Vad är effekten av värmebehandling för att förbättra utmattningshållfastheten hos bultar?

Utmattningsstyrkan hosbultarhar alltid varit ett problem. Data visar att det mesta av fel på bultar orsakas av utmattningsskador och det finns nästan inga tecken på utmattningsskador, så stora olyckor kan lätt inträffa när utmattningsskador uppstår. Värmebehandling kan optimera prestandan hos fästmaterial och förbättra deras utmattningshållfasthet. Med tanke på de allt högre användningskraven för höghållfasta bultar är det ännu viktigare att förbättra utmattningshållfastheten hos bultmaterial genom värmebehandling.

Effekten av värmebehandling på att förbättra utmattningshållfastheten hos bultar.

Initieringen av utmattningssprickor i material.

Platsen där utmattningssprickor först börjar kallas utmattningskällan. Utmattningskällan är mycket känslig för bultens mikrostruktur och kan initiera utmattningssprickor i mycket liten skala, vanligtvis inom 3 till 5 kornstorlekar. Bultens ytkvalitetsproblem är den huvudsakliga utmattningskällan och den mesta utmattningen börjar från bultens yta eller underyta. Ett stort antal dislokationer och vissa legeringselement eller föroreningar i bultmaterialets kristall, såväl som skillnader i korngränshållfasthet, är alla faktorer som kan leda till att utmattningssprickor uppstår. Studier har visat att utmattningssprickor är benägna att uppstå på följande platser: korngränser, ytinneslutningar eller andrafaspartiklar och hålrum. Dessa platser är alla relaterade till materialets komplexa och föränderliga mikrostruktur. Om mikrostrukturen kan förbättras efter värmebehandling kan utmattningshållfastheten hos bultmaterialet förbättras i viss utsträckning.

Effekt av avkolning på utmattningshållfasthet.

Avkolning på bultens yta kommer att minska bultens ythårdhet och slitstyrka efter härdning och avsevärt minska bultens utmattningshållfasthet. GB/T3098.1-standarden innehåller ett avkolningstest för bultprestanda och specificerar det maximala avkolningsskiktets djup. En stor mängd litteratur visar att på grund av felaktig värmebehandling avkolas bultens yta och ytkvaliteten reduceras, vilket minskar dess utmattningshållfasthet. När man analyserade orsaken till brottet på den höghållfasta bulten i 42CrMoA vindturbinen, fann man att avkolningsskiktet fanns vid föreningspunkten mellan huvudet och stången. Fe3C kan reagera med O2, H2O och H2 vid höga temperaturer, vilket resulterar i en minskning av Fe3C inuti bultmaterialet, vilket ökar ferritfasen i bultmaterialet, minskar bultmaterialets styrka och orsakar lätt mikrosprickor. Att kontrollera uppvärmningstemperaturen under värmebehandlingsprocessen och anta kontrollerad atmosfärsskyddsuppvärmning kan lösa detta problem väl.

Effekt av värmebehandling på utmattningsstyrka.

När man analyserar utmattningsstyrkan avbultar, visade det sig att förbättring av den statiska lastbärande kapaciteten hos bultar kan uppnås genom att öka hårdheten, medan förbättrad utmattningshållfasthet inte kan uppnås genom att öka hårdheten. Eftersom hackspänningen hos bultar kommer att orsaka högre spänningskoncentration, kan en ökning av hårdheten hos prover utan spänningskoncentration förbättra deras utmattningshållfasthet.

Hårdhet är en indikator på hårdheten hos metallmaterial och är materialens förmåga att motstå trycket från hårdare föremål än det. Hårdheten återspeglar också styrkan och plasticiteten hos metallmaterial. Spänningskoncentrationen på bultarnas yta kommer att minska dess ythållfasthet. När den utsätts för alternerande dynamiska belastningar kommer mikrodeformations- och återhämtningsprocesser att fortsätta att inträffa vid koncentrationsstället för hackspänningen, och spänningen den utsätts för är mycket större än på platsen utan spänningskoncentration, vilket lätt kan leda till utmattningssprickor .

Fästelement förbättrar sin mikrostruktur genom värmebehandling och härdning och har utmärkta omfattande mekaniska egenskaper. De kan förbättra utmattningshållfastheten hos bultmaterial, rimligtvis kontrollera kornstorleken för att säkerställa slagarbete vid låg temperatur och även erhålla högre slagseghet. Rimlig värmebehandling kan förfina korn och förkorta avståndet mellan korngränserna för att förhindra utmattningssprickor. Om det finns en viss mängd morrhår eller andrafaspartiklar inuti materialet, kan dessa tillsatta faser förhindra att det kvarhållna glidbandet glider i viss utsträckning och därigenom förhindra initiering och expansion av mikrosprickor.

Slutsats

Utmattningssprickor initieras alltid vid den svagaste länken i materialet.Bultarär benägna att få sprickor på grund av yt- eller underjordsdefekter. Fasthållna glidband, korngränser, ytinneslutningar eller andrafaspartiklar och hålrum är benägna att uppstå inuti materialet eftersom dessa platser är benägna att utsättas för spänningskoncentration.

Värmebehandling har stor inverkan på utmattningshållfastheten hos bultmaterial. Under värmebehandlingsprocessen bör värmebehandlingsprocessen bestämmas specifikt enligt bultens prestanda. Den initiala utmattningssprickan orsakas av spänningskoncentration orsakad av mikroskopiska strukturella defekter i bultmaterialet. Värmebehandling är en metod för att optimera fästelementsstrukturen, vilket kan förbättra utmattningsprestandan hos bultmaterialet i viss utsträckning och öka produktens livslängd. På lång sikt kan det spara resurser och överensstämma med strategin för hållbar utveckling