Gigamit ang scanning electron microscope aron maobserbahan ang fatigue fracture ug masusi ang mekanismo sa fracture; sa samang higayon, gihimo ang spin bending fatigue test sa mga decarburized specimen sa lain-laing temperatura aron itandi ang fatigue life sa test steel nga adunay ug walay decarburization, ug aron masusi ang epekto sa decarburization sa fatigue performance sa test steel. Ang mga resulta nagpakita nga, tungod sa dungan nga paglungtad sa oxidation ug decarburization sa proseso sa pagpainit, ang interaksyon tali sa duha, nga miresulta sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer uban sa pagtubo sa temperatura nagpakita og trend sa pagtaas ug dayon pagkunhod, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized layer moabot sa maximum nga kantidad nga 120 μm sa 750 ℃, ug ang gibag-on sa hingpit nga decarburized layer moabot sa minimum nga kantidad nga 20 μm sa 850 ℃, ug ang fatigue limit sa test steel mga 760 MPa, ug ang tinubdan sa fatigue cracks sa test steel kasagaran Al2O3 non-metallic inclusions; Ang kinaiya sa decarburization makapakunhod pag-ayo sa kinabuhi sa kakapoy sa test steel, nga makaapekto sa performance sa kakapoy sa test steel, kon mas baga ang decarburization layer, mas mubu ang kinabuhi sa kakapoy. Aron makunhuran ang epekto sa decarburization layer sa performance sa kakapoy sa test steel, ang labing maayo nga temperatura sa heat treatment sa test steel kinahanglan nga ibutang sa 850℃.
Ang gear usa ka importante nga bahin sa sakyanan,tungod sa operasyon sa taas nga tulin, ang meshing nga bahin sa nawong sa gear kinahanglan nga adunay taas nga kusog ug resistensya sa abrasion, ug ang gamot sa ngipon kinahanglan nga adunay maayo nga bending fatigue performance tungod sa kanunay nga balik-balik nga karga, aron malikayan ang mga liki nga mosangpot sa pagkabali sa materyal. Gipakita sa panukiduki nga ang decarburization usa ka hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa spin bending fatigue performance sa mga materyales nga metal, ug ang spin bending fatigue performance usa ka hinungdanon nga timailhan sa kalidad sa produkto, busa kinahanglan nga tun-an ang pamatasan sa decarburization ug spin bending fatigue performance sa test material.
Niini nga papel, ang heat treatment furnace sa 20CrMnTi gear steel surface decarburization test, nag-analisar sa lain-laing temperatura sa pagpainit sa test steel decarburization layer depth sa nag-usab-usab nga balaod; gamit ang QBWP-6000J simple beam fatigue testing machine sa test steel rotary bending fatigue test, pagtino 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 produksiyon aron mapaayo ang proseso sa produksiyon, mapalambo ang kalidad sa mga produkto ug makahatag og makatarunganon nga reperensya. Ang test steel fatigue performance gitino sa spin bending fatigue test machine.
1. Mga materyales ug pamaagi sa pagsulay
Ang materyal sa pagsulay alang sa usa ka yunit aron makahatag og 20CrMnTi gear steel, ang pangunang kemikal nga komposisyon sama sa gipakita sa Table 1. Pagsulay sa decarburization: ang materyal sa pagsulay giproseso ngadto sa Ф8 mm × 12 mm nga cylindrical specimen, ang nawong kinahanglan nga hayag nga walay mga lama. Ang heat treatment furnace gipainit sa 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1,000 ℃, ngadto sa specimen ug gihuptan sulod sa 1 ka oras, ug dayon gipabugnaw sa hangin ngadto sa temperatura sa kwarto. Human sa heat treatment sa specimen pinaagi sa pag-set, paggaling ug pagpasinaw, nga adunay 4% nga nitric acid alcohol solution erosion, ang paggamit sa metallurgical microscopy aron maobserbahan ang test steel decarburization layer, nga nagsukod sa giladmon sa decarburization layer sa lain-laing temperatura. Pagsulay sa kakapoy sa spin bending: ang materyal sa pagsulay sumala sa mga kinahanglanon sa pagproseso sa duha ka grupo sa mga specimen sa kakapoy sa spin bending, ang unang grupo wala magpahigayon og decarburization test, ang ikaduhang grupo sa decarburization test sa lain-laing temperatura. Gamit ang spin bending fatigue testing machine, ang duha ka grupo sa test steel para sa spin bending fatigue testing, pagtino sa fatigue limit sa duha ka grupo sa test steel, pagtandi sa fatigue life sa duha ka grupo sa test steel, paggamit og scanning electron microscope fatigue fracture observation, pag-analisar sa mga hinungdan sa pagkabali sa specimen, aron masusi ang epekto sa decarburization sa fatigue properties sa test steel.
