थकान फ्र्याक्चर अवलोकन गर्न र फ्र्याक्चर संयन्त्रको विश्लेषण गर्न स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप प्रयोग गरिएको थियो; एकै समयमा, डिकार्बुराइज्ड नमूनाहरूमा स्पिन बेन्डिङ थकान परीक्षण विभिन्न तापक्रममा गरिएको थियो ताकि परीक्षण स्टीलको थकान जीवनलाई डिकार्बुराइजेसनसँग र बिना तुलना गर्न सकियोस्, र परीक्षण स्टीलको थकान प्रदर्शनमा डिकार्बुराइजेसनको प्रभावको विश्लेषण गर्न सकियोस्। नतिजाहरूले देखाउँछन् कि, ताप प्रक्रियामा अक्सिडेशन र डिकार्बुराइजेसनको एकैसाथ अस्तित्वको कारण, दुई बीचको अन्तरक्रियाले, तापक्रमको वृद्धिसँग पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाईमा वृद्धि र त्यसपछि घट्ने प्रवृत्ति देखाउँछ, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई ७५० ℃ मा १२० μm को अधिकतम मानमा पुग्छ, र पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई ८५० ℃ मा २० μm को न्यूनतम मानमा पुग्छ, र परीक्षण स्टीलको थकान सीमा लगभग ७६० MPa छ, र परीक्षण स्टीलमा थकान दरारहरूको स्रोत मुख्यतया Al2O3 गैर-धातु समावेशहरू हुन्; डिकार्बुराइजेसन व्यवहारले परीक्षण स्टीलको थकान जीवनलाई धेरै कम गर्छ, जसले परीक्षण स्टीलको थकान कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ, डिकार्बुराइजेसन तह जति बाक्लो हुन्छ, थकान जीवन त्यति नै कम हुन्छ। परीक्षण स्टीलको थकान कार्यसम्पादनमा डिकार्बुराइजेसन तहको प्रभाव कम गर्न, परीक्षण स्टीलको इष्टतम ताप उपचार तापमान 850℃ मा सेट गर्नुपर्छ।
गियर अटोमोबाइलको एक महत्त्वपूर्ण भाग हो, उच्च गतिमा सञ्चालनको कारणले गर्दा, गियर सतहको मेषिङ भागमा उच्च शक्ति र घर्षण प्रतिरोध हुनुपर्छ, र दाँतको जरामा निरन्तर दोहोरिने भारको कारणले राम्रो झुकाउने थकान प्रदर्शन हुनुपर्छ, जसले गर्दा सामग्री भाँचिने दरारहरूबाट बच्न सकिन्छ। अनुसन्धानले देखाउँछ कि डिकार्बुराइजेसन धातु सामग्रीहरूको स्पिन बेन्डिङ थकान प्रदर्शनलाई असर गर्ने एक महत्त्वपूर्ण कारक हो, र स्पिन बेन्डिङ थकान प्रदर्शन उत्पादन गुणस्तरको एक महत्त्वपूर्ण सूचक हो, त्यसैले परीक्षण सामग्रीको डेकार्बुराइजेसन व्यवहार र स्पिन बेन्डिङ थकान प्रदर्शन अध्ययन गर्न आवश्यक छ।
यस पेपरमा, २०CrMnTi गियर स्टील सतह डेकार्बुराइजेशन परीक्षणमा ताप उपचार भट्टी, परिवर्तनशील कानूनको परीक्षण स्टील डेकार्बुराइजेशन तह गहिराईमा विभिन्न तापक्रमहरूको विश्लेषण; परीक्षण स्टील रोटरी बेन्डिङ थकान परीक्षणमा QBWP-6000J साधारण बीम थकान परीक्षण मेसिन प्रयोग गर्दै, परीक्षण स्टील थकान प्रदर्शनको निर्धारण, र एकै समयमा उत्पादन प्रक्रिया सुधार गर्न, उत्पादनहरूको गुणस्तर बढाउन र उचित सन्दर्भ प्रदान गर्न वास्तविक उत्पादनको लागि परीक्षण स्टीलको थकान प्रदर्शनमा डेकार्बुराइजेशनको प्रभावको विश्लेषण गर्न। परीक्षण स्टील थकान प्रदर्शन स्पिन बेन्डिङ थकान परीक्षण मेसिन द्वारा निर्धारण गरिन्छ।
