңдыгы 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. 800 ℃ болгондо, декарбуризация катмарынын толук калыңдыгы бир кыйла төмөндөй баштайт, анын калыңдыгы жарымына жеткенде 750 ℃ чейин төмөндөйт; Температура 850 ℃ жана андан жогору көтөрүлө бергенде, сыналган болоттун толук декарбуризация катмарынын калыңдыгы азая берет, декарбуризация катмарынын жарымынын калыңдыгы акырындык менен жогорулай баштайт, толук декарбуризация катмарынын морфологиясы жоголот, жарым декарбуризация катмарынын морфологиясы акырындык менен тазаланат. Толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы температуранын жогорулашы менен алгач жогорулап, андан кийин азайганын көрүүгө болот, бул көрүнүштүн себеби ысытуу процессинде үлгүнүн кычкылдануу жана декарбуризация жүрүм-туруму менен байланыштуу, декарбуризация ылдамдыгы кычкылдануу ылдамдыгынан жогору болгондо гана декарбуризация кубулушу пайда болот. Ысытуунун башында, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы температуранын жогорулашы менен акырындык менен жогорулайт, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы максималдуу мааниге жеткенге чейин, бул учурда температураны көтөрүүнү улантуу үчүн, үлгүнүн кычкылдануу ылдамдыгы декарбуризация ылдамдыгынан жогору болот, бул толугу менен декарбуризацияланган катмардын жогорулашын басаңдатат, натыйжада төмөндөө тенденциясы пайда болот. Көрүнүп тургандай, 675 ~ 950 ℃ диапазонунда, 750 ℃ температурада толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгынын мааниси эң чоң, ал эми 850 ℃ температурада толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгынын мааниси эң кичине, ошондуктан сыноочу болоттун ысытуу температурасы 850 ℃ болушу сунушталат.
1-сүрөт. Ар кандай ысытуу температураларында 1 саат кармалып турган сыноо болотунун декарбуризацияланган катмарынын гистоморфологиясы.
Жарым декарбуризацияланган катмар менен салыштырганда, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы материалдын касиеттерине олуттуу терс таасирин тийгизет, ал материалдын механикалык касиеттерин бир топ төмөндөтөт, мисалы, бекемдикти, катуулукту, эскирүүгө туруктуулукту жана чарчоо чегин ж.б. төмөндөтөт, ошондой эле жаракаларга сезгичтикти жогорулатат, ширетүүнүн сапатына таасир этет жана башкалар. Ошондуктан, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгын көзөмөлдөө продуктунун иштешин жакшыртуу үчүн чоң мааниге ээ. 2-сүрөттө толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгынын температурага жараша өзгөрүү ийри сызыгы көрсөтүлгөн, ал толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгынын өзгөрүшүн дагы даана көрсөтөт. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы 700℃ температурада болгону 34μm түзөт; температура 725℃ чейин көтөрүлгөндө, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы 86 мкмге чейин бир топ жогорулайт, бул 700℃ температурада толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгынан эки эседен ашык; Температура 750 ℃ чейин көтөрүлгөндө, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы төмөндөйт. Температура 750 ℃ чейин көтөрүлгөндө, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы 120 мкм максималдуу мааниге жетет; температура көтөрүлө берген сайын, толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы кескин төмөндөй баштайт, 800 ℃де 70 мкмге чейин, андан кийин 850 ℃де болжол менен 20 мкм минималдуу мааниге чейин.
Сүрөт 2. Ар кандай температурада толугу менен декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы
Спиннинг ийилүүсүндөгү чарчоо көрсөткүчүнө декарбуризациянын таасири
Декарбуризациянын пружиналуу болоттун чарчоо касиеттерине тийгизген таасирин изилдөө үчүн, эки топ айлануучу ийүү чарчоо сыноолору жүргүзүлдү, биринчи топ декарбуризацияланбастан түздөн-түз чарчоо сыноосу, ал эми экинчи топ декарбуризациядан кийинки чарчоо сыноосу ошол эле чыңалуу деңгээлинде (810 МПа) жүргүзүлдү жана декарбуризация процесси 700-850 ℃ температурада 1 саат бою жүргүзүлдү. Биринчи топ үлгүлөрү 2-таблицада көрсөтүлгөн, ал пружиналуу болоттун чарчоо мөөнөтүн билдирет.
Биринчи топтун үлгүлөрүнүн чарчоо мөөнөтү 2-таблицада көрсөтүлгөн. 2-таблицадан көрүнүп тургандай, декарбуризациясыз, сыноочу болот 810 МПада 107 циклге гана дуушар болгон жана эч кандай сынуу болгон эмес; чыңалуу деңгээли 830 МПадан ашканда, айрым үлгүлөр сына баштаган; чыңалуу деңгээли 850 МПадан ашканда, чарчоо үлгүлөрүнүн баары сынган.
