Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը օգտագործվել է հոգնածության կոտրվածքը դիտարկելու և կոտրվածքի մեխանիզմը վերլուծելու համար։ Միաժամանակ, տարբեր ջերմաստիճաններում ապաածխաջրածված նմուշների վրա իրականացվել է սպինային ծռման հոգնածության փորձարկում՝ փորձարկվող պողպատի հոգնածության կյանքը համեմատելու համար՝ ապաածխաջրազերծմամբ և առանց դրա, և ապաածխաջրազերծման ազդեցությունը փորձարկվող պողպատի հոգնածության բնութագրերի վրա վերլուծելու համար։ Արդյունքները ցույց են տալիս, որ տաքացման գործընթացում օքսիդացման և ապաածխաջրազերծման միաժամանակյա գոյության պատճառով, երկուսի փոխազդեցությունը, որի արդյունքում լիովին ապաածխաջրածված շերտի հաստությունը ջերմաստիճանի աճի հետ մեկտեղ աճում է, ապա նվազում, լիովին ապաածխաջրածված շերտի հաստությունը հասնում է առավելագույնը 120 մկմ-ի 750 ℃ ջերմաստիճանում, իսկ լիովին ապաածխաջրածված շերտի հաստությունը հասնում է նվազագույնը 20 մկմ-ի 850 ℃ ջերմաստիճանում, իսկ փորձարկվող պողպատի հոգնածության սահմանը կազմում է մոտ 760 ՄՊա, իսկ փորձարկվող պողպատի հոգնածության ճաքերի աղբյուրը հիմնականում Al2O3 ոչ մետաղական ներառումներն են։ Ապաածխածնացման վարքագիծը զգալիորեն կրճատում է փորձարկվող պողպատի հոգնածության դիմացկունության ժամկետը, ազդելով փորձարկվող պողպատի հոգնածության դիմացկունության վրա։ Որքան հաստ է ապաածխածնացման շերտը, այնքան ցածր է հոգնածության դիմացկունության ժամկետը։ Ապաածխածնացման շերտի ազդեցությունը փորձարկվող պողպատի հոգնածության դիմացկունության վրա նվազեցնելու համար փորձարկվող պողպատի ջերմային մշակման օպտիմալ ջերմաստիճանը պետք է սահմանվի 850℃։
Սարքավորումը մեքենայի կարևոր մասն էԲարձր արագությամբ աշխատանքի պատճառով, փոխանցման մակերևույթի ցանցավոր մասը պետք է ունենա բարձր ամրություն և քայքայման դիմադրություն, իսկ ատամի արմատը պետք է ունենա լավ ծռման հոգնածության կատարողականություն՝ անընդհատ կրկնվող բեռնվածքի պատճառով, որպեսզի խուսափի նյութի կոտրվածքի հանգեցնող ճաքերից: Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ դեկարբուրացումը կարևոր գործոն է, որը ազդում է մետաղական նյութերի պտտման ծռման հոգնածության կատարողականի վրա, իսկ պտտման ծռման հոգնածության կատարողականը արտադրանքի որակի կարևոր ցուցանիշ է, ուստի անհրաժեշտ է ուսումնասիրել փորձարկվող նյութի դեկարբուրացման վարքագիծը և պտտման ծռման հոգնածության կատարողականը:
Այս աշխատանքում 20CrMnTi ատամնավոր պողպատի մակերևույթի ապաածխածնի փորձարկման վրա ջերմամշակման վառարանը վերլուծում է փորձարկվող պողպատի ապաածխածնի շերտի խորության տարբեր տաքացման ջերմաստիճանները՝ փոփոխվող օրենքի միջոցով։ QBWP-6000J պարզ ճառագայթային հոգնածության փորձարկման մեքենայի միջոցով փորձարկվող պողպատի պտտական ծռման հոգնածության փորձարկման համար որոշվում է փորձարկվող պողպատի հոգնածության կատարողականությունը, և միևնույն ժամանակ վերլուծվում է ապաածխածնի ազդեցության ազդեցությունը փորձարկվող պողպատի հոգնածության կատարողականության վրա՝ իրական արտադրության համար՝ արտադրական գործընթացը բարելավելու, արտադրանքի որակը բարձրացնելու և ողջամիտ հղումներ տրամադրելու համար։ Փորձարկվող պողպատի հոգնածության կատարողականությունը որոշվում է պտտման ծռման հոգնածության փորձարկման մեքենայի միջոցով։