१. परीक्षण सामग्री र विधिहरू
तालिका १ मा देखाइएको मुख्य रासायनिक संरचना २०CrMnTi गियर स्टील प्रदान गर्न एकाइको लागि परीक्षण सामग्री। डिकार्बुराइजेसन परीक्षण: परीक्षण सामग्रीलाई Ф८ मिमी × १२ मिमी बेलनाकार नमूनामा प्रशोधन गरिन्छ, सतह दाग बिना उज्यालो हुनुपर्छ। ताप उपचार भट्टीलाई ६७५ ℃, ७०० ℃, ७२५ ℃, ७५० ℃, ८०० ℃, ८५० ℃, ९०० ℃, ९५० ℃, १,००० ℃ मा नमूनामा तताइयो र १ घण्टा समातियो, र त्यसपछि कोठाको तापक्रममा हावामा चिसो पारियो। नाइट्रिक एसिड अल्कोहल घोलको ४% क्षरणको साथ सेटिङ, ग्राइन्डिङ र पॉलिश गरेर नमूनाको ताप उपचार पछि, विभिन्न तापक्रममा डिकार्बुराइजेसन तहको गहिराइ मापन गर्दै, परीक्षण स्टील डिकार्बुराइजेसन तह अवलोकन गर्न धातुकर्म माइक्रोस्कोपीको प्रयोग गरिन्छ। स्पिन बेन्डिङ थकान परीक्षण: स्पिन बेन्डिङ थकान नमूनाहरूको दुई समूहहरूको प्रशोधनको आवश्यकता अनुसार परीक्षण सामग्री, पहिलो समूहले डिकार्बुराइजेशन परीक्षण गर्दैन, दोस्रो समूहले फरक तापक्रममा डिकार्बुराइजेशन परीक्षण गर्दछ। स्पिन बेन्डिङ थकान परीक्षण मेसिन प्रयोग गरेर, स्पिन बेन्डिङ थकान परीक्षणको लागि परीक्षण स्टीलका दुई समूहहरू, परीक्षण स्टीलका दुई समूहहरूको थकान सीमा निर्धारण, परीक्षण स्टीलका दुई समूहहरूको थकान जीवनको तुलना, स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप थकान फ्र्याक्चर अवलोकनको प्रयोग, नमूनाको फ्र्याक्चरको कारणहरूको विश्लेषण, परीक्षण स्टीलको थकान गुणहरूको डिकार्बुराइजेशनको प्रभाव अन्वेषण गर्न।
तालिका १ परीक्षण स्टीलको रासायनिक संरचना (द्रव्यमान अंश) wt%
डिकार्बुराइजेसनमा तापक्रमको प्रभाव
विभिन्न तापक्रम अन्तर्गत डेकार्बुराइजेसन संगठनको आकारविज्ञान चित्र १ मा देखाइएको छ। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, जब तापक्रम ६७५ डिग्री सेल्सियस हुन्छ, नमूना सतहमा डेकार्बुराइजेसन तह देखा पर्दैन; जब तापक्रम ७०० डिग्री सेल्सियससम्म पुग्छ, पातलो फेराइट डेकार्बुराइजेसन तहको लागि नमूना सतह डेकार्बुराइजेसन तह देखा पर्न थाल्छ; तापक्रम ७२५ डिग्री सेल्सियससम्म पुग्दा, नमूना सतह डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ; ७५० डिग्री सेल्सियससम्म पुग्दा डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई यसको अधिकतम मानमा पुग्छ, यस समयमा, फेराइट दाना बढी स्पष्ट, मोटो हुन्छ; जब तापक्रम ८०० डिग्री सेल्सियससम्म पुग्छ, डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई उल्लेखनीय रूपमा घट्न थाल्छ, यसको मोटाई ७५० डिग्री सेल्सियसको आधामा झर्छ; जब तापक्रम ८५० डिग्री सेल्सियससम्म बढ्न थाल्छ र डेकार्बुराइजेसनको मोटाई चित्र १ मा देखाइएको छ। ८०० डिग्री सेल्सियससम्म, पूर्ण डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई उल्लेखनीय रूपमा घट्न थाल्यो, आधा हुँदा यसको मोटाई ७५० डिग्री सेल्सियसमा झर्यो; जब तापक्रम ८५० डिग्री सेल्सियस र माथि बढ्न जारी रहन्छ, परीक्षण स्टीलको पूर्ण डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई घट्न जारी रहन्छ, आधा डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई बिस्तारै बढ्न थाल्यो जबसम्म पूर्ण डेकार्बुराइजेसन तहको आकारविज्ञान सबै गायब हुँदैन, आधा डेकार्बुराइजेसन तहको आकारविज्ञान बिस्तारै स्पष्ट हुन्छ। यो देख्न सकिन्छ कि तापक्रममा वृद्धिसँगै पूर्ण डेकार्बुराइजेसन तहको मोटाई पहिले बढाइएको थियो र त्यसपछि घटाइएको थियो, यो घटनाको कारण नमूनाको ताप प्रक्रियामा एकै समयमा अक्सिडेशन र डेकार्बुराइजेसन व्यवहार हो, जब डेकार्बुराइजेसन दर अक्सिडेशनको गति भन्दा छिटो हुन्छ तब मात्र डेकार्बुराइजेसन घटना देखा पर्नेछ। तताउने सुरुमा, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज गरिएको तहको मोटाई तापक्रममा वृद्धिसँगै बिस्तारै बढ्छ जबसम्म पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज गरिएको तहको मोटाई अधिकतम मानमा पुग्दैन। यस समयमा तापक्रम बढाउन जारी राख्न, नमूना अक्सिडेशन दर डिकार्बुराइजेशन दर भन्दा छिटो हुन्छ, जसले पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज गरिएको तहको वृद्धिलाई रोक्छ, जसले गर्दा तल झर्ने प्रवृत्ति हुन्छ। यो देख्न सकिन्छ कि, 675 ~950 ℃ को दायरा भित्र, 750 ℃ मा पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज गरिएको तहको मोटाईको मान सबैभन्दा ठूलो हुन्छ, र 850 ℃ मा पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज गरिएको तहको मोटाईको मान सबैभन्दा सानो हुन्छ, त्यसैले, परीक्षण स्टीलको तताउने तापक्रम 850 ℃ हुन सिफारिस गरिन्छ।
चित्र १.१ घण्टाको लागि विभिन्न तापक्रममा राखिएको परीक्षण स्टीलको डिकार्बुराइज्ड तहको हिस्टोमोर्फोलोजी
अर्ध-डिकार्बुराइज्ड तहको तुलनामा, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाईले सामग्रीको गुणहरूमा बढी गम्भीर नकारात्मक प्रभाव पार्छ, यसले सामग्रीको मेकानिकल गुणहरूलाई धेरै कम गर्नेछ, जस्तै बल, कठोरता, पहिरन प्रतिरोध र थकान सीमा, आदि घटाउने, र दरारहरू प्रति संवेदनशीलता पनि बढाउँछ, जसले वेल्डिंगको गुणस्तरलाई असर गर्छ र यस्तै। त्यसकारण, उत्पादन प्रदर्शन सुधार गर्न पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई नियन्त्रण गर्नु धेरै महत्त्वपूर्ण छ। चित्र २ ले तापक्रमको साथ पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाईको भिन्नता वक्र देखाउँछ, जसले पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाईको भिन्नतालाई अझ स्पष्ट रूपमा देखाउँछ। चित्रबाट यो देख्न सकिन्छ कि पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई ७०० ℃ मा लगभग ३४ μm मात्र हुन्छ; तापक्रम ७२५ ℃ मा बढ्दै जाँदा, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई ८६ μm मा उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ, जुन ७०० ℃ मा पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाईको दुई गुणा बढी हो; जब तापक्रम ७५० डिग्री सेल्सियसमा बढाइन्छ, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई जब तापक्रम ७५० डिग्री सेल्सियसमा बढ्छ, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई १२० μm को अधिकतम मानमा पुग्छ; तापक्रम बढ्दै जाँदा, पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई तीव्र रूपमा घट्न थाल्छ, ८०० डिग्री सेल्सियसमा ७० μm सम्म, र त्यसपछि ८५० डिग्री सेल्सियसमा लगभग २०μm को न्यूनतम मानमा।
चित्र २ विभिन्न तापक्रममा पूर्ण रूपमा डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई
स्पिन बेन्डिङमा थकान प्रदर्शनमा डेकार्बुराइजेसनको प्रभाव
स्प्रिङ स्टीलको थकान गुणहरूमा डिकार्बुराइजेसनको प्रभाव अध्ययन गर्न, स्पिन बेन्डिङ थकान परीक्षणका दुई समूहहरू सञ्चालन गरियो, पहिलो समूह डिकार्बुराइजेसन बिना सिधै थकान परीक्षण थियो, र दोस्रो समूह समान तनाव स्तर (810 MPa) मा डिकार्बुराइजेसन पछि थकान परीक्षण थियो, र डिकार्बुराइजेसन प्रक्रिया 1 घण्टाको लागि 700-850 ℃ मा आयोजित गरिएको थियो। नमूनाहरूको पहिलो समूह तालिका 2 मा देखाइएको छ, जुन स्प्रिङ स्टीलको थकान जीवन हो।
नमूनाहरूको पहिलो समूहको थकान जीवन तालिका २ मा देखाइएको छ। तालिका २ बाट देख्न सकिन्छ, डिकार्बुराइजेसन बिना, परीक्षण स्टीललाई ८१० MPa मा केवल १०७ चक्रहरूमा राखिएको थियो, र कुनै फ्र्याक्चर भएन; जब तनाव स्तर ८३० MPa नाघ्यो, केही नमूनाहरू भाँचिन थाले; जब तनाव स्तर ८५० MPa नाघ्यो, थकान नमूनाहरू सबै भाँचिएका थिए।
तालिका २ विभिन्न तनाव स्तरहरूमा थकान जीवन (डिकार्बुराइजेसन बिना)
थकान सीमा निर्धारण गर्न, परीक्षण स्टीलको थकान सीमा निर्धारण गर्न समूह विधि प्रयोग गरिन्छ, र डेटाको तथ्याङ्कीय विश्लेषण पछि, परीक्षण स्टीलको थकान सीमा लगभग 760 MPa हुन्छ; विभिन्न तनाव अन्तर्गत परीक्षण स्टीलको थकान जीवनलाई चित्रण गर्न, चित्र 3 मा देखाइए अनुसार SN वक्र प्लट गरिएको छ। चित्र 3 बाट देख्न सकिन्छ, विभिन्न तनाव स्तरहरू फरक थकान जीवनसँग मेल खान्छ, जब 7 को थकान जीवन, 107 को लागि चक्रहरूको संख्यासँग मेल खान्छ, जसको अर्थ यी अवस्थाहरू अन्तर्गत नमूना राज्य मार्फत हुन्छ, सम्बन्धित तनाव मान थकान शक्ति मानको रूपमा अनुमान गर्न सकिन्छ, अर्थात्, 760 MPa। यो देख्न सकिन्छ कि S - N वक्र सामग्रीको थकान जीवन निर्धारणको लागि महत्त्वपूर्ण छ, एक महत्त्वपूर्ण सन्दर्भ मान छ।
चित्र ३ प्रयोगात्मक स्टील रोटरी बेन्डिङ थकान परीक्षणको SN कर्भ
