Mikroskop éléktron scanning dianggo pikeun niténan retakan kacapean sareng nganalisis mékanisme retakan; dina waktos anu sami, uji kacapean spin bending dilaksanakeun dina spésimén anu didekarburisasi dina suhu anu béda pikeun ngabandingkeun umur kacapean baja uji kalayan sareng tanpa dekarburisasi, sareng pikeun nganalisis pangaruh dekarburisasi kana kinerja kacapean baja uji. Hasilna nunjukkeun yén, kusabab ayana oksidasi sareng dekarburisasi sacara simultan dina prosés pemanasan, interaksi antara duanana, anu ngahasilkeun ketebalan lapisan anu didekarburisasi pinuh kalayan kamekaran suhu nunjukkeun tren ningkat teras turun, ketebalan lapisan anu didekarburisasi pinuh ngahontal nilai maksimum 120 μm dina 750 ℃, sareng ketebalan lapisan anu didekarburisasi pinuh ngahontal nilai minimum 20 μm dina 850 ℃, sareng wates kacapean baja uji nyaéta sakitar 760 MPa, sareng sumber retakan kacapean dina baja uji utamina nyaéta inklusi non-logam Al2O3; Paripolah dekarburisasi ngirangan pisan umur kacapean baja uji, mangaruhan kinerja kacapean baja uji, beuki kandel lapisan dekarburisasi, beuki handap umur kacapean. Pikeun ngirangan dampak lapisan dekarburisasi kana kinerja kacapean baja uji, suhu perlakuan panas optimal baja uji kedah disetel dina 850℃.
Gir mangrupikeun komponén penting dina mobil,kusabab operasi dina kecepatan anu luhur, bagian meshing tina permukaan gir kedah gaduh kakuatan sareng résistansi abrasi anu luhur, sareng akar huntu kedah gaduh kinerja kacapean lentur anu saé kusabab beban anu diulang-ulang sacara konstan, pikeun nyingkahan retakan anu nyababkeun retakan bahan. Panalungtikan nunjukkeun yén dekarburisasi mangrupikeun faktor penting anu mangaruhan kinerja kacapean lentur spin tina bahan logam, sareng kinerja kacapean lentur spin mangrupikeun indikator penting tina kualitas produk, janten perlu pikeun nalungtik paripolah dekarburisasi sareng kinerja kacapean lentur spin tina bahan uji.
Dina tulisan ieu, tungku perlakuan panas dina uji dekarburisasi permukaan baja gir 20CrMnTi, nganalisis suhu pemanasan anu béda-béda dina jerona lapisan dekarburisasi baja uji tina hukum anu robih; nganggo mesin uji kacapean balok basajan QBWP-6000J dina uji kacapean lentur rotary baja uji, nangtukeun kinerja kacapean baja uji, sareng dina waktos anu sami nganalisis dampak dekarburisasi kana kinerja kacapean baja uji pikeun produksi anu saleresna pikeun ningkatkeun prosés produksi, ningkatkeun kualitas produk sareng nyayogikeun rujukan anu wajar. Kinerja kacapean baja uji ditangtukeun ku mesin uji kacapean lentur spin.
1. Bahan sareng metode uji
Bahan uji pikeun unit pikeun nyayogikeun baja gir 20CrMnTi, komposisi kimia utama sapertos anu dipidangkeun dina Tabel 1. Uji dekarburisasi: bahan uji diolah kana spésimén silinder Ф8 mm × 12 mm, permukaanna kedah caang tanpa noda. Tungku perlakuan panas dipanaskeun dugi ka 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1.000 ℃, kana spésimén sareng tahan 1 jam, teras didinginkan dina hawa dugi ka suhu kamar. Saatos perlakuan panas spésimén ku cara netepkeun, ngagiling sareng ngagosok, nganggo 4% larutan alkohol asam nitrat, panggunaan mikroskop metalurgi pikeun niténan lapisan dekarburisasi baja uji, ngukur jerona lapisan dekarburisasi dina suhu anu béda. Uji kacapean lentur spin: bahan uji numutkeun sarat pamrosésan dua kelompok spésimén kacapean lentur spin, kelompok kahiji henteu ngalaksanakeun uji dekarburisasi, kelompok kadua uji dekarburisasi dina suhu anu béda. Ngagunakeun mesin uji kacapean lentur spin, dua kelompok baja uji pikeun uji kacapean lentur spin, nangtukeun wates kacapean dua kelompok baja uji, ngabandingkeun umur kacapean dua kelompok baja uji, panggunaan observasi retakan kacapean mikroskop éléktron scanning, nganalisis alesan retakan spésimén, pikeun nalungtik pangaruh dekarburisasi tina sipat kacapean baja uji.
