การแนะนำสาเหตุของการแตกหักแบบเปราะของสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง

1 ข้อบกพร่องของวัสดุ

เมื่อเนื้อหาของคาร์บอน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส ออกซิเจน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน และองค์ประกอบอื่น ๆ ในเหล็กสูงเกินไป ความเป็นพลาสติกและความเหนียวจะลดลงอย่างมาก และความเปราะบางก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนในเหล็กจะทำให้อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเปราะของเหล็กเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ค่าแรงกระแทก Chapy สูงสุดของเหล็กจะลดลงอย่างมาก ค่าการกระแทกของ Chabe และอุณหภูมิทดสอบ

การไล่ระดับสีของเส้นโค้งองศามีแนวโน้มที่จะช้า และอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงแบบเปราะจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก การเพิ่มขึ้นของปริมาณฟอสฟอรัสในเหล็กจะช่วยลดความเครียดจากการแตกหักของขอบเขตเกรน และอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่เปราะจะเพิ่มขึ้น เหล็กที่มีฟอสฟอรัสมากกว่า 0.1% จะทำให้เกิดความเครียดการแตกหักของขอบเกรนลดลง ผลกระทบของฟอสฟอรัสต่ออุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงแบบเปราะของเหล็กจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณฟอสฟอรัส และอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงแบบเปราะของเหล็กจะเพิ่มขึ้น การมีซัลเฟอร์และฟอสฟอรัสส่งผลเสียต่อความเหนียวแตกหักของเหล็ก เมื่อปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสเพิ่มขึ้น ค่า K1C ของเหล็กก็จะลดลง การเพิ่มขึ้นของปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสจะช่วยลดปริมาณ K1C ของเหล็ก และกำมะถันจะเป็นอันตรายมากกว่า

การมีแมงกานีสอยู่ในเหล็กมีประโยชน์ในการปรับปรุงความเปราะบาง เมื่ออัตราส่วนของแมงกานีสต่อคาร์บอนเพิ่มขึ้น ผลกระทบที่เป็นอันตรายของคาร์บอนและฟอสฟอรัสจะลดลง และอุณหภูมิการเปลี่ยนสภาพเปราะของเหล็กก็ลดลงอย่างมาก (คำแนะนำ: แนะนำปะเก็นประเภทต่างๆ โดยย่อ)

ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัสช่วยลดความเหนียวแตกหักของเหล็ก มีสองเหตุผลหลัก: ①มีความเข้มข้นในขอบเขตเกรนออสเทนไนต์ดั้งเดิม ซึ่งส่งเสริมการเปราะของขอบเขตผลิตภัณฑ์ 2) ปฏิกิริยาเคมีของกำมะถันจะสร้าง MnS ให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กที่เปราะในเมทริกซ์ แกนกลางจะเพิ่มแหล่งกำเนิดนิวเคลียสของรอยแตกขนาดเล็ก ทำให้เกิดการแตกหักแบบเปราะได้ง่าย

การลดปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสในเหล็กเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงความเหนียวแตกหักของเหล็ก โดยเฉพาะเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ การเลือกวิธีการถลุงที่เหมาะสมเป็นวิธีที่ง่ายและรวดเร็วที่สุดในการปรับปรุงความบริสุทธิ์ของเหล็ก เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเหล็กด้วยเตาไฟฟ้าทั่วไป การถลุงแบบสุญญากาศสามารถปรับปรุงความบริสุทธิ์ของเหล็กได้ โดยทั่วไปเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษจะใช้เตาบริโภคแบบสุญญากาศ (หรืออาร์คสุญญากาศ) Furnace) การถลุงใหม่เพื่อลดสิ่งเจือปนและการแยกตัวในเหล็กเพื่อปรับปรุงความเหนียวแตกหักของเหล็ก ประเทศอุตสาหกรรมขั้นสูงทุกประเทศได้ออกกฎระเบียบที่ต่ำกว่าเกี่ยวกับปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัส ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกจำกัดไว้ที่น้อยกว่า 0.06% แต่การแยกเหล็กที่ผลิตโดยโรงงานเหล็กรายใหญ่ในประเทศของฉันยังคงมีภาระหนัก คุณภาพไม่เสถียร ในบรรดาปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อการแบ่งแยก (องค์ประกอบแร่เหล็ก วิธีการผลิตเหล็ก ขนาดแท่งเหล็ก เทคโนโลยีการถลุง ฯลฯ) สาเหตุหลักคือวิธีการผลิตเหล็กและเทคโนโลยีการถลุง การแยกขนาดใหญ่จะทำให้เกิดการเปราะร้อน การเปราะเย็น รอยแตก ความเมื่อยล้า ฯลฯ ชุดคำถาม