1. Փորձարկման նյութեր և մեթոդներ
Փորձարկման նյութը միավորի համար ապահովում է 20CrMnTi փոխանցման պողպատ, որի հիմնական քիմիական կազմը ցույց է տրված աղյուսակ 1-ում: Դեկարբուրացման փորձարկում. Փորձարկման նյութը մշակվում է Φ8 մմ × 12 մմ գլանաձև նմուշի մեջ, որի մակերեսը պետք է լինի փայլուն՝ առանց բծերի: Ջերմամշակման վառարանում տաքացվում է մինչև 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1000 ℃, նմուշի մեջ և պահվում է 1 ժամ, ապա սառեցվում է օդով մինչև սենյակային ջերմաստիճան: Նմուշի ջերմամշակումից հետո՝ ամրացնելով, հղկելով և հղկելով, 4% ազոտական թթվի սպիրտային լուծույթով էրոզիայի միջոցով, մետաղագործական մանրադիտակի միջոցով դիտարկվում է փորձարկվող պողպատի դեկարբուրացման շերտը, չափվում է դեկարբուրացման շերտի խորությունը տարբեր ջերմաստիճաններում: Սպինային ծռման հոգնածության փորձարկում. փորձարկվող նյութը մշակվում է պտտման ծռման հոգնածության երկու խմբերի նմուշների պահանջներին համապատասխան, առաջին խումբը չի իրականացնում ապաածխաջրածնի փորձարկում, երկրորդ խումբը՝ ապաածխաջրածնի փորձարկում տարբեր ջերմաստիճաններում: Սպինային ծռման հոգնածության փորձարկման մեքենայի միջոցով, փորձարկվող պողպատի երկու խմբերը օգտագործվում են պտտման ծռման հոգնածության փորձարկման համար, որոշվում է փորձարկվող պողպատի երկու խմբերի հոգնածության սահմանը, համեմատվում են փորձարկվող պողպատի երկու խմբերի հոգնածության ժամկետները, կիրառվում է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ՝ հոգնածության կոտրվածքի դիտարկում, վերլուծվում են նմուշի կոտրվածքի պատճառները, ուսումնասիրվում է ապաածխաջրածնի ազդեցությունը փորձարկվող պողպատի հոգնածության հատկությունների վրա:
Աղյուսակ 1 Փորձարկվող պողպատի քիմիական կազմը (զանգվածային մասնաբաժինը) wt%
Ջեռուցման ջերմաստիճանի ազդեցությունը դեկարբուրացման վրա
Տարբեր տաքացման ջերմաստիճանների դեպքում ածխաջրերի հեռացման կազմակերպման ձևաբանությունը ցույց է տրված նկար 1-ում: Ինչպես երևում է նկարից, երբ ջերմաստիճանը 675 ℃ է, նմուշի մակերեսին ածխաջրերի հեռացման շերտ չի երևում. երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 700 ℃, նմուշի մակերեսին սկսում է երևալ ածխաջրերի հեռացման շերտ՝ բարակ ֆերիտային ածխաջրերի հեռացման շերտի համար. ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ մինչև 725 ℃, նմուշի մակերեսին ածխաջրերի հեռացման շերտի հաստությունը զգալիորեն մեծանում է. 750 ℃-ին ածխաջրերի հեռացման շերտի հաստությունը հասնում է իր առավելագույն արժեքին, այս պահին ֆերիտային հատիկը ավելի պարզ է, կոպիտ. երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 800 ℃, ածխաջրերի հեռացման շերտի հաստությունը սկսում է զգալիորեն նվազել, դրա հաստությունը նվազում է մինչև 750 ℃-ի կեսը. երբ ջերմաստիճանը շարունակում է բարձրանալ մինչև 850 ℃, և ածխաջրերի