दोस्रो समूहका नमूनाहरूको थकान जीवन तालिका ३ मा देखाइएको छ। तालिका ३ बाट देख्न सकिन्छ, परीक्षण स्टीललाई विभिन्न तापक्रममा डिकार्बुराइज गरिसकेपछि, चक्रहरूको संख्या स्पष्ट रूपमा घट्छ, र तिनीहरू १०७ भन्दा बढी हुन्छन्, र सबै थकान नमूनाहरू भाँचिएका हुन्छन्, र थकान जीवन धेरै कम हुन्छ। माथिको डिकार्बुराइज्ड तह मोटाईसँग तापमान परिवर्तन वक्रसँग मिलाएर देख्न सकिन्छ, ७५० ℃ डिकार्बुराइज्ड तह मोटाई सबैभन्दा ठूलो हो, थकान जीवनको सबैभन्दा कम मानसँग मेल खान्छ। ८५० ℃ डिकार्बुराइज्ड तह मोटाई सबैभन्दा सानो हो, थकान जीवन मूल्यसँग मेल खान्छ अपेक्षाकृत उच्च छ। यो देख्न सकिन्छ कि डिकार्बुराइजेशन व्यवहारले सामग्रीको थकान प्रदर्शनलाई धेरै कम गर्छ, र डिकार्बुराइज्ड तह जति बाक्लो हुन्छ, थकान जीवन त्यति नै कम हुन्छ।
तालिका ३ विभिन्न डिकार्बुराइजेसन तापक्रम (५६० MPa) मा थकान जीवन
चित्र ४ मा देखाइए अनुसार इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप स्क्यान गरेर नमूनाको थकान फ्र्याक्चर मोर्फोलजी अवलोकन गरिएको थियो। चित्र ४(क) दरार स्रोत क्षेत्रको लागि, चित्रमा स्पष्ट थकान चाप देख्न सकिन्छ, थकान चाप अनुसार थकानको स्रोत पत्ता लगाउन, देख्न सकिन्छ, "माछा-आँखा" गैर-धातु समावेशहरूको लागि दरार स्रोत, तनाव एकाग्रतामा समावेशहरू, थकान दरारहरूको परिणामस्वरूप; चित्र ४(ख) दरार विस्तार क्षेत्र आकारविज्ञानको लागि, स्पष्ट थकान धारहरू देख्न सकिन्छ, नदी जस्तो वितरण थियो, अर्ध-विच्छेदनकारी फ्र्याक्चरसँग सम्बन्धित छ, दरारहरू विस्तार हुँदै, अन्ततः फ्र्याक्चर निम्त्याउँछ। चित्र ४(ख) ले दरार विस्तार क्षेत्रको आकारविज्ञान देखाउँछ, स्पष्ट थकान धारहरू देख्न सकिन्छ, नदी जस्तो वितरणको रूपमा, जुन अर्ध-विच्छेदनकारी फ्र्याक्चरसँग सम्बन्धित छ, र दरारहरूको निरन्तर विस्तारको साथ, अन्ततः फ्र्याक्चर निम्त्याउँछ।
थकान फ्र्याक्चर विश्लेषण
चित्र ४ प्रयोगात्मक स्टीलको थकान फ्र्याक्चर सतहको SEM आकारविज्ञान
चित्र ४ मा समावेशीकरणको प्रकार निर्धारण गर्न, ऊर्जा स्पेक्ट्रम संरचना विश्लेषण गरिएको थियो, र परिणामहरू चित्र ५ मा देखाइएको छ। यो देख्न सकिन्छ कि गैर-धातु समावेशीकरणहरू मुख्यतया Al2O3 समावेशीकरणहरू हुन्, जसले संकेत गर्दछ कि समावेशीकरणहरू क्र्याकिंगको कारणले हुने दरारहरूको मुख्य स्रोत हुन्।
चित्र ५ गैर-धातु समावेशीकरणको ऊर्जा स्पेक्ट्रोस्कोपी
निष्कर्ष निकाल्नुहोस्
(१) तताउने तापक्रम ८५० डिग्री सेल्सियसमा राख्नाले डिकार्बुराइज्ड तहको मोटाई कम हुनेछ र थकान कार्यसम्पादनमा पर्ने प्रभाव कम हुनेछ।
(२) परीक्षण स्टील स्पिन बेन्डिङको थकान सीमा ७६० MPa हो।
(३) गैर-धातु समावेशहरूमा परीक्षण स्टील क्र्याकिंग, मुख्यतया Al2O3 मिश्रण।
(४) डिकार्बुराइजेसनले परीक्षण स्टीलको थकान जीवनलाई गम्भीर रूपमा कम गर्छ, डिकार्बुराइजेसन तह जति बाक्लो हुन्छ, थकान जीवन त्यति नै कम हुन्छ।
पोस्ट समय: जुन-२१-२०२४
