Waarom kan het verminderen van het zuurstofgehalte de levensduur van lagerstaal niet verbeteren? Na analyse wordt aangenomen dat de reden hiervoor is dat nadat de hoeveelheid oxide-insluitingen is verminderd, de overmaat sulfide een ongunstige factor wordt die de vermoeiingslevensduur van staal beïnvloedt. Alleen door tegelijkertijd het gehalte aan oxiden en sulfiden te verminderen, kan het materiaalpotentieel volledig worden benut en kan de levensduur van lagerstaal aanzienlijk worden verbeterd.
Welke factoren zullen de levensduur van lagerstaal beïnvloeden? De bovengenoemde problemen worden als volgt geanalyseerd:
1. Het effect van nitriden op de levensduur van vermoeiing
Sommige wetenschappers hebben erop gewezen dat wanneer stikstof aan het staal wordt toegevoegd, de volumefractie van nitriden afneemt. Dit komt door de vermindering van de gemiddelde grootte van de insluitsels in het staal. Beperkt door de technologie wordt er nog steeds een aanzienlijk aantal insluitingsdeeltjes kleiner dan 0,2 inch geteld. Juist het bestaan van deze kleine nitridedeeltjes heeft een directe impact op de vermoeiingslevensduur van lagerstaal. Ti is een van de sterkste elementen om nitriden te vormen. Het heeft een klein soortelijk gewicht en is gemakkelijk te drijven. Een deel van Ti blijft in het staal achter en vormt meerhoekige insluitsels. Dergelijke insluitsels veroorzaken waarschijnlijk lokale spanningsconcentraties en vermoeiingsscheuren, dus het is noodzakelijk om het optreden van dergelijke insluitsels te beheersen.
De testresultaten laten zien dat het zuurstofgehalte in het staal is teruggebracht tot minder dan 20 ppm, het stikstofgehalte is verhoogd, de grootte, het type en de verdeling van niet-metalen insluitsels zijn verbeterd en de stabiele insluitsels aanzienlijk zijn verminderd. Hoewel de nitridedeeltjes in het staal toenemen, zijn de deeltjes erg klein en worden ze in verspreide toestand verdeeld op de korrelgrens of binnen de korrel, wat een gunstige factor wordt, zodat de sterkte en taaiheid van het lagerstaal goed op elkaar zijn afgestemd. en de hardheid en sterkte van het staal worden aanzienlijk vergroot. Vooral het verbeteringseffect van de contactvermoeidheidslevensduur is objectief.
2. Het effect van oxiden op de levensduur van vermoeiing
Het zuurstofgehalte in staal is een belangrijke factor die het materiaal beïnvloedt. Hoe lager het zuurstofgehalte, hoe hoger de zuiverheid en hoe langer de bijbehorende nominale levensduur. Er bestaat een nauw verband tussen het zuurstofgehalte in staal en oxiden. Tijdens het stollingsproces van gesmolten staal vormt de opgeloste zuurstof van aluminium, calcium, silicium en andere elementen oxiden. Het gehalte aan oxide-insluitsels is een functie van zuurstof. Naarmate het zuurstofgehalte afneemt, zullen de oxide-insluitsels afnemen; het stikstofgehalte is hetzelfde als het zuurstofgehalte en heeft ook een functionele relatie met het nitride, maar omdat het oxide meer verspreid is in het staal, speelt het dezelfde rol als het steunpunt van het carbide. Het heeft dus geen destructief effect op de vermoeiingslevensduur van staal.
Vanwege het bestaan van oxiden vernietigt staal de continuïteit van de metaalmatrix, en omdat de uitzettingscoëfficiënt van oxiden kleiner is dan de uitzettingscoëfficiënt van de dragende staalmatrix, is het bij blootstelling aan wisselende spanning gemakkelijk om spanningsconcentratie te genereren en te worden de oorsprong van metaalmoeheid. Het grootste deel van de spanningsconcentratie vindt plaats tussen oxiden, puntinsluitsels en de matrix. Wanneer de spanning een voldoende grote waarde bereikt, zullen er scheuren ontstaan, die snel zullen uitzetten en vernietigen. Hoe lager de plasticiteit van de insluitsels en hoe scherper de vorm, hoe groter de spanningsconcentratie.
3. Het effect van sulfide op de levensduur van vermoeidheid
Bijna het gehele zwavelgehalte in staal bestaat in de vorm van sulfiden. Hoe hoger het zwavelgehalte in het staal, hoe hoger het sulfidegehalte in het staal. Omdat het sulfide echter goed omgeven kan worden door het oxide, wordt de invloed van het oxide op de vermoeiingslevensduur verminderd, zodat de invloed van het aantal insluitsels op de vermoeiingslevensduur niet Absoluut gerelateerd is aan de aard, omvang en verdeling van de insluitsels. Hoe zekerder de insluitsels zijn, hoe lager de levensduur van vermoeiing moet zijn, en andere beïnvloedende factoren moeten uitgebreid in overweging worden genomen. In lagerstaal worden sulfiden in een fijne vorm verspreid en verdeeld, en gemengd met oxide-insluitingen, die zelfs met metallografische methoden moeilijk te identificeren zijn. Experimenten hebben bevestigd dat op basis van het oorspronkelijke proces het verhogen van de hoeveelheid Al een positief effect heeft op het reduceren van oxiden en sulfiden. Dit komt omdat Ca een vrij sterk ontzwavelingsvermogen heeft. Insluitsels hebben weinig effect op de sterkte, maar zijn schadelijker voor de taaiheid van het staal, en de mate van schade hangt af van de sterkte van het staal.
Xiao Jimei, een bekende expert, wees erop dat insluitsels in staal een brosse fase zijn: hoe hoger de volumefractie, hoe lager de taaiheid; hoe groter de omvang van de insluitsels, hoe sneller de taaiheid afneemt. Voor de taaiheid van de splitsingsbreuk geldt: hoe kleiner de grootte van de insluitsels en hoe kleiner de afstand tussen de insluitsels, hoe harder niet alleen niet afneemt, maar ook toeneemt. Het is minder waarschijnlijk dat splijtbreuk optreedt, waardoor de splijtbreuksterkte toeneemt. Iemand heeft een speciale test gedaan: de twee partijen staal A en B behoren tot dezelfde staalsoort, maar de insluitsels in beide partijen zijn verschillend.
Na de warmtebehandeling bereikten de twee batches staal A en B dezelfde treksterkte van 95 kg/mm', en waren de vloeisterktes van staal A en B hetzelfde. Qua rek en oppervlaktereductie is B-staal iets lager dan A-staal nog steeds in aanmerking komt. Na de vermoeiingstest (rotatiebuigen) is gebleken dat: staal een materiaal met een lange levensduur is en een hoge vermoeiingsgrens heeft; B is een materiaal met een korte levensduur en een lage vermoeidheidsgrens. Wanneer de cyclische spanning van het staalmonster iets hoger is dan de vermoeidheidslimiet van A-staal, is de levensduur van B-staal slechts 1/10 van die van A-staal. De insluitsels in staal A en B zijn oxiden. In termen van de totale hoeveelheid insluitsels is de zuiverheid van staal A slechter dan die van staal B, maar de oxidedeeltjes van staal A zijn even groot en gelijkmatig verdeeld; staal B bevat enkele insluitsels van grote deeltjes en de verdeling is niet uniform. . Dit toont volledig aan dat het standpunt van de heer Xiao Jimei juist is.
Posttijd: 25 juli 2022