Якостта на умора нависокоякостни болтовевинаги е бил важен въпрос. Данните показват, че повечето повреди на болтове с висока якост са причинени от повреда от умора и почти няма признаци на болтове по време на повреда от умора, така че има вероятност да възникнат големи аварии, когато настъпи повреда от умора.
И така, може ли термичната обработка да подобри работата на крепежните материали? Колко може да увеличи якостта си на умора? С оглед на нарастващите изисквания за използване на болтове с висока якост, още по-важно е да се подобри якостта на умора на материалите на болтовете чрез термична обработка.
1. Пукнатини от умора на материала на болтове с висока якост:
Мястото, където умората започва да се пропуква, се нарича източник на умора. Източникът на умора е много чувствителен към микроструктурата на болтовете и може да инициира пукнатини от умора в много малък мащаб. Обикновено в рамките на 3 до 5 размера на зърното качеството на повърхността на болта е основният източник на умора и по-голямата част от умората започва от повърхността или под повърхността на болта. Голям брой дислокации и някои легиращи елементи или примеси в кристала на материала на болта и разликите в якостта на границите на зърната, тези фактори могат да доведат до започване на пукнатини от умора. Проучванията показват, че пукнатините от умора са склонни да се появят по границите на зърната, повърхностни включвания или частици от втора фаза и кухини, всички от които са свързани със сложната и променлива микроструктура на материалите. Ако микроструктурата може да бъде подобрена след топлинна обработка, якостта на умора на материала на болта може да бъде подобрена до известна степен.
2. Влияние на термичната обработка върху якостта на умора
При анализ на якостта на умора наболтове, е установено, че подобряването на капацитета за статично натоварване на болтовете може да бъде постигнато чрез увеличаване на твърдостта, но подобряването на якостта на умора не може да бъде постигнато чрез увеличаване на твърдостта. Тъй като напрежението на прореза на болта ще причини голяма концентрация на напрежение, увеличаването на твърдостта на образеца без концентрация на напрежение може да подобри неговата якост на умора. Твърдостта е индекс за измерване на мекотата и твърдостта на металните материали и е способността на материалите да устояват на проникването на обекти, по-твърди от него. Нивото на твърдост също отразява здравината и пластичността на металните материали. Концентрацията на напрежение върху повърхността на болта ще намали повърхностната му якост. Когато е подложен на редуващи се динамични натоварвания, процесът на микродеформация и възстановяване ще продължи да се случва в частта с концентрация на напрежението на прореза, а напрежението, което получава, е много по-голямо от това на частта без концентрация на напрежение, така че е лесно да се водят до образуване на пукнатини от умора.
3. Влияние на обезвъглеродяването върху якостта на умора
Обезвъглеродяването на повърхността на болта ще намали твърдостта на повърхността и устойчивостта на износване на болта след закаляване и значително ще намали якостта на умора на болта. В стандарта GB/T3098.1 има тест за обезвъглеродяване за ефективност на болта и е посочена максималната дълбочина на обезвъглеродяване. Голям брой литературни източници показват, че поради неправилна термична обработка повърхностното обезвъглеродяване и качеството на повърхността на болтовете се влошават, като по този начин се намалява тяхната якост на умора. При анализиране на причината за счупване на болтове с висока якост във вятърни турбини от 42CrMoA беше установено, че има обезвъглеродяващ слой на кръстовището на главата и пръта. Fe3C може да реагира с O2, H2O и H2 при висока температура, което води до намаляване на Fe3C вътре в материала на болта, като по този начин увеличава феритната фаза на материала на болта, намалявайки здравината на материала на болта и лесно причинявайки микропукнатини. Контролирането на температурата на нагряване в процеса на топлинна обработка и използването на контролирана атмосфера за защита на нагряването може да реши добре този проблем.
Крепежните елементи подобряват микроструктурата чрез термична обработка и темпериране и имат отлични всеобхватни механични свойства, които могат да подобрят якостта на умора на материалите на болтовете, разумно да контролират размера на зърното, за да осигурят енергия на удар при ниска температура и могат също да получат висока якост на удар. Разумната топлинна обработка пречиства зърната и скъсява разстоянието до границата на зърното, за да предотврати появата на пукнатини от умора. Ако има известно количество мустаци или вторични частици вътре в материала, тези добавени фази могат да предотвратят приплъзването на жителите до известна степен. Плъзгането на лентата предотвратява възникването и разпространението на микропукнатини.
Термичната обработка има голямо влияние върху якостта на умора на болтовите материали. По време на процеса на топлинна обработка процесът на топлинна обработка трябва да се определи в съответствие с производителността на болта. Генерирането на първоначални пукнатини от умора се причинява от концентрацията на напрежение, причинена от дефектите в микроструктурата на материала на болта. Топлинната обработка е метод за оптимизиране на структурата на крепежните елементи, който може да подобри до известна степен характеристиките на умора на болтовите материали и да подобри живота на продуктите. В дългосрочен план може да спести ресурси и да съответства на стратегията за устойчиво развитие.