հեռացման հաստությունը ցույց է տրված նկար 1-ում: 800 ℃-ին, ածխաջրերի հեռացման շերտի լրիվ հաստությունը սկսում է զգալիորեն նվազել, դրա հաստությունը նվազում է մինչև 750 ℃, երբ այն կեսն է դառնում։ Երբ ջերմաստիճանը շարունակում է բարձրանալ մինչև 850 ℃ և ավելի, փորձարկվող պողպատի լրիվ ածխաջրածնային շերտի հաստությունը շարունակում է նվազել, կեսի ածխաջրածնային շերտի հաստությունը սկսում է աստիճանաբար աճել, մինչև լրիվ ածխաջրածնային շերտի ձևաբանությունը ամբողջությամբ անհետանում է, կեսի ածխաջրածնային շերտի ձևաբանությունը աստիճանաբար մաքրվում է։ Կարելի է տեսնել, որ լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ նախ մեծանում է, ապա նվազում։ Այս երևույթի պատճառը նմուշի տաքացման գործընթացում միաժամանակ օքսիդացման և ածխաջրածնային շերտի վիճակի առկայությունն է, միայն այն դեպքում, երբ ածխաջրածնային շերտի արագությունը գերազանցում է օքսիդացման արագությունը, կհայտնվի ածխաջրածնային շերտի երևույթը։ Տաքացման սկզբում լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստությունը աստիճանաբար մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ, մինչև լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստությունը հասնում է առավելագույն արժեքի։ Այս պահին ջերմաստիճանը շարունակաբար բարձրացնելու համար նմուշի օքսիդացման արագությունն ավելի արագ է, քան ածխաջրածնային շերտի արագությունը, ինչը խոչընդոտում է լիովին ածխաջրածնային շերտի աճին, ինչը հանգեցնում է նվազման միտման։ Կարելի է տեսնել, որ 675 ~ 950 ℃ ջերմաստիճանի սահմաններում լիովին ապաածխաջրածված շերտի հաստության արժեքը 750 ℃ ջերմաստիճանում ամենամեծն է, իսկ լիովին ապաածխաջրածված շերտի հաստության արժեքը 850 ℃ ջերմաստիճանում՝ ամենափոքրը, հետևաբար, փորձարկվող պողպատի տաքացման ջերմաստիճանը խորհուրդ է տրվում լինել 850 ℃:
Նկ. 1. Փորձարկվող պողպատի ապաածխածնազերծված շերտի հիստոմորֆոլոգիան, որը պահվել է տարբեր տաքացման ջերմաստիճաններում 1 ժամ։
Կիսա-ածխաջրածնային շերտի համեմատ, լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստությունն ավելի լուրջ բացասական ազդեցություն ունի նյութի հատկությունների վրա, այն զգալիորեն կնվազեցնի նյութի մեխանիկական հատկությունները, ինչպիսիք են՝ ամրության, կարծրության, մաշվածության դիմադրության և հոգնածության սահմանի նվազումը և այլն, ինչպես նաև կբարձրացնի ճաքերի նկատմամբ զգայունությունը՝ ազդելով եռակցման որակի վրա և այլն: Հետևաբար, լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստության վերահսկումը մեծ նշանակություն ունի արտադրանքի կատարողականը բարելավելու համար: Նկար 2-ը ցույց է տալիս լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստության տատանման կորը ջերմաստիճանի հետ, որն ավելի հստակ ցույց է տալիս լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստության տատանումը: Նկարից կարելի է տեսնել, որ լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստությունը 700℃ ջերմաստիճանում կազմում է ընդամենը մոտ 34μm. ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում մինչև 725℃, լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստությունը զգալիորեն աճում է՝ հասնելով 86 մկմ-ի, ինչը 700℃ ջերմաստիճանում լիովին ածխաջրածնային շերտի հաստության երկու անգամից ավելին է: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 750℃, լիովին ապաածխաջրած շերտի հաստությունը հասնում է առավելագույն 120 մկմ արժեքի։ Ջերմաստիճանի շարունակական բարձրացմանը զուգընթաց, լիովին ապաածխաջրած շերտի հաստությունը սկսում է կտրուկ նվազել՝ 800℃-ում հասնելով 70 մկմ-ի, ապա 850℃-ում հասնելով մոտ 20 մկմ նվազագույն արժեքի։
Նկ. 2. Լիովին ապաածխաջրածնային շերտի հաստությունը տարբեր ջերմաստիճաններում
Դեկարբուրացման ազդեցությունը սպինային ծռման ժամանակ հոգնածության կատարողականի վրա
Զսպանակավոր պողպատի հոգնածության հատկությունների վրա ապակարբուրացման ազդեցությունը ուսումնասիրելու համար իրականացվել են սպինային ծռման հոգնածության փորձարկումների երկու խումբ. առաջին խումբը հոգնածության փորձարկում էր անմիջապես առանց ապակարբուրացման, իսկ երկրորդ խումբը՝ հոգնածության փորձարկում ապակարբուրացումից հետո նույն լարվածության մակարդակում (810 ՄՊա), և ապակարբուրացման գործընթացը պահվել է 700-850 ℃ ջերմաստիճանում 1 ժամ: Նմուշների առաջին խումբը ներկայացված է աղյուսակ 2-ում, որը ներկայացնում է զսպանակավոր պողպատի հոգնածության տևողությունը:
Առաջին խմբի նմուշների հոգնածության դիմացկունության տևողությունը ներկայացված է աղյուսակ 2-ում: Ինչպես երևում է աղյուսակ 2-ից, առանց ապաածխածնիացման, փորձարկվող պողպատը ենթարկվել է ընդամենը 107 ցիկլի 810 ՄՊա ճնշման տակ, և կոտրվածք չի առաջացել. երբ լարման մակարդակը գերազանցել է 830 ՄՊա-ն, որոշ նմուշներ սկսել են կոտրվել. երբ լարման մակարդակը գերազանցել է 850 ՄՊա-ն, հոգնածության նմուշները բոլորը կոտրվել են:
Աղյուսակ 2. Հոգնածության տևողությունը տարբեր լարվածության մակարդակների դեպքում (առանց դեկարբուրացման)
Հոգնածության սահմանը որոշելու համար փորձարկվող պողպատի հոգնածության սահմանը որոշելու համար օգտագործվում է խմբային մեթոդը, և տվյալների վիճակագրական վերլուծությունից հետո փորձարկվող պողպատի հոգնածության սահմանը կազմում է մոտ 760 ՄՊա։ Փորձարկվող պողպատի հոգնածության կյանքը տարբեր լարվածությունների դեպքում բնութագրելու համար գծագրվում է SN կորը, ինչպես ցույց է տրված նկար 3-ում։ Ինչպես երևում է նկար 3-ից, տարբեր լարվածության մակարդակները համապատասխանում են տարբեր հոգնածության կյանքին, երբ հոգնածության կյանքը 7 է, որը համապատասխանում է 107 ցիկլերի քանակին, ինչը նշանակում է, որ նմուշը այս պայմաններում գտնվում է անցած վիճակում, համապատասխան լարվածության արժեքը կարելի է մոտավորապես գնահատել որպես հոգնածության դիմադրության արժեք, այսինքն՝ 760 ՄՊա։ Կարելի է տեսնել, որ S - N կորը կարևոր է նյութի հոգնածության կյանքի որոշման համար, որն ունի կարևոր հղման արժեք։
Նկար 3. Պողպատի փորձարարական պտտական ծռման հոգնածության փորձարկման SN կորը