2-таблица. Ар кандай стресстик деңгээлдердеги чарчоо жашоосу (декарбуризациясыз)
Чарчоо чегин аныктоо үчүн, сыноочу болоттун чарчоону аныктоо үчүн топтук ыкма колдонулат жана маалыматтарды статистикалык талдоодон кийин, сыноочу болоттун чарчоону чеги болжол менен 760 МПа түзөт; сыноочу болоттун ар кандай чыңалуулардагы чарчоону мүнөздөө үчүн, 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, SN ийри сызыгы чийилген. 3-сүрөттөн көрүнүп тургандай, ар кандай чыңалуу деңгээлдери ар кандай чарчоону аныктоого туура келет, чарчоону аныктоо мөөнөтү 7 болгондо, бул 107 циклинин санына туура келет, демек, бул шарттардагы үлгү абалдан өтөт, тиешелүү чыңалуу маанисин чарчоону аныктоочу күч мааниси, башкача айтканда, 760 МПа катары болжолдоого болот. S - N ийри сызыгы материалдын чарчоону аныктоодо маанилүү шилтеме маанисине ээ экенин көрүүгө болот.
3-сүрөт. Эксперименталдык болот айланма ийүү чарчоо сыноосунун SN ийри сызыгы.
Экинчи топтун үлгүлөрүнүн чарчоо мөөнөтү 3-таблицада көрсөтүлгөн. 3-таблицадан көрүнүп тургандай, сыноочу болот ар кандай температурада декарбуризациялангандан кийин, циклдердин саны азаят жана алар 107ден ашат, жана бардык чарчоо үлгүлөрү сынып, чарчоо мөөнөтү бир топ кыскарат. Жогорудагы декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы менен температуранын өзгөрүшүнүн ийри сызыгын айкалыштырганда, 750 ℃ декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы эң чоң болуп, чарчоо мөөнөтүнүн эң төмөнкү маанисине туура келет. 850 ℃ декарбуризацияланган катмардын калыңдыгы эң кичинекей болуп, чарчоо мөөнөтүнүн маанисине салыштырмалуу жогору экенин көрүүгө болот. Декарбуризация жүрүм-туруму материалдын чарчоо көрсөткүчүн бир топ төмөндөтөт жана декарбуризацияланган катмар канчалык калың болсо, чарчоо мөөнөтү ошончолук кыскарат.
3-таблица. Ар кандай декарбуризация температураларындагы чарчоо мөөнөтү (560 МПа)
Үлгүнүн чарчоо сыныктарынын морфологиясы сканерлөөчү электрондук микроскоп менен байкалган, бул 4-сүрөттө көрсөтүлгөн. 4(а)-сүрөттө жарака булагынын аянты үчүн, сүрөттө чарчоо догосунун айкын көрүнүп турганын көрүүгө болот, чарчоо догосуна ылайык чарчоо булагын табууга болот, жарака булагында "балык көзү" металл эмес кошулмалар, кошулмалар оңой стресс концентрациясында пайда болуп, чарчоо жаракаларына алып келет; 4(б)-сүрөттө жараканын кеңейүү аянтынын морфологиясы үчүн, чарчоо тилкелеринин айкын көрүнүп турганын көрүүгө болот, алар дарыя сымал бөлүштүрүү болуп, квази-диссоциативдик жаракага таандык, жаракалар кеңейип, акырында жаракага алып келет. 4(б)-сүрөттө жаракалардын кеңейүү аянтынын морфологиясы көрсөтүлгөн, чарчоо тилкелеринин айкын көрүнүп турганын көрүүгө болот, алар дарыя сымал бөлүштүрүү болуп, квази-диссоциативдик жаракага таандык, жана жаракалардын тынымсыз кеңейиши менен акырында жаракага алып келет.
Чарчоо сыныктарын талдоо
Сүрөт 4. Эксперименталдык болоттун чарчоо сынуу бетинин SEM морфологиясы.
4-сүрөттө көрсөтүлгөн кошулмалардын түрүн аныктоо үчүн энергия спектринин курамын талдоо жүргүзүлдү жана анын жыйынтыктары 5-сүрөттө көрсөтүлгөн. Металл эмес кошулмалар негизинен Al2O3 кошулмалары экенин көрүүгө болот, бул кошулмалар кошулмалардын жарака кетишинен келип чыккан жаракалардын негизги булагы экенин көрсөтүп турат.
5-сүрөт. Металл эмес кошулмалардын энергетикалык спектроскопиясы.
Жыйынтыктоо
(1) Жылытуу температурасын 850 ℃ деңгээлинде коюу декарбуризацияланган катмардын калыңдыгын минималдаштырып, чарчоо көрсөткүчүнө тийгизген таасирин азайтат.
(2) Сыноочу болот айлантуу ийилишинин чарчоо чеги 760 МПа.
(3) Металл эмес кошулмаларда, негизинен Al2O3 аралашмасында болоттун жарака кетишин сыноо.
(4) декарбуризация сыноо болотунун чарчоо мөөнөтүн олуттуу түрдө кыскартат, декарбуризация катмары канчалык калың болсо, чарчоо мөөнөтү ошончолук кыскарат.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 21-июну
