स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग थकान फ्रैक्चर का निरीक्षण करने और फ्रैक्चर तंत्र का विश्लेषण करने के लिए किया गया था; उसी समय, डीकार्बराइजेशन के साथ और उसके बिना परीक्षण स्टील के थकान जीवन की तुलना करने और परीक्षण स्टील के थकान प्रदर्शन पर डीकार्बराइजेशन के प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए अलग-अलग तापमान पर डीकार्बराइज्ड नमूनों पर स्पिन बेंडिंग थकान परीक्षण किया गया था। नतीजे बताते हैं कि, हीटिंग प्रक्रिया में ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन के एक साथ अस्तित्व के कारण, दोनों के बीच बातचीत, जिसके परिणामस्वरूप तापमान में वृद्धि के साथ पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई बढ़ने और फिर घटने की प्रवृत्ति दिखाई देती है, पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई 750 ℃ पर 120 μm के अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है, और पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई 850 ℃ पर न्यूनतम मूल्य 20 μm तक पहुंच जाती है, और परीक्षण स्टील की थकान सीमा लगभग 760 एमपीए है, और परीक्षण स्टील में थकान दरारों का स्रोत मुख्य रूप से Al2O3 गैर-धात्विक समावेशन है; डीकार्बराइजेशन व्यवहार परीक्षण स्टील के थकान जीवन को बहुत कम कर देता है, जिससे परीक्षण स्टील के थकान प्रदर्शन पर असर पड़ता है, डीकार्बराइजेशन परत जितनी मोटी होगी, थकान जीवन उतना ही कम होगा। परीक्षण स्टील के थकान प्रदर्शन पर डीकार्बराइजेशन परत के प्रभाव को कम करने के लिए, परीक्षण स्टील का इष्टतम ताप उपचार तापमान 850 ℃ पर सेट किया जाना चाहिए।
गियर ऑटोमोबाइल का एक महत्वपूर्ण घटक हैउच्च गति पर ऑपरेशन के कारण, गियर की सतह के जाल वाले हिस्से में उच्च शक्ति और घर्षण प्रतिरोध होना चाहिए, और दांत की जड़ में लगातार दोहराए गए भार के कारण अच्छी झुकने वाली थकान का प्रदर्शन होना चाहिए, ताकि सामग्री में दरार से बचा जा सके। फ्रैक्चर. अनुसंधान से पता चलता है कि डीकार्बराइजेशन धातु सामग्री के स्पिन झुकने थकान प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है, और स्पिन झुकने थकान प्रदर्शन उत्पाद की गुणवत्ता का एक महत्वपूर्ण संकेतक है, इसलिए परीक्षण सामग्री के डीकार्बराइजेशन व्यवहार और स्पिन झुकने थकान प्रदर्शन का अध्ययन करना आवश्यक है।
इस पेपर में, 20CrMnTi गियर स्टील सतह डीकार्बराइजेशन परीक्षण पर ताप उपचार भट्ठी, बदलते कानून की परीक्षण स्टील डीकार्बराइजेशन परत की गहराई पर विभिन्न हीटिंग तापमान का विश्लेषण करती है; परीक्षण स्टील रोटरी झुकने थकान परीक्षण पर QBWP-6000J सरल बीम थकान परीक्षण मशीन का उपयोग करना, परीक्षण स्टील थकान प्रदर्शन का निर्धारण करना, और साथ ही वास्तविक उत्पादन में सुधार के लिए परीक्षण स्टील के थकान प्रदर्शन पर डीकार्बराइजेशन के प्रभाव का विश्लेषण करना उत्पादन प्रक्रिया, उत्पादों की गुणवत्ता में वृद्धि और उचित संदर्भ प्रदान करना। परीक्षण स्टील थकान प्रदर्शन स्पिन झुकने थकान परीक्षण मशीन द्वारा निर्धारित किया जाता है।
1. परीक्षण सामग्री और विधियाँ
एक इकाई के लिए परीक्षण सामग्री 20CrMnTi गियर स्टील प्रदान करती है, मुख्य रासायनिक संरचना जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है। डीकार्बराइजेशन परीक्षण: परीक्षण सामग्री को Ф8 मिमी × 12 मिमी बेलनाकार नमूने में संसाधित किया जाता है, सतह दाग के बिना उज्ज्वल होनी चाहिए। हीट ट्रीटमेंट भट्टी को नमूने में 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1,000 ℃ तक गर्म किया गया और 1 घंटे तक रखा गया, और फिर कमरे के तापमान पर हवा में ठंडा किया गया। सेटिंग, पीस