2 ความเข้มข้นของความเครียด

เมื่อเหล็กมีความเข้มข้นของความเค้นในชิ้นส่วนใดส่วนหนึ่ง สนามความเค้นสองมิติหรือสามมิติที่มีจำนวนเท่ากันจะทำให้วัสดุเข้าสู่สถานะพลาสติกได้ยาก ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวที่เปราะ ยิ่งความเข้มข้นของความเค้นรุนแรงมากเท่าไร ความเป็นพลาสติกของเหล็กก็จะยิ่งลดลง และความเสี่ยงของการแตกหักเปราะก็จะมากขึ้นเท่านั้น ความเข้มข้นของความเค้นของโครงสร้างเหล็กหรือส่วนประกอบส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับรายละเอียดของโครงสร้าง:

3ใช้สภาพแวดล้อม

เมื่อโบลต์อยู่ภายใต้แรงไดนามิกที่มากขึ้นหรือทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำลง ความเป็นไปได้ที่โบลต์จะเสียหายจากการเปราะจะเพิ่มขึ้น

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สูงกว่า 0°C ความแข็งแรงและโมดูลัสยืดหยุ่นของเหล็กจะเปลี่ยนไป โดยทั่วไปความแข็งแรงจะลดลงและความเป็นพลาสติกจะเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิอยู่ภายใน 200°C ประสิทธิภาพของเหล็กจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก อย่างไรก็ตาม ความต้านทานแรงดึงของเหล็กจะดีดตัวขึ้นที่ประมาณ 250°C, fy ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และความเป็นพลาสติกและความเหนียวในการกระแทกลดลง และสิ่งที่เรียกว่าความเปราะสีน้ำเงินก็เกิดขึ้น ในเวลานี้เหล็กงานร้อนมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าว เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 600~C และ E ใกล้ศูนย์ โครงสร้างเหล็กจะสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักเกือบทั้งหมด

เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 0°C เมื่ออุณหภูมิลดลง ความแข็งแรงของเหล็กจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในขณะที่ความเหนียวลดลงและความเปราะบางเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออุณหภูมิลดลงถึงช่วงอุณหภูมิที่กำหนด ค่าความเหนียวกระแทกของเหล็กจะลดลงอย่างรวดเร็ว และเกิดการแตกหักเปราะที่อุณหภูมิต่ำ ความล้มเหลวที่เปราะของโครงสร้างเหล็กที่อุณหภูมิต่ำมักเรียกว่าความเปราะเย็นที่อุณหภูมิต่ำ และรอยแตกที่เกิดขึ้นเรียกว่ารอยแตกเย็น

4อิทธิพลของอัตราการโหลด

การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าอัตราการโหลดที่สูงจะเพิ่มความเสี่ยงของการแตกหักของวัสดุ และโดยทั่วไปเชื่อกันว่าผลของมันจะเทียบเท่ากับการลดอุณหภูมิ ด้วยอัตราการเปลี่ยนรูปที่เพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุจะเพิ่มขึ้น เหตุผลก็คือ วัสดุนั้นสายเกินไปสำหรับการเสียรูปและการเลื่อนหลุดของพลาสติก ดังนั้นเวลากระตุ้นความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนตัวเพื่อกำจัดสิ่งยึดเหนี่ยวและการเลื่อนหลุดจึงลดลง และอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่เปราะก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเกิดการแตกหักง่าย เมื่อมีรอยบากบนชิ้นงานทดสอบ ผลกระทบของอัตราความเครียดจะมีนัยสำคัญมากขึ้น เมื่อรอยแตกร้าวแบบเปราะเกิดขึ้น จะเกิดความเครียดอย่างรุนแรงที่ปลายรอยแตกร้าว ความเค้นที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันนี้เทียบเท่ากับโหลดที่มีอัตราการโหลดที่สูงมาก ซึ่งทำให้รอยแตกร้าวไม่เสถียรและขยายตัวอย่างรวดเร็ว และสุดท้ายทำให้เกิดความล้มเหลวของโครงสร้างทั้งหมดแบบเปราะ

โดยสรุป ข้อบกพร่องของวัสดุ ความเข้มข้นของความเครียด สภาพแวดล้อมการใช้งาน และอัตราการบรรทุกเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการแตกหักแบบเปราะ และความเข้มข้นของความเครียดมีความสำคัญอย่างยิ่ง เป็นที่น่ากล่าวถึงในที่นี้ว่าความเข้มข้นของความเค้นโดยทั่วไปไม่ส่งผลกระทบต่อความสามารถในการรับน้ำหนักขั้นสุดท้ายแบบคงที่ของโครงสร้างเหล็ก และโดยปกติแล้วจะไม่คำนึงถึงอิทธิพลของมันในการออกแบบ แต่ภายใต้การกระทำของโหลดแบบไดนามิก ความเข้มข้นของความเค้นร้ายแรงบวกกับข้อบกพร่องของวัสดุ ความเค้นตกค้าง การแข็งตัวด้วยความเย็น สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ ฯลฯ มักเป็นสาเหตุสำคัญของการแตกหักแบบเปราะ

ข่าวอุตสาหกรรมชิ้นส่วนปั๊มฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้องเพิ่มเติม: