Ýadawlyk döwülmesini synlamak we döwülme mehanizmini seljermek üçin skanerleýji elektron mikroskopy ulanyldy; şol bir wagtyň özünde, dekarburizirlenen nusgalarda dürli temperaturalarda spin egilme ýadawlyk synagy geçirildi, bu synag polatynyň dekarburizasiýa bilen we dekarburizasiýasyz ýadawlyk ömrüni deňeşdirmek we dekarburizasiýanyň synag polatynyň ýadawlyk işine täsirini seljermek üçin ulanyldy. Netijeler gyzdyrma prosesinde oksidlenme we dekarburizasiýanyň bir wagtda bolmagy sebäpli, ikisiniň arasyndaky özara täsir, temperaturanyň ösmegi bilen doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygynyň artmagyna we soňra azalmagyna meýillidigini görkezýär, doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy 750 ℃-de iň ýokary 120 μm gymmatyna ýetýär we doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy 850 ℃-de iň pes 20 μm gymmatyna ýetýär we synag polatynyň ýadawlyk çägi takmynan 760 MPa we synag polatyndaky ýadawlyk döwülmeleriniň çeşmesi esasan Al2O3 metal däl goşulmalardyr; Dekarburizasiýa häsiýeti synag polatynyň ýadawlyk ömrüni ep-esli azaldýar, synag polatynyň ýadawlyk işine täsir edýär, dekarburizasiýa gatlagy näçe galyň bolsa, ýadawlyk ömrü şonça-da pes bolýar. Dekarburizasiýa gatlagynyň synag polatynyň ýadawlyk işine täsirini azaltmak üçin synag polatynyň optimal ýylylyk bilen işleme temperaturasy 850℃ derejesinde kesgitlenmelidir.
Gear awtoulagyň möhüm bölegidirÝokary tizlikde işleýändigi sebäpli, dişli çarhyň ýüzüniň tor bölegi ýokary berklige we aşynma garşylygyna eýe bolmaly, şeýle hem materialyň döwülmegine sebäp bolýan ýaryklaryň öňüni almak üçin diş köküniň yzygiderli gaýtalanýan ýük sebäpli gowy egilme ýadawlygy bolmaly. Barlaglar dekarburizasiýanyň metal materiallaryň aýlanma egilme ýadawlygy öndürijiligine täsir edýän möhüm faktordygyny we aýlanma egilme ýadawlygynyň öndürijiliginiň önümiň hiliniň möhüm görkezijisidigini görkezýär, şonuň üçin synag materialynyň dekarburizasiýa häsiýetini we aýlanma egilme ýadawlygyny öwrenmek zerurdyr.
Bu makalada, 20CrMnTi dişli polat ýüzüniň dekarburizasiýa synagynda ýylylyk bilen işleýän peçde, üýtgeýän kanunyň üýtgeýän kanunynda dürli gyzdyryş temperaturasyny seljermek; QBWP-6000J ýönekeý şöhle ýadawlyk synag maşynyny ulanyp, synag polat aýlanýan egilme ýadawlyk synagynda, synag polat ýadawlyk görkezijisini kesgitlemek we şol bir wagtyň özünde önümçilik prosesini gowulandyrmak, önümleriň hilini ýokarlandyrmak we makul maglumat bermek üçin synag polatynyň ýadawlyk görkezijisine dekarburizasiýanyň täsirini seljermek. Synag polat ýadawlyk görkezijisi aýlanýan egilme ýadawlyk synag maşyny tarapyndan kesgitlenýär.
1. Synag materiallary we usullary
20CrMnTi dişli polatdan ybarat bolan birlik üçin synag materialy, esasy himiki düzümi 1-nji tablisada görkezilişi ýaly. Dekarburizasiýa synagy: synag materialy F8 mm × 12 mm silindrik nusga hökmünde işlenip, ýüzi lekesiz ýagty bolmaly. Termoişleýiş peçleri 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1000 ℃ gyzdyrylyp, nusganyň içine salynýar we 1 sagat saklanýar, soňra otagyň temperaturasyna çenli howada sowadylýar. Nusganyň termoişleýişinden soň, 4% azot kislotasynyň spirt ergininiň eroziýasyny ulanmak bilen, synag polatynyň dekarburizasiýa gatlagyny synlamak üçin metallurgiýa mikroskopiýasyny ulanyp, dekarburizasiýa gatlagynyň çuňlugyny dürli temperaturalarda ölçeýär. Spin bükülme ýadawlyk synagy: synag materialy iki topar spin bükülme ýadawlyk nusgalaryny gaýtadan işlemegiň talaplaryna laýyklykda, birinji topar dekarburizasiýa synagyny geçirmeýär, ikinji topar dürli temperaturalarda dekarburizasiýa synagyny geçirýär. Spin bükülme ýadawlyk synag maşynyny ulanyp, iki topar synag polat spin bükülme ýadawlyk synagy üçin, synag polatlarynyň iki toparynyň ýadawlyk çägini kesgitlemek, synag polatlarynyň iki toparynyň ýadawlyk ömrüni deňeşdirmek, skanerleýji elektron mikroskop ýadawlyk döwülmegini synlamak, nusganyň döwülmeginiň sebäplerini seljermek, synag polatlarynyň ýadawlyk häsiýetlerine dekarburizasiýa täsirini öwrenmek.
1-nji tablisa Synag polatynyň himiki düzümi (massa paýy) agram %
Gyzdyryş temperaturasynyň dekarburizasiýa täsiri
Dürli gyzdyryş temperaturalarynda dekarburizasiýa guramagynyň morfologiýasy 1-nji suratda görkezilen. Suratdan görnüşi ýaly, temperatura 675 ℃ bolanda, nusganyň ýüzünde dekarburizasiýa gatlagy görünmeýär; temperatura 700 ℃-e ýetende, nusganyň ýüzünde dekarburizasiýa gatlagy peýda bolup başlady, inçe ferrit dekarburizasiýa gatlagy üçin; temperatura 725 ℃-e ýetende, nusganyň ýüzünde dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygy ep-esli artdy; 750 ℃ dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygy iň ýokary gymmatyna ýetýär, bu wagtda ferrit dänesi has arassa, iri bolýar; temperatura 800 ℃-e ýetende, dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygy ep-esli azalyp başlady, onuň galyňlygy 750 ℃-iň ýarysyna çenli düşdi; temperatura 850 ℃-e ýetmegi dowam edende we dekarburizasiýa galyňlygy 1-nji suratda görkezilen. 800 ℃-de, dekarburizasiýa gatlagynyň doly galyňlygy ep-esli azalyp başlady, onuň galyňlygy ýarysyna ýetende 750 ℃-e çenli düşdi; Temperatura 850 ℃ we ondan ýokary ýokarlananda, synag polatynyň doly dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygy azalýar, dekarburizasiýa gatlagynyň ýarysynyň galyňlygy doly dekarburizasiýa gatlagynyň morfologiýasy ýitip, ýarysynyň dekarburizasiýa gatlagynyň morfologiýasy kem-kemden aýrylýança kem-kemden artyp başlaýar. Temperaturanyň ýokarlanmagy bilen doly dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygynyň ilki artdyrylýandygyny we soňra azalýandygyny görmek bolýar, bu hadysanyň sebäbi gyzdyryş prosesinde nusganyň oksidlenme we dekarburizasiýa häsiýeti bilen baglanyşyklydyr, diňe dekarburizasiýa tizligi oksidlenme tizliginden has çalt bolanda dekarburizasiýa hadysasy ýüze çykýar. Gyzdyryşyň başynda doly dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygy temperatura ýokarlanmagy bilen kem-kemden artýar, doly dekarburizasiýa gatlagynyň galyňlygy iň ýokary derejä ýetýänçä, bu wagtda temperatura ýokarlanmagyny dowam etdirmek üçin nusganyň oksidlenme tizligi dekarburizasiýa tizliginden has çalt bolýar, bu bolsa doly dekarburizasiýa gatlagynyň artmagynyň öňüni alýar we aşaky meýil döredýär. Görülýän ýaly, 675 ~ 950 ℃ aralygynda, 750 ℃-de doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygynyň gymmaty iň uly, 850 ℃-de bolsa doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygynyň gymmaty iň kiçi, şonuň üçin synag polatynyň gyzdyryş temperaturasynyň 850 ℃ bolmagy maslahat berilýär.
Şekil 1. Dürli gyzdyryş temperaturalarynda 1 sagatlap saklanan synag polatynyň dekarburizirlenen gatlagynyň gistomorfologiýasy.
Ýarym dekarburizirlenen gatlak bilen deňeşdirilende, doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy materialyň häsiýetlerine has çynlakaý ýaramaz täsir edýär, ol materialyň mehaniki häsiýetlerini, ýagny berkligini, gatylygyny, aşynma garşylygyny we ýadawlyk çägini we ş.m. peseldýär, şeýle hem çatlamalara duýgurlygy ýokarlandyrýar, kebşirleme hiline täsir edýär we ş.m. Şonuň üçin doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygyny gözegçilikde saklamak önümiň işini gowulandyrmak üçin uly ähmiýete eýedir. 2-nji suratda doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygynyň temperatura bilen üýtgeme egrisi görkezilýär, bu bolsa doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygynyň üýtgemesini has aýdyň görkezýär. Suratdan doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygynyň 700℃-de diňe 34μm töweregidigini görmek bolýar; temperatura 725℃-e ýokarlananda, doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy 86 µm-e çenli ep-esli artýar, bu bolsa 700℃-de doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygyndan iki esse köp; Temperatura 750 ℃-e çenli ýokarlananda, doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy 750 ℃-e çenli ýokarlananda, doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy 120 μm iň ýokary gymmata ýetýär; temperatura ýokarlanmagy dowam edende, doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy 800 ℃-de 70 μm-e, soňra bolsa 850 ℃-de takmynan 20 μm iň pes gymmata çenli pese gaçmaga başlaýar.
Şekil 2 Dürli temperaturalarda doly dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygy
Dekarburizasiýanyň spin bükülmesinde ýadawlyk işine täsiri
Dekarburizasiýanyň ýazly polatlaryň ýadawlyk häsiýetlerine täsirini öwrenmek üçin iki topar spin egilme ýadawlyk synaglary geçirildi, birinji topar dekarburizasiýa edilmezden gönüden-göni ýadawlyk synagyny, ikinji topar bolsa şol bir stres derejesinde (810 MPa) dekarburizasiýadan soň ýadawlyk synagyny geçirdi we dekarburizasiýa prosesi 700-850 ℃ temperaturada 1 sagatlap geçirildi. Nusgalaryň birinji topary 2-nji tablisada görkezilen, bu ýazly polatlaryň ýadawlyk ömrüdir.
Birinji topar nusgalarynyň ýadawlyk möhleti 2-nji tablisada görkezilen. 2-nji tablisadan görnüşi ýaly, dekarburizasiýa edilmezden, synag polaty 810 MPa-da diňe 107 sikle sezewar edildi we hiç hili döwülme bolmady; dartgynlyk derejesi 830 MPa-dan geçende, käbir nusgalar döwülmäge başlady; dartgynlyk derejesi 850 MPa-dan geçende, ýadawlyk nusgalarynyň hemmesi döwüldi.
2-nji tablisa Dürli stres derejelerinde ýadawlyk durmuşy (dekarburizasiýasyz)
Ýadawlyk çägini kesgitlemek üçin, synag polatynyň ýadawlyk çägini kesgitlemek üçin topar usuly ulanylýar we maglumatlaryň statistik seljermesinden soň, synag polatynyň ýadawlyk çägi takmynan 760 MPa deňdir; synag polatynyň dürli dartgynlyklar astynda ýadawlyk ömrüni häsiýetlendirmek üçin, 3-nji suratda görkezilişi ýaly, SN egrisi çyzylýar. 3-nji suratdan görnüşi ýaly, dürli dartgynlylyk derejeleri dürli ýadawlyk ömrüne gabat gelýär, ýadawlyk ömrü 7 bolanda, bu 107 üçin siklleriň sanyna gabat gelýär, bu bolsa nusganyň bu şertlerde ýagdaýdan geçýändigini aňladýar, degişli dartgynlylyk gymmatyny ýadawlyk güýjüniň gymmaty, ýagny 760 MPa hökmünde takmynan hasaplap bolýar. S - N egrisiniň materialyň ýadawlyk ömrüni kesgitlemek üçin möhüm salgylanma gymmatyna eýedigini görmek bolýar.
3-nji surat Eksperimental polat aýlanýan egilme ýadawlyk synagynyň SN egrisi
Ikinji topar nusgalarynyň ýadawlyk ömrü 3-nji tablisada görkezilen. 3-nji tablisadan görnüşi ýaly, synag polat dürli temperaturalarda dekarburizasiýa edilenden soň, siklleriň sany aýdyň azalýar we olar 107-den köp bolýar we ähli ýadawlyk nusgalary döwülýär we ýadawlyk ömrü ep-esli azalýar. Ýokardaky dekarburizasiýa edilen gatlagyň galyňlygy bilen temperatura üýtgeme egrisiniň utgaşdyrylmagynda, 750 ℃ dekarburizasiýa edilen gatlagyň galyňlygy iň uly bolup, ýadawlyk ömrüniň iň pes bahasyna laýyk gelýär. 850 ℃ dekarburizasiýa edilen gatlagyň galyňlygy iň kiçi bolup, ýadawlyk ömrüniň bahasynyň deňeşdirme boýunça ýokarydygyna gabat gelýär. Dekarburizasiýa häsiýetiniň materialyň ýadawlyk öndürijiligini ep-esli peseldýändigini we dekarburizasiýa edilen gatlak näçe galyň bolsa, ýadawlyk ömrüniň şonça-da pes bolýandygyny görmek bolýar.
3-nji tablisa Dürli dekarburizasiýa temperaturalarynda ýadawlyk ömrü (560 MPa)
Nusganyň ýadawlyk döwülmesiniň morfologiýasy skanerleýji elektron mikroskopy arkaly syn edildi, 4-nji suratda görkezilişi ýaly. 4(a) suratda çatlak çeşmesiniň meýdany üçin, suratda ýadawlygyň çeşmesini tapmak üçin ýadawlyk ýaýynyň aýdyň görünýändigini görmek bolýar, çatlak çeşmesinde "balyk gözü" metal däl goşulmalar, goşulmalar aňsatlyk bilen stress konsentrasiýasyna sebäp bolýar, bu bolsa ýadawlyk döwülmelerine getirýär; 4(b) suratda çatlak giňelme meýdanynyň morfologiýasy üçin, aýdyň ýadawlyk zolaklaryny görmek bolýar, derýa ýaly paýlanyş bolup, ýarym-dissosiatiw döwülmä degişlidir, çatlaklar giňelýär we ahyrsoňy döwülmäge getirýär. 4(b) suratda çatlak giňelme meýdanynyň morfologiýasy görkezilýär, aýdyň ýadawlyk zolaklaryny görmek bolýar, derýa ýaly paýlanyş görnüşinde, ýarym-dissosiatiw döwülmä degişlidir we çatlaklaryň yzygiderli giňelmegi bilen, ahyrsoňy döwülmäge getirýär.
Ýadawlyk döwülmesiniň analizi
Şekil 4 Eksperimental polatlaryň ýadawlyk döwülme ýüzüniň SEM morfologiýasy
4-nji suratdaky goşulmalaryň görnüşini kesgitlemek üçin energiýa spektriniň düzüminiň seljermesi geçirildi we netijeleri 5-nji suratda görkezilýär. Metall däl goşulmalaryň esasan Al2O3 goşulmalarydygyny görmek bolýar, bu bolsa goşulmalaryň goşulmalaryň çatlamagy sebäpli döreýän çatlamalaryň esasy çeşmesidigini görkezýär.
5-nji surat Metall däl goşulmalaryň energiýa spektroskopiýasy
Netije çykaryň
(1) Gyzdyryş temperaturasyny 850 ℃-de ýerleşdirmek, dekarburizirlenen gatlagyň galyňlygyny iň pes derejä düşürer we ýadawlyk işine täsirini azaldar.
(2) Synag polat aýlanyşynyň egilmeginiň ýadawlyk çägi 760 MPa.
(3) Esasan Al2O3 garyndysynda metal däl goşulmalarda polat çatlamagynyň synagy.
(4) dekarburizasiýa synag polatynyň ýadawlyk ömrüni çynlakaý azaldýar, dekarburizasiýa gatlagy näçe galyň bolsa, ýadawlyk ömrü şonça-da az bolýar.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 21-nji iýuny