Tabel 1 Komposisi kimia (fraksi massa) baja uji wt%
Pangaruh suhu pemanasan kana dekarburisasi
Morfologi organisasi dekarburisasi dina suhu pemanasan anu béda-béda dipidangkeun dina Gambar 1. Sakumaha anu tiasa ditingali tina gambar, nalika suhu 675 ℃, permukaan sampel henteu némbongan lapisan dekarburisasi; nalika suhu naék ka 700 ℃, lapisan dekarburisasi permukaan sampel mimiti némbongan, pikeun lapisan dekarburisasi ferit ipis; kalayan suhu naék ka 725 ℃, ketebalan lapisan dekarburisasi permukaan sampel ningkat sacara signifikan; ketebalan lapisan dekarburisasi 750 ℃ ngahontal nilai maksimumna, dina waktos ieu, butiran ferit langkung jelas, kasar; nalika suhu naék ka 800 ℃, ketebalan lapisan dekarburisasi mimiti turun sacara signifikan, ketebalanna turun ka satengah tina 750 ℃; nalika suhu terus naék ka 850 ℃ sareng ketebalan dekarburisasi dipidangkeun dina Gambar 1. 800 ℃, ketebalan lapisan dekarburisasi pinuh mimiti turun sacara signifikan, ketebalanna turun ka 750 ℃ nalika satengahna; Nalika suhu terus naék ka 850 ℃ sareng langkung luhur, ketebalan lapisan dekarburisasi pinuh baja uji terus turun, ketebalan satengah lapisan dekarburisasi mimiti laun-laun ningkat dugi ka morfologi lapisan dekarburisasi pinuh ngaleungit, morfologi lapisan satengah dekarburisasi laun-laun jelas. Éta tiasa katingali yén ketebalan lapisan dekarburisasi pinuh kalayan paningkatan suhu mimitina ningkat teras dikirangan, alesan pikeun fenomena ieu kusabab sampel dina prosés pemanasan dina waktos anu sami paripolah oksidasi sareng dekarburisasi, ngan ukur nalika laju dekarburisasi langkung gancang tibatan laju oksidasi bakal muncul fenomena dekarburisasi. Dina awal pemanasan, ketebalan lapisan dekarburisasi pinuh ningkat laun-laun kalayan paningkatan suhu dugi ka ketebalan lapisan dekarburisasi pinuh ngahontal nilai maksimum, dina waktos ieu pikeun teras naékkeun suhu, laju oksidasi spésimén langkung gancang tibatan laju dekarburisasi, anu ngahalangan paningkatan lapisan dekarburisasi pinuh, anu ngahasilkeun tren ka handap. Bisa katitén yén, dina kisaran 675 ～950 ℃, nilai ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna dina 750 ℃ nyaéta anu panggedéna, sareng nilai ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna dina 850 ℃ nyaéta anu pangleutikna, ku kituna, suhu pemanasan baja uji disarankeun 850 ℃.
Gambar 1 Histomorfologi lapisan baja uji anu didekarburisasi anu ditahan dina suhu pemanasan anu béda salami 1 jam
Dibandingkeun sareng lapisan semi-dekarburisasi, ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna gaduh dampak négatif anu langkung serius kana sipat bahan, éta bakal ngirangan pisan sipat mékanis bahan, sapertos ngirangan kakuatan, karasa, résistansi aus sareng wates kacapean, jsb., sareng ogé ningkatkeun sensitivitas kana retakan, mangaruhan kualitas pangelasan sareng saterasna. Ku alatan éta, ngontrol ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna penting pisan pikeun ningkatkeun kinerja produk. Gambar 2 nunjukkeun kurva variasi ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna kalayan suhu, anu nunjukkeun variasi ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna langkung jelas. Ti gambar éta tiasa katingali yén ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna ngan ukur sakitar 34μm dina 700℃; kalayan suhu naék ka 725℃, ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna ningkat sacara signifikan janten 86 μm, anu langkung ti dua kali ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna dina 700℃; Nalika suhu naék ka 750 ℃, ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna bakal ngahontal nilai maksimum 120 μm; nalika suhu terus naék, ketebalan lapisan anu didekarburisasi sapinuhna bakal turun sacara drastis, ka 70 μm dina 800 ℃, teras ka nilai minimum sakitar 20μm dina 850 ℃.
Gambar 2 Kandel lapisan anu didekarburisasi sapinuhna dina suhu anu béda-béda
Pangaruh dekarburisasi kana kinerja kacapean dina spin bending
Pikeun nalungtik pangaruh dekarburisasi kana sipat kacapean baja pegas, dua kelompok uji kacapean spin bending dilaksanakeun, kelompok kahiji uji kacapean langsung tanpa dekarburisasi, sareng kelompok kadua uji kacapean saatos dekarburisasi dina tingkat tegangan anu sami (810 MPa), sareng prosés dekarburisasi diayakeun dina 700-850 ℃ salami 1 jam. Kelompok spésimén anu munggaran dipidangkeun dina Tabel 2, nyaéta umur kacapean baja pegas.