और पॉलिशिंग द्वारा नमूने के ताप उपचार के बाद, 4% नाइट्रिक एसिड अल्कोहल समाधान क्षरण के साथ, परीक्षण स्टील डीकार्बराइजेशन परत का निरीक्षण करने के लिए धातुकर्म माइक्रोस्कोपी का उपयोग, विभिन्न तापमानों पर डीकार्बराइजेशन परत की गहराई को मापना। स्पिन झुकने थकान परीक्षण: स्पिन झुकने थकान नमूनों के दो समूहों के प्रसंस्करण की आवश्यकताओं के अनुसार परीक्षण सामग्री, पहला समूह डीकार्बराइजेशन परीक्षण नहीं करता है, दूसरा समूह अलग-अलग तापमान पर डीकार्बराइजेशन परीक्षण करता है। स्पिन झुकने वाली थकान परीक्षण मशीन का उपयोग करना, स्पिन झुकने वाली थकान परीक्षण के लिए परीक्षण स्टील के दो समूह, परीक्षण स्टील के दो समूहों की थकान सीमा का निर्धारण, परीक्षण स्टील के दो समूहों की थकान जीवन की तुलना, स्कैनिंग का उपयोग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप थकान फ्रैक्चर अवलोकन, परीक्षण स्टील के थकान गुणों के डीकार्बराइजेशन के प्रभाव का पता लगाने के लिए, नमूने के फ्रैक्चर के कारणों का विश्लेषण करें।
तालिका 1 परीक्षण स्टील की रासायनिक संरचना (द्रव्यमान अंश) wt%
डीकार्बराइजेशन पर हीटिंग तापमान का प्रभाव
विभिन्न ताप तापमानों के तहत डीकार्बराइजेशन संगठन की आकृति विज्ञान चित्र 1 में दिखाया गया है। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, जब तापमान 675 ℃ होता है, तो नमूना सतह पर डीकार्बराइजेशन परत दिखाई नहीं देती है; जब तापमान 700 ℃ तक बढ़ जाता है, तो पतली फेराइट डीकार्बराइजेशन परत के लिए नमूना सतह डीकार्बराइजेशन परत दिखाई देने लगती है; तापमान 725 ℃ तक बढ़ने के साथ, नमूना सतह डीकार्बराइजेशन परत की मोटाई में काफी वृद्धि हुई; 750 ℃ डीकार्बराइजेशन परत की मोटाई अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है, इस समय, फेराइट अनाज अधिक स्पष्ट, मोटा होता है; जब तापमान 800 ℃ तक बढ़ जाता है, तो डीकार्बराइजेशन परत की मोटाई काफी कम होने लगती है, इसकी मोटाई 750 ℃ से आधी हो जाती है; जब तापमान 850 ℃ तक बढ़ता रहता है और डीकार्बराइजेशन की मोटाई चित्र 1 में दिखाई जाती है। 800 ℃, पूर्ण डीकार्बराइजेशन परत की मोटाई काफी कम होने लगी, आधी होने पर इसकी मोटाई 750 ℃ तक गिर गई; जब तापमान 850 ℃ और उससे अधिक तक बढ़ता रहता है, तो परीक्षण स्टील की पूर्ण डीकार्बराइजेशन परत की मोटाई कम होती जाती है, आधी डीकार्बराइजेशन परत की मोटाई धीरे-धीरे बढ़ने लगती है जब तक कि पूरी डीकार्बराइजेशन परत की आकृति विज्ञान गायब नहीं हो जाता, आधी डीकार्बराइजेशन परत की आकृति विज्ञान धीरे-धीरे स्पष्ट हो जाती है। यह देखा जा सकता है कि तापमान में वृद्धि के साथ पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई पहले बढ़ी और फिर कम हो गई, इस घटना का कारण एक ही समय में हीटिंग प्रक्रिया में नमूने के ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन व्यवहार के कारण होता है, केवल जब डीकार्बराइजेशन दर ऑक्सीकरण की गति से तेज है, डीकार्बराइजेशन घटना दिखाई देगी। हीटिंग की शुरुआत में, पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई तापमान में वृद्धि के साथ धीरे-धीरे बढ़ती है जब तक कि पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई अधिकतम मूल्य तक नहीं पहुंच जाती, इस समय तापमान में वृद्धि जारी रखने के लिए, नमूना ऑक्सीकरण दर तेज होती है डीकार्बराइजेशन दर, जो पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की वृद्धि को रोकती है, जिसके परिणामस्वरूप गिरावट की प्रवृत्ति होती है। यह देखा जा सकता है कि, 675 ~950 ℃ की सीमा के भीतर, 750 ℃ पर पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई का मूल्य सबसे बड़ा है, और 850 ℃ पर पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई का मूल्य सबसे छोटा है, इसलिए, परीक्षण स्टील का ताप तापमान 850℃ होने की अनुशंसा की जाती है।