Talaan 1 Kemikal nga komposisyon (mass fraction) sa test steel wt%
Epekto sa temperatura sa pagpainit sa decarburization
Ang morpolohiya sa organisasyon sa decarburization ubos sa lain-laing temperatura sa pagpainit gipakita sa Fig. 1. Sama sa makita sa hulagway, kung ang temperatura 675 ℃, ang nawong sa sample dili makita nga decarburization layer; kung ang temperatura mosaka sa 700 ℃, ang nawong sa sample decarburization layer magsugod sa pagpakita, alang sa nipis nga ferrite decarburization layer; sa pagsaka sa temperatura ngadto sa 725 ℃, ang gibag-on sa nawong sa sample decarburization layer misaka pag-ayo; ang gibag-on sa 750 ℃ decarburization layer moabot sa pinakataas nga kantidad niini, niining panahona, ang lugas sa ferrite mas klaro ug baga; kung ang temperatura mosaka sa 800 ℃, ang gibag-on sa decarburization layer magsugod sa pagkunhod pag-ayo, ang gibag-on niini nahulog sa katunga sa 750 ℃; kung ang temperatura magpadayon sa pagsaka sa 850 ℃ ug ang gibag-on sa decarburization gipakita sa Fig. 1. 800 ℃, ang gibag-on sa tibuok decarburization layer nagsugod sa pagkunhod pag-ayo, ang gibag-on niini nahulog sa 750 ℃ kung katunga; Kon ang temperatura magpadayon sa pagsaka ngadto sa 850 ℃ pataas, ang gibag-on sa test steel full decarburization layer magpadayon sa pagkunhod, ang gibag-on sa katunga sa decarburization layer hinay-hinay nga misaka hangtod nga ang morphology sa full decarburization layer mawala, ang morphology sa katunga sa decarburization layer anam-anam nga moklaro. Makita nga ang gibag-on sa fully decarburized layer una nga misaka ug dayon mikunhod uban sa pagtaas sa temperatura, ang hinungdan niini nga panghitabo tungod sa sample sa proseso sa pagpainit sa samang higayon ang oksihenasyon ug decarburization nga kinaiya, lamang kon ang decarburization rate mas paspas kay sa speed sa oxidation makita ang decarburization phenomenon. Sa pagsugod sa pagpainit, ang gibag-on sa fully decarburized layer anam-anam nga motaas uban sa pagtaas sa temperatura hangtod nga ang gibag-on sa fully decarburized layer makaabot sa maximum nga bili, niining panahona aron padayon nga mapataas ang temperatura, ang specimen oxidation rate mas paspas kay sa decarburization rate, nga makapugong sa pagtaas sa fully decarburized layer, nga moresulta sa paubos nga trend. Makita nga, sulod sa range nga 675 ～950 ℃, ang bili sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer sa 750 ℃ mao ang pinakadako, ug ang bili sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer sa 850 ℃ mao ang pinakagamay, busa, ang temperatura sa pagpainit sa test steel girekomenda nga 850 ℃.