Umur kacapean tina kelompok spésimén anu munggaran dipidangkeun dina Tabel 2. Sakumaha anu tiasa ditingali tina Tabel 2, tanpa dekarburisasi, baja uji ngan ukur ngalaman 107 siklus dina 810 MPa, sareng teu aya retakan anu kajantenan; nalika tingkat tegangan ngaleuwihan 830 MPa, sababaraha spésimén mimiti retak; nalika tingkat tegangan ngaleuwihan 850 MPa, sadaya spésimén kacapean retak.
Tabel 2 Umur kacapean dina tingkat tegangan anu béda (tanpa dekarburisasi)
Pikeun nangtukeun wates kacapean, metode grup dianggo pikeun nangtukeun wates kacapean baja uji, sareng saatos analisis statistik data, wates kacapean baja uji nyaéta sakitar 760 MPa; pikeun ngacirikeun umur kacapean baja uji dina tegangan anu béda-béda, kurva SN diplot, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3. Sakumaha anu tiasa ditingali tina Gambar 3, tingkat tegangan anu béda-béda pakait sareng umur kacapean anu béda-béda, nalika umur kacapean 7, pakait sareng jumlah siklus pikeun 107, anu hartosna spésimén dina kaayaan ieu ngalangkungan kaayaan, nilai tegangan anu saluyu tiasa diperkirakeun salaku nilai kakuatan kacapean, nyaéta, 760 MPa. Éta tiasa katingali yén kurva S - N penting pikeun nangtukeun umur kacapean bahan gaduh nilai rujukan anu penting.
Gambar 3 Kurva SN tina uji kacapean lentur rotary baja ékspériméntal
Umur kacapean tina kelompok spésimén kadua dipidangkeun dina Tabel 3. Sakumaha anu tiasa ditingali tina Tabel 3, saatos baja uji didekarburisasi dina suhu anu béda, jumlah siklus jelas ngirangan, sareng langkung ti 107, sareng sadaya spésimén kacapean retak, sareng umur kacapean ngirangan pisan. Digabungkeun sareng ketebalan lapisan dekarburisasi di luhur sareng kurva parobahan suhu tiasa katingali, ketebalan lapisan dekarburisasi 750 ℃ mangrupikeun anu panggedéna, saluyu sareng nilai umur kacapean anu panghandapna. Ketebalan lapisan dekarburisasi 850 ℃ mangrupikeun anu pangleutikna, saluyu sareng nilai umur kacapean relatif luhur. Éta tiasa katingali yén paripolah dekarburisasi ngirangan pisan kinerja kacapean bahan, sareng langkung kandel lapisan dekarburisasi, langkung handap umur kacapean.
Tabel 3 Umur kacapean dina suhu dekarburisasi anu béda (560 MPa)
Morfologi retakan kacapean tina spésimén dititénan ku mikroskop éléktron scanning, sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 4. Gambar 4(a) pikeun daérah sumber retakan, gambarna tiasa katingali busur kacapean anu jelas, numutkeun busur kacapean pikeun mendakan sumber kacapean, tiasa katingali, sumber retakan pikeun inklusi non-logam "panon lauk", inklusi dina konsentrasi setrés anu gampang nyababkeun, ngahasilkeun retakan kacapean; Gambar 4(b) pikeun morfologi daérah perluasan retakan, tiasa katingali garis-garis kacapean anu jelas, nyaéta distribusi sapertos walungan, kagolong kana retakan kuasi-disosiatif, kalayan retakan ngembang, antukna ngarah kana retakan. Gambar 4(b) nunjukkeun morfologi daérah perluasan retakan, garis-garis kacapean anu jelas tiasa katingali, dina bentuk distribusi sapertos walungan, anu kagolong kana retakan kuasi-disosiatif, sareng kalayan perluasan retakan anu terus-terusan, antukna ngarah kana retakan.
Analisis patah tulang kacapean
Gambar 4. Morfologi SEM tina permukaan retakan kacapean baja ékspériméntal
Pikeun nangtukeun jinis inklusi dina Gambar 4, analisis komposisi spéktrum énergi dilaksanakeun, sareng hasilna dipidangkeun dina Gambar 5. Katingali yén inklusi non-logam utamina mangrupikeun inklusi Al2O3, nunjukkeun yén inklusi mangrupikeun sumber utama retakan anu disababkeun ku retakan inklusi.
Gambar 5 Spektroskopi Énergi tina Inklusi Non-logam
Nyimpulkeun
(1) Nempatkeun suhu pemanasan dina 850 ℃ bakal ngaminimalkeun ketebalan lapisan anu didekarburisasi pikeun ngirangan pangaruh kana kinerja kacapean.
(2) Wates kacapean tina lenturan spin baja uji nyaéta 760 MPa.
(3) Uji retakan baja dina inklusi non-logam, utamina campuran Al2O3.
(4) dekarburisasi sacara serius ngirangan umur kacapean baja uji, beuki kandel lapisan dekarburisasi, beuki handap umur kacapean.
Waktos posting: 21-Jun-2024