चित्र.1 परीक्षण स्टील की डीकार्बराइज्ड परत की हिस्टोमॉर्फोलॉजी को 1 घंटे के लिए अलग-अलग ताप तापमान पर रखा जाता है
अर्ध-डीकार्बराइज्ड परत की तुलना में, पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई सामग्री के गुणों पर अधिक गंभीर नकारात्मक प्रभाव डालती है, यह सामग्री के यांत्रिक गुणों को काफी कम कर देगी, जैसे कि ताकत, कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और थकान की सीमा को कम करना। , आदि, और दरारों के प्रति संवेदनशीलता भी बढ़ जाती है, जिससे वेल्डिंग की गुणवत्ता प्रभावित होती है इत्यादि। इसलिए, उत्पाद के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई को नियंत्रित करना बहुत महत्वपूर्ण है। चित्र 2 तापमान के साथ पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई में भिन्नता वक्र दिखाता है, जो पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई में भिन्नता को अधिक स्पष्ट रूप से दिखाता है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई 700℃ पर केवल 34μm है; तापमान 725 ℃ तक बढ़ने के साथ, पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई 86 μm तक बढ़ जाती है, जो 700 ℃ पर पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई के दो गुना से अधिक है; जब तापमान 750 ℃ तक बढ़ जाता है, तो पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई जब तापमान 750 ℃ तक बढ़ जाता है, तो पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई 120 μm के अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है; जैसे-जैसे तापमान बढ़ता जा रहा है, पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई तेजी से घटने लगती है, 800 ℃ पर 70 μm तक, और फिर 850 ℃ पर लगभग 20μm के न्यूनतम मान तक।
चित्र.2 विभिन्न तापमानों पर पूरी तरह से डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई
स्पिन बेंडिंग में थकान प्रदर्शन पर डीकार्बराइजेशन का प्रभाव
स्प्रिंग स्टील के थकान गुणों पर डीकार्बराइजेशन के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए, स्पिन झुकने वाले थकान परीक्षणों के दो समूह किए गए, पहला समूह बिना डीकार्बराइजेशन के सीधे थकान परीक्षण था, और दूसरा समूह उसी तनाव पर डीकार्बराइजेशन के बाद थकान परीक्षण था। स्तर (810 एमपीए), और डीकार्बराइजेशन प्रक्रिया 1 घंटे के लिए 700-850 ℃ पर आयोजित की गई थी। नमूनों का पहला समूह तालिका 2 में दिखाया गया है, जो स्प्रिंग स्टील का थकान जीवन है।
नमूनों के पहले समूह का थकान जीवन तालिका 2 में दिखाया गया है। जैसा कि तालिका 2 से देखा जा सकता है, डीकार्बराइजेशन के बिना, परीक्षण स्टील को केवल 810 एमपीए पर 107 चक्रों के अधीन किया गया था, और कोई फ्रैक्चर नहीं हुआ; जब तनाव का स्तर 830 एमपीए से अधिक हो गया, तो कुछ नमूने टूटने लगे; जब तनाव का स्तर 850 एमपीए से अधिक हो गया, तो थकान के सभी नमूने खंडित हो गए।
तालिका 2 विभिन्न तनाव स्तरों के तहत थकान भरा जीवन (डीकार्बराइजेशन के बिना)
थकान सीमा निर्धारित करने के लिए, परीक्षण स्टील की थकान सीमा निर्धारित करने के लिए समूह विधि का उपयोग किया जाता है, और डेटा के सांख्यिकीय विश्लेषण के बाद, परीक्षण स्टील की थकान सीमा लगभग 760 एमपीए है; विभिन्न तनावों के तहत परीक्षण स्टील के थकान जीवन को चिह्नित करने के लिए, एसएन वक्र प्लॉट किया गया है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। जैसा कि चित्र 3 से देखा जा सकता है, विभिन्न तनाव स्तर अलग-अलग थकान जीवन के अनुरूप होते हैं, जब 7 का थकान जीवन होता है , 107 के लिए चक्रों की संख्या के अनुरूप, जिसका अर्थ है कि इन परिस्थितियों में नमूना राज्य के माध्यम से है, संबंधित तनाव मूल्य को थकान शक्ति मूल्य, यानी 760 एमपीए के रूप में अनुमानित किया जा सकता है। यह देखा जा सकता है कि एस-एन वक्र सामग्री के थकान जीवन के निर्धारण के लिए एक महत्वपूर्ण संदर्भ मूल्य है।
