Ang scanning electron microscope gigamit sa pag-obserbar sa fatigue fracture ug pag-analisar sa fracture mechanism; sa samang higayon, ang spin bending fatigue test gihimo sa decarburized specimens sa lain-laing mga temperatura aron itandi ang kakapoy nga kinabuhi sa test steel nga adunay ug walay decarburization, ug pag-analisar sa epekto sa decarburization sa kakapoy nga performance sa test steel. Ang mga resulta nagpakita nga, tungod sa dungan nga paglungtad sa oksihenasyon ug decarburization sa proseso sa pagpainit, ang interaksyon tali sa duha, nga miresulta sa gibag-on sa bug-os nga decarburized layer uban sa pagtubo sa temperatura nagpakita sa usa ka trend sa pagdugang ug unya pagkunhod, ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer moabot sa usa ka maximum nga bili sa 120 μm sa 750 ℃, ug ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer moabot sa usa ka minimum nga bili sa 20 μm sa 850 ℃, ug ang kakapoy limitasyon sa pagsulay steel mao ang mahitungod sa 760 MPa, ug ang tinubdan sa kakapoy liki sa pagsulay steel nag-una Al2O3 non-metallic inklusyon; Ang kinaiya sa decarburization makapakunhod pag-ayo sa kinabuhi sa kakapoy sa test steel, nga makaapekto sa performance sa kakapoy sa test steel, mas baga ang decarburization layer, mas ubos ang fatigue life. Aron makunhuran ang epekto sa decarburization layer sa kakapoy nga performance sa test steel, ang kamalaumon nga temperatura sa heat treatment sa test steel kinahanglan nga ibutang sa 850 ℃.
Ang gear usa ka hinungdanon nga sangkap sa awto, tungod sa operasyon sa high speed, ang meshing nga bahin sa gear surface kinahanglan adunay taas nga kalig-on ug abrasion resistance, ug ang ngipon nga gamut kinahanglan adunay maayo nga bending fatigue performance tungod sa kanunay nga gibalikbalik nga load, aron malikayan ang mga liki nga mosangpot sa materyal bali. Gipakita sa panukiduki nga ang decarburization usa ka hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa paglihok sa kakapoy sa spin bending sa mga materyal nga metal, ug ang pasundayag sa pagkakapoy sa pag-spin bending usa ka hinungdanon nga timailhan sa kalidad sa produkto, mao nga kinahanglan nga tun-an ang pamatasan sa decarburization ug pag-spin bending fatigue performance sa materyal sa pagsulay.
Niini nga papel, ang hudno sa pagtambal sa kainit sa 20CrMnTi gear steel surface decarburization test, pag-analisar sa lainlaing mga temperatura sa pagpainit sa pagsulay sa steel decarburization layer nga giladmon sa pagbag-o sa balaod; gamit ang QBWP-6000J simple nga beam fatigue testing machine sa test steel rotary bending fatigue test, determinasyon sa test steel fatigue performance, ug sa samang higayon pag-analisar sa epekto sa decarburization sa fatigue performance sa test steel para sa aktuwal nga produksyon aron molambo ang proseso sa produksiyon, pagpauswag sa kalidad sa mga produkto ug paghatag usa ka makatarunganon nga pakisayran. Ang pasundayag sa kakapoy sa asero sa pagsulay gitino sa spin bending fatigue test machine.