Երկրորդ խմբի նմուշների հոգնածության կյանքը ներկայացված է աղյուսակ 3-ում: Ինչպես երևում է աղյուսակ 3-ից, փորձարկվող պողպատի տարբեր ջերմաստիճաններում ածխաջրազերծումից հետո ցիկլերի քանակը զգալիորեն նվազում է, և դրանք ավելի քան 107 են, և բոլոր հոգնածության նմուշները կոտրվում են, և հոգնածության կյանքը զգալիորեն կրճատվում է: Վերը նշված ածխաջրազերծված շերտի հաստության և ջերմաստիճանի փոփոխության կորի հետ միասին կարելի է տեսնել, որ 750 ℃ ածխաջրազերծված շերտի հաստությունը ամենամեծն է, որը համապատասխանում է հոգնածության կյանքի ամենացածր արժեքին: 850 ℃ ածխաջրազերծված շերտի հաստությունը ամենափոքրն է, որը համապատասխանում է հոգնածության կյանքի արժեքին, որը համեմատաբար բարձր է: Կարելի է տեսնել, որ ածխաջրազերծման վարքագիծը զգալիորեն նվազեցնում է նյութի հոգնածության դիմադրությունը, և որքան հաստ է ածխաջրազերծված շերտը, այնքան ցածր է հոգնածության կյանքը:
Աղյուսակ 3. Հոգնածության տևողությունը տարբեր դեկարբուրացման ջերմաստիճաններում (560 ՄՊա)
Նմուշի հոգնածության կոտրվածքի ձևաբանությունը դիտարկվել է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում: Նկար 4(ա)-ում ճաքի աղբյուրի տարածքի համար նկարում երևում է հոգնածության ակնհայտ աղեղ, համաձայն հոգնածության աղեղի՝ հոգնածության աղբյուրը գտնելու համար, ճաքի աղբյուրը «ձկան աչք» ոչ մետաղական ներառումների համար է, ներառումները հեշտությամբ կարող են լարվածության կոնցենտրացիա ունենալ, ինչը հանգեցնում է հոգնածության ճաքերի առաջացմանը: Նկար 4(բ)-ում ճաքի երկարացման տարածքի ձևաբանության համար երևում են հոգնածության ակնհայտ շերտեր, գետանման բաշխում, որը պատկանում է կիսադիսոցիատիվ կոտրվածքի, որտեղ ճաքերը լայնանում են, ինչը ի վերջո հանգեցնում է կոտրվածքի: Նկար 4(բ)-ում երևում է ճաքի լայնացման տարածքի ձևաբանությունը, որտեղ երևում են հոգնածության ակնհայտ շերտեր՝ գետանման բաշխման տեսքով, որը պատկանում է կիսադիսոցիատիվ կոտրվածքի, և ճաքերի շարունակական լայնացման հետ մեկտեղ, ինչը ի վերջո հանգեցնում է կոտրվածքի:
Հոգնածության կոտրվածքի վերլուծություն
Նկ. 4. Փորձարարական պողպատի հոգնածության կոտրման մակերևույթի ՍԷՄ ձևաբանությունը
Նկար 4-ում ներառուկների տեսակը որոշելու համար իրականացվել է էներգետիկ սպեկտրի կազմի վերլուծություն, և արդյունքները ներկայացված են Նկար 5-ում: Կարելի է տեսնել, որ ոչ մետաղական ներառուկները հիմնականում Al2O3 ներառուկներ են, ինչը ցույց է տալիս, որ ներառուկները ներառուկների ճաքերի առաջացման հիմնական աղբյուրն են:
Նկար 5. Ոչ մետաղական ներառուկների էներգետիկ սպեկտրոսկոպիա
Եզրակացնել
(1) Տաքացման ջերմաստիճանը 850 ℃-ի վրա դնելը կնվազեցնի ածխաջրածնային շերտի հաստությունը՝ հոգնածության նկատմամբ կատարողականի վրա ազդեցությունը նվազեցնելու համար։
(2) Փորձարկվող պողպատի պտտման ծռման հոգնածության սահմանը 760 ՄՊա է։
(3) Պողպատի ճաքերի փորձարկում ոչ մետաղական ներառուկներում, հիմնականում Al2O3 խառնուրդում։
(4) Դեկարբուրացումը լրջորեն նվազեցնում է փորձարկվող պողպատի հոգնածության կյանքը, որքան հաստ է դեկարբուրացման շերտը, այնքան ցածր է հոգնածության կյանքը։
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-21-2024