Fig.1 Histomorphology sa decarburized layer sa test steel nga gihuptan sa lain-laing temperatura sa pagpainit sulod sa 1 ka oras
Kon itandi sa semi-decarburized layer, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized layer adunay mas seryoso nga negatibo nga epekto sa mga kabtangan sa materyal, kini makapakunhod pag-ayo sa mekanikal nga mga kabtangan sa materyal, sama sa pagkunhod sa kusog, katig-a, resistensya sa pagkaguba ug limitasyon sa kakapoy, ug uban pa, ug nagdugang usab sa pagkasensitibo sa mga liki, nga makaapekto sa kalidad sa welding ug uban pa. Busa, ang pagkontrol sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer adunay dakong importansya aron mapaayo ang performance sa produkto. Gipakita sa Figure 2 ang variation curve sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer uban sa temperatura, nga nagpakita sa kalainan sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer nga mas klaro. Makita gikan sa figure nga ang gibag-on sa hingpit nga decarburized layer mga 34μm lamang sa 700℃; sa pagsaka sa temperatura ngadto sa 725 ℃, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized layer motaas pag-ayo ngadto sa 86 μm, nga labaw pa sa duha ka pilo sa gibag-on sa hingpit nga decarburized layer sa 700 ℃; Kon ang temperatura motaas ngadto sa 750 ℃, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized nga layer mosaka sa 750℃, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized nga layer moabot sa pinakataas nga kantidad nga 120 μm; samtang ang temperatura padayon nga mosaka, ang gibag-on sa hingpit nga decarburized nga layer magsugod sa pagkunhod pag-ayo, ngadto sa 70 μm sa 800℃, ug dayon ngadto sa minimum nga kantidad nga mga 20μm sa 850℃.
Hulagway 2 Gibag-on sa hingpit nga decarburized nga layer sa lainlaing mga temperatura
Epekto sa decarburization sa performance sa kakapoy sa spin bending
Aron tun-an ang epekto sa decarburization sa mga kinaiya sa kakapoy sa spring steel, duha ka grupo sa spin bending fatigue tests ang gihimo, ang unang grupo direktang nag-fatigue testing nga walay decarburization, ug ang ikaduhang grupo nag-fatigue testing human sa decarburization sa parehas nga stress level (810 MPa), ug ang proseso sa decarburization gihimo sa 700-850 ℃ sulod sa 1 ka oras. Ang unang grupo sa mga specimen gipakita sa Table 2, nga mao ang fatigue life sa spring steel.
Ang kinabuhi sa kakapoy sa unang grupo sa mga ispesimen gipakita sa Talaan 2. Sama sa makita sa Talaan 2, nga walay decarburization, ang test steel gipailalom lamang sa 107 ka siklo sa 810 MPa, ug walay bali nga nahitabo; sa dihang ang lebel sa stress milapas sa 830 MPa, ang pipila sa mga ispesimen nagsugod sa pagkabali; sa dihang ang lebel sa stress milapas sa 850 MPa, ang tanang ispesimen sa kakapoy nabali tanan.
Talaan 2 Kinabuhi sa kakapoy ubos sa lain-laing lebel sa stress (walay decarburization)
Aron mahibal-an ang limitasyon sa kakapoy, gigamit ang pamaagi sa grupo aron mahibal-an ang limitasyon sa kakapoy sa test steel, ug pagkahuman sa istatistikal nga pag-analisar sa datos, ang limitasyon sa kakapoy sa test steel mga 760 MPa; aron mailhan ang kinabuhi sa kakapoy sa test steel ubos sa lainlaing mga stress, ang SN curve gi-plot, sama sa gipakita sa Figure 3. Sama sa makita sa Figure 3, ang lainlaing lebel sa stress katumbas sa lainlaing kinabuhi sa kakapoy, kung ang kinabuhi sa kakapoy nga 7, katumbas sa gidaghanon sa mga siklo alang sa 107, nga nagpasabut nga ang specimen ubos sa kini nga mga kondisyon moagi sa estado, ang katugbang nga kantidad sa stress mahimong mabanabana ingon ang kantidad sa kusog sa kakapoy, nga mao, 760 MPa. Makita nga ang S - N curve hinungdanon alang sa pagtino sa kinabuhi sa kakapoy sa materyal adunay usa ka hinungdanon nga kantidad sa pakisayran.