1. Pagsulay sa mga materyales ug mga pamaagi
Test materyal alang sa usa ka yunit sa paghatag og 20CrMnTi gear steel, ang nag-unang kemikal nga komposisyon sama sa gipakita sa Table 1. Decarburization pagsulay: ang pagsulay nga materyal nga giproseso ngadto sa Ф8 mm × 12 mm cylindrical specimen, ang nawong kinahanglan nga hayag nga walay lama. Ang hudno sa pagtambal sa kainit gipainit sa 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1,000 ℃, sa ispesimen ug huptan ang 1 h, ug dayon gipabugnaw sa hangin sa temperatura sa kwarto. Human sa kainit nga pagtambal sa specimen pinaagi sa pagbutang, paggaling ug pagpasinaw, uban sa 4% sa nitric acid alkohol solusyon erosion, ang paggamit sa metallurgical microscopy sa pag-obserbar sa pagsulay steel decarburization layer, pagsukod sa giladmon sa decarburization layer sa lain-laing mga temperatura. Spin bending fatigue test: ang test nga materyal sumala sa mga kinahanglanon sa pagproseso sa duha ka grupo sa spin bending fatigue specimens, ang unang grupo wala magdala sa decarburization test, ang ikaduha nga grupo sa decarburization test sa lain-laing mga temperatura. Gamit ang spin bending fatigue testing machine, ang duha ka grupo sa test steel alang sa spin bending fatigue testing, determinasyon sa kakapoy nga limitasyon sa duha ka grupo sa test steel, pagtandi sa kakapoy nga kinabuhi sa duha ka grupo sa test steel, ang paggamit sa scanning electron mikroskopyo kakapoy bali obserbasyon, analisa sa mga rason alang sa bali sa mga specimen, sa pagsuhid sa epekto sa decarburization sa kakapoy kabtangan sa pagsulay steel.
Talaan 1 Kemikal nga komposisyon (mass fraction) sa pagsulay nga asero wt%
Epekto sa temperatura sa pagpainit sa decarburization
Ang morphology sa decarburization nga organisasyon ubos sa lain-laing mga pagpainit temperatura gipakita sa Fig. 1. Ingon sa makita gikan sa numero, sa diha nga ang temperatura mao ang 675 ℃, ang sample nawong dili makita decarburization layer; sa diha nga ang temperatura mosaka ngadto sa 700 ℃, ang sample nawong decarburization layer nagsugod sa pagpakita, alang sa manipis nga ferrite decarburization layer; uban sa temperatura mosaka ngadto sa 725 ℃, ang sample nawong decarburization layer gibag-on misaka kamahinungdanon; 750 ℃ decarburization layer gibag-on sa pagkab-ot sa iyang maximum nga bili, sa niini nga panahon, ang ferrite lugas mao ang mas tin-aw, coarse; sa diha nga ang temperatura mosaka ngadto sa 800 ℃, ang decarburization layer gibag-on nagsugod sa pagkunhod kamahinungdanon, ang gibag-on nahulog sa katunga sa 750 ℃; sa diha nga ang temperatura nagpadayon sa pagtaas sa 850 ℃ ug ang gibag-on sa decarburization gipakita sa Fig. 1. 800 ℃, ang bug-os nga decarburization layer gibag-on nagsugod sa pagkunhod sa kamahinungdanon, ang gibag-on nahulog ngadto sa 750 ℃ sa diha nga ang katunga; sa diha nga ang temperatura nagpadayon sa pagsaka ngadto sa 850 ℃ ug sa ibabaw, ang pagsulay steel bug-os nga decarburization layer gibag-on nagpadayon sa pagkunhod, ang katunga sa decarburization layer gibag-on nagsugod sa hinay-hinay nga pagdugang hangtud nga ang bug-os nga decarburization layer morphology ang tanan nawala, ang katunga sa decarburization layer morphology hinay-hinay nga tin-aw. Kini makita nga ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer uban sa pagtaas sa temperatura una nga misaka ug unya pagkunhod, ang rason alang niini nga panghitabo mao ang tungod sa sample sa proseso sa pagpainit sa samang higayon ang oxidation ug decarburization kinaiya, lamang sa diha nga ang decarburization rate mao ang mas paspas kay sa speed sa oksihenasyon makita decarburization phenomenon. Sa sinugdanan sa pagpainit, ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer nagdugang sa hinay-hinay uban sa pagtaas sa temperatura hangtud nga ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer makaabot sa maximum nga bili, sa niini nga panahon sa pagpadayon sa pagpataas sa temperatura, ang specimen oxidation rate mao ang mas paspas pa kay sa ang decarburization rate, nga makapugong sa pagtaas sa bug-os nga decarburized layer, nga miresulta sa usa ka ubos nga uso. Kini makita nga, sa sulod sa han-ay sa 675 ~ 950 ℃, ang bili sa gibag-on sa bug-os nga decarburized layer sa 750 ℃ mao ang kinadak-an, ug ang bili sa gibag-on sa bug-os nga decarburized layer sa 850 ℃ mao ang pinakagamay, busa, ang temperatura sa pagpainit sa test steel girekomendar nga 850 ℃.
Fig.1 Histomorphology sa decarburized layer sa test steel nga gihuptan sa lain-laing mga temperatura sa pagpainit sulod sa 1 ka oras
Kung itandi sa semi-decarburized layer, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized layer adunay usa ka labi ka grabe nga negatibo nga epekto sa materyal nga mga kabtangan, kini makapakunhod pag-ayo sa mekanikal nga mga kabtangan sa materyal, sama sa pagkunhod sa kusog, katig-a, pagsukol sa pagsukol ug limitasyon sa kakapoy. , ug uban pa, ug usab nagdugang sa pagkasensitibo sa mga liki, nga nakaapekto sa kalidad sa welding ug uban pa. Busa, ang pagkontrolar sa gibag-on sa bug-os nga decarburized layer mao ang dako nga kahulogan sa pagpalambo sa produkto performance. Ang Figure 2 nagpakita sa variation curve sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer nga adunay temperatura, nga nagpakita sa kalainan sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer nga mas klaro. Kini makita gikan sa numero nga ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer mao lamang ang mahitungod sa 34μm sa 700 ℃; uban sa temperatura nga pagtaas sa 725 ℃, ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer nagdugang kamahinungdanon ngadto sa 86 μm, nga mao ang labaw pa kay sa duha ka mga panahon sa gibag-on sa bug-os nga decarburized layer sa 700 ℃; sa diha nga ang temperatura gipataas ngadto sa 750 ℃, ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer Sa diha nga ang temperatura mosaka ngadto sa 750 ℃, ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer moabot sa maximum nga bili sa 120 μm; samtang ang temperatura nagpadayon sa pagsaka, ang gibag-on sa bug-os nga decarburized layer magsugod sa pagkunhod sa malantip, ngadto sa 70 μm sa 800 ℃, ug unya ngadto sa minimum nga bili sa mga 20μm sa 850 ℃.
Fig.2 Gibag-on sa hingpit nga decarburized layer sa lain-laing mga temperatura
Epekto sa decarburization sa performance sa kakapoy sa spin bending
Aron matun-an ang epekto sa decarburization sa kakapoy nga mga kabtangan sa spring steel, duha ka grupo sa spin bending fatigue tests ang gihimo, ang una nga grupo mao ang fatigue testing direkta nga walay decarburization, ug ang ikaduha nga grupo mao ang fatigue testing human decarburization sa samang stress. lebel (810 MPa), ug ang proseso sa decarburization gihimo sa 700-850 ℃ sulod sa 1 ka oras. Ang unang grupo sa mga espesimen gipakita sa Table 2, nga mao ang kakapoy nga kinabuhi sa spring steel.
Ang kakapoy nga kinabuhi sa unang grupo sa mga specimen gipakita sa Table 2. Ingon sa makita gikan sa Table 2, nga walay decarburization, ang test steel gipailalom lamang sa 107 nga mga siklo sa 810 MPa, ug walay bali nga nahitabo; sa dihang ang lebel sa stress milapas sa 830 MPa, ang pipila sa mga specimen nagsugod sa pagkabali; kung ang lebel sa tensiyon milapas sa 850 MPa, ang mga specimen sa kakapoy tanan nabali.
Talaan 2 Kakapoy nga kinabuhi ubos sa lainlaing lebel sa stress (walay decarburization)
Aron mahibal-an ang limitasyon sa kakapoy, ang pamaagi sa grupo gigamit aron mahibal-an ang limitasyon sa kakapoy sa pagsulay nga asero, ug pagkahuman sa pag-analisar sa istatistika sa datos, ang limitasyon sa kakapoy sa asero sa pagsulay mga 760 MPa; aron mailhan ang kakapoy nga kinabuhi sa pagsulay nga asero ubos sa lainlaing mga kapit-os, ang kurba sa SN giplano, ingon sa gipakita sa Figure 3. Ingon sa makita gikan sa Figure 3, ang lainlaing lebel sa stress katumbas sa lainlaing kinabuhi sa kakapoy, kung ang kinabuhi sa kakapoy sa 7 , nga katumbas sa gidaghanon sa mga siklo alang sa 107, nga nagpasabot nga ang espesimen ubos niini nga mga kondisyon pinaagi sa estado, ang katugbang nga kantidad sa stress mahimong gibana-bana ingon nga kantidad sa kusog sa kakapoy, nga mao, 760 MPa. Kini makita nga ang S - N kurba mao ang importante alang sa determinasyon sa kakapoy kinabuhi sa materyal nga adunay usa ka importante nga reperensiya bili.
Figure 3 SN curve sa eksperimental nga asero nga rotary bending fatigue test
Ang kakapoy nga kinabuhi sa ikaduha nga grupo sa mga specimen gipakita sa Table 3. Ingon sa makita gikan sa Table 3, human sa pagsulay steel decarburized sa lain-laing mga temperatura, ang gidaghanon sa mga cycle mao ang dayag nga pagkunhod, ug sila labaw pa kay sa 107, ug ang tanan. ang mga specimen sa kakapoy nabali, ug ang kinabuhi sa kakapoy mikunhod pag-ayo. Inubanan sa sa ibabaw decarburized layer gibag-on uban sa temperatura kausaban curve makita, 750 ℃ decarburized layer gibag-on mao ang kinadak-an, katumbas sa labing ubos nga bili sa kakapoy kinabuhi. 850 ℃ decarburized layer gibag-on mao ang pinakagamay, katumbas sa kakapoy sa kinabuhi bili mao ang medyo taas. Kini makita nga ang decarburization kinaiya sa hilabihan gayud pagkunhod sa kakapoy performance sa materyal, ug ang mas baga ang decarburized layer, ang ubos nga kakapoy kinabuhi.
Talaan 3 Kakapoy nga kinabuhi sa lainlaing mga temperatura sa decarburization (560 MPa)
Ang fatigue fracture morphology sa specimen naobserbahan pinaagi sa scanning electron microscope, ingon sa gipakita sa Fig. 4. Figure 4(a) para sa crack source area, ang numero makita nga klaro nga fatigue arc, sumala sa fatigue arc aron makit-an ang tinubdan sa kakapoy, makita, ang liki tinubdan alang sa "isda-mata" non-metallic inklusyon, inklusyon sa sayon nga hinungdan sa stress konsentrasyon, nga miresulta sa kakapoy liki; Fig. 4(b) alang sa crack extension area morphology, makita nga dayag nga kakapoy stripes, mao ang suba-sama sa pag-apod-apod, iya sa quasi-dissociative fracture, uban sa mga liki pagpalapad, sa ngadto-ngadto mosangpot sa bali. Ang Figure 4(b) nagpakita sa morphology sa crack expansion area, ang klaro nga fatigue streaks makita, sa porma sa river-like distribution, nga iya sa quasi-dissociative fracture, ug uban sa padayon nga pagpalapad sa mga liki, nga sa katapusan mosangpot sa fracture .
Pag-analisar sa fracture sa kakapoy
Fig.4 SEM morphology sa fatigue fracture surface sa experimental steel
Aron mahibal-an ang matang sa mga inklusyon sa Fig. 4, ang energy spectrum composition analysis gihimo, ug ang mga resulta gipakita sa Fig. 5. Makita nga ang mga non-metallic inclusions kay nag-una sa Al2O3 inclusions, nga nagpakita nga ang mga inklusyon mao ang nag-unang tinubdan sa mga liki tungod sa inklusyon cracking.
Figure 5 Energy Spectroscopy sa Non-metallic Inclusions
Panapos
(1) Ang pagpahimutang sa temperatura sa pagpainit sa 850 ℃ makapamenos sa gibag-on sa decarburized layer aron makunhuran ang epekto sa performance sa kakapoy.
(2) Ang limitasyon sa kakapoy sa pagsulay nga steel spin bending mao ang 760 MPa.
( 3) Ang pagsulay sa asero nga cracking sa non-metallic inclusions, nag-una Al2O3 mixture.
( 4) decarburization seryoso nga makunhuran ang kakapoy nga kinabuhi sa pagsulay nga asero, mas baga ang decarburization layer, mas ubos ang kakapoy nga kinabuhi.
Oras sa pag-post: Hun-21-2024