प्रायोगिक स्टील रोटरी बेंडिंग थकान परीक्षण का चित्र 3 एसएन वक्र
नमूनों के दूसरे समूह का थकान जीवन तालिका 3 में दिखाया गया है। जैसा कि तालिका 3 से देखा जा सकता है, परीक्षण स्टील को विभिन्न तापमानों पर डीकार्बराइज करने के बाद, चक्रों की संख्या स्पष्ट रूप से कम हो जाती है, और वे 107 से अधिक हो जाते हैं, और सभी थकान के नमूने खंडित हो जाते हैं, और थकान का जीवन बहुत कम हो जाता है। तापमान परिवर्तन वक्र के साथ उपरोक्त डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई को मिलाकर देखा जा सकता है, 750 ℃ डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई सबसे बड़ी है, जो थकान जीवन के सबसे कम मूल्य के अनुरूप है। 850 ℃ डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई सबसे छोटी है, थकान के अनुरूप जीवन मूल्य अपेक्षाकृत अधिक है। यह देखा जा सकता है कि डीकार्बराइजेशन व्यवहार सामग्री के थकान प्रदर्शन को काफी कम कर देता है, और डीकार्बराइज्ड परत जितनी मोटी होगी, थकान का जीवन उतना ही कम होगा।
तालिका 3 विभिन्न डीकार्बराइजेशन तापमान पर थकान जीवन (560 एमपीए)
नमूने की थकान फ्रैक्चर आकृति विज्ञान को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा देखा गया था, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। दरार स्रोत क्षेत्र के लिए चित्र 4 (ए), स्रोत को खोजने के लिए थकान चाप के अनुसार, चित्र में स्पष्ट थकान चाप देखा जा सकता है। थकान का, देखा जा सकता है, "मछली-आंख" गैर-धातु समावेशन के लिए दरार स्रोत, तनाव एकाग्रता का कारण बनने में आसान समावेशन, जिसके परिणामस्वरूप थकान दरारें होती हैं; दरार विस्तार क्षेत्र आकृति विज्ञान के लिए चित्र 4 (बी), स्पष्ट थकान धारियों को देखा जा सकता है, नदी जैसा वितरण था, अर्ध-विघटनकारी फ्रैक्चर से संबंधित है, जिसमें दरारें फैलती हैं, अंततः फ्रैक्चर की ओर ले जाती हैं। चित्र 4(बी) दरार विस्तार क्षेत्र की आकृति विज्ञान को दर्शाता है, नदी जैसे वितरण के रूप में स्पष्ट थकान की धारियाँ देखी जा सकती हैं, जो अर्ध-विघटनकारी फ्रैक्चर से संबंधित है, और दरारों के निरंतर विस्तार के साथ, अंततः फ्रैक्चर का कारण बनती है। .
थकान फ्रैक्चर विश्लेषण
चित्र.4 प्रायोगिक स्टील की थकान फ्रैक्चर सतह की एसईएम आकृति विज्ञान
चित्र 4 में समावेशन के प्रकार को निर्धारित करने के लिए, ऊर्जा स्पेक्ट्रम संरचना विश्लेषण किया गया था, और परिणाम चित्र 5 में दिखाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि गैर-धातु समावेशन मुख्य रूप से Al2O3 समावेशन हैं, जो दर्शाता है कि समावेशन समावेशन क्रैकिंग के कारण होने वाली दरारों का मुख्य स्रोत हैं।
चित्र 5 गैर-धातु समावेशन की ऊर्जा स्पेक्ट्रोस्कोपी
निष्कर्ष निकालना
(1) हीटिंग तापमान को 850 ℃ पर रखने से थकान प्रदर्शन पर प्रभाव को कम करने के लिए डीकार्बराइज्ड परत की मोटाई कम हो जाएगी।
(2) परीक्षण स्टील स्पिन बेंडिंग की थकान सीमा 760 एमपीए है।
(3) गैर-धातु समावेशन में परीक्षण स्टील क्रैकिंग, मुख्य रूप से Al2O3 मिश्रण।
(4) डीकार्बराइजेशन टेस्ट स्टील के थकान जीवन को गंभीरता से कम कर देता है, डीकार्बराइजेशन परत जितनी मोटी होगी, थकान जीवन उतना ही कम होगा।
पोस्ट समय: जून-21-2024