Hulagway 3 SN curve sa eksperimental nga steel rotary bending fatigue test
Ang kinabuhi sa kakapoy sa ikaduhang grupo sa mga specimen gipakita sa Table 3. Sama sa makita sa Table 3, human sa pagsulay nga asero nga gi-decarburize sa lain-laing temperatura, ang gidaghanon sa mga siklo klaro nga mikunhod, ug kini labaw pa sa 107, ug ang tanang mga specimen sa kakapoy nabali, ug ang kinabuhi sa kakapoy mikunhod pag-ayo. Kon iuban sa gibag-on sa decarburized layer sa ibabaw uban sa kurba sa pagbag-o sa temperatura, ang 750 ℃ gibag-on sa decarburized layer mao ang pinakadako, nga katumbas sa labing ubos nga bili sa kinabuhi sa kakapoy. Ang 850 ℃ gibag-on sa decarburized layer mao ang pinakagamay, nga katumbas sa bili sa kinabuhi sa kakapoy medyo taas. Makita nga ang kinaiya sa decarburization dako nga makapakunhod sa performance sa kakapoy sa materyal, ug kon mas baga ang decarburized layer, mas ubos ang kinabuhi sa kakapoy.
Talaan 3 Kinabuhi sa kakapoy sa lain-laing temperatura sa decarburization (560 MPa)
Ang morphology sa fatigue fracture sa specimen naobserbahan pinaagi sa scanning electron microscope, sama sa gipakita sa Fig. 4. Sa Figure 4(a) para sa crack source area, makita ang klaro nga fatigue arc sa figure, base sa fatigue arc, makita ang source sa crack para sa "fish-eye" non-metallic inclusions, ang mga inclusions dali nga hinungdan sa stress concentration, nga moresulta sa fatigue cracks; sa Fig. 4(b) para sa morphology sa crack extension area, makita ang klaro nga fatigue stripes, nga susama sa river distribution, nahisakop sa quasi-dissociative fracture, diin ang mga liki molapad, nga sa ngadto-ngadto mosangpot sa bali. Gipakita sa Figure 4(b) ang morphology sa crack expansion area, makita ang klaro nga fatigue streaks, sa porma sa river-like distribution, nga nahisakop sa quasi-dissociative fracture, ug uban sa padayon nga paglapad sa mga liki, nga sa ngadto-ngadto mosangpot sa bali.
Pag-analisar sa bali sa kakapoy
Hulagway 4 SEM nga morpolohiya sa nawong sa pagkabali sa kakapoy sa eksperimental nga asero
Aron mahibal-an ang klase sa mga inklusyon sa Fig. 4, gihimo ang pag-analisa sa komposisyon sa energy spectrum, ug ang mga resulta gipakita sa Fig. 5. Makita nga ang mga dili-metal nga inklusyon kasagaran mga inklusyon sa Al2O3, nga nagpakita nga ang mga inklusyon mao ang pangunang tinubdan sa mga liki nga gipahinabo sa pagliki sa mga inklusyon.
Hulagway 5 Espektroskopiya sa Enerhiya sa mga Dili-metal nga Inklusyon
Katapusan
(1) Ang pagpahimutang sa temperatura sa pagpainit sa 850 ℃ makapakunhod sa gibag-on sa decarburized layer aron makunhuran ang epekto sa performance sa fatigue.
(2) Ang limitasyon sa kakapoy sa pagsulay sa pagtuyok sa asero kay 760 MPa.
(3) Ang pagsulay sa pagliki sa asero sa mga dili-metal nga inklusyon, kasagaran ang sagol nga Al2O3.
(4) Ang decarburization seryosong mokunhod sa kinabuhi sa kakapoy sa test steel, kon mas baga ang decarburization layer, mas mubu ang kinabuhi sa kakapoy.
Oras sa pag-post: Hunyo-21-2024
