Სიძლიერის კარბონული მასალის ტუბი სამი ძირითადი მექანიკური თვისება: გამჭიდროების გამძლეობა, გამძლეობა და სიმტკიცე. როდესაც ვსაუბრობთ გამჭიდროების სიძლიერეზე, ძირითადად ვხედავთ, თუ რა ძალას გაუძლებს მასალა სანამ დაიშლება. მაღალი ნახშირბადის ფოლადები შეიძლება აღემატებოდეს 800 MPa-ს, როგორც ბოლო კვლევები აჩვენებს. გამძლეობა ნიშნავს, როდესაც ლითონი მუდმივად იცვლის ფორმას და არა მხოლოდ იხრება. დაბალი ნახშირბადის ვერსიები ჩვეულებრივ 350 მპა-ს მიახლოებით მდებარეობს, მაშინ როდესაც თბილად დამუშავებულები ადვილად გადააჭარბებენ 1000 მპა-ს. რაც შეეხება სიმტკიცე, ეს იზომება რაღაცის გამოყენებით, რომელსაც როკველის C მასშტაბი ჰქვია. რაც უფრო მაღალია ნახშირბადის შემცველობა, მით უფრო მკაცრი ხდება ფოლადი, რადგან კრისტალური ქსელის სტრუქტურაში უფრო მეტი მიკროსკოპული დეფექტებია, რაც მას გაუხსნის ნაკაწრებს და მთლიანობაში უკეთესად აცვივებს.
Მაგრობა ძირითადად გვიჩვენებს, თუ რამდენი წონა კარბონული მასალის ტუბი შეუძლია შეინარჩუნოს სანამ არ დაირღვევა, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია ისეთი რამისთვის, როგორიცაა ხიდები და მძიმე მანქანების ნაწილები. მაგალითად, ASTM A36 სტრუქტურული ფოლადი. მისი გამძლეობა 400-550 მპა-ს შორის მერყეობს. მაგრამ როდესაც ჩვენ ვუყურებთ ინსტრუმენტულ ფოლადებს, როგორიცაა 1095, ეს შეიძლება გაიზარდოს 1000 მპა-ზე, როდესაც ისინი სწორად თბოთი დამუშავებული იქნებიან. მდგრადობა ავტომობილების საჭის ღეროები, დამზადებული 1045 საშუალო ნახშირბადის ფოლადისაგან, ზოგადად, ინტაქტურად რჩება დაახლოებით 450 მპა წნევის ქვეშ. რაც შეეხება სიმტკიცეზე, საკმაოდ დიდია ნახშირბადის დაბალი შემცველობისთვის 70 HRB-დან 65 HRC-მდე მაღალი ნახშირბადის შემცველობისთვის. ეს ხდის მაღალ ნახშირბადიან ფოლადებს განსაკუთრებით კარგი არჩევანი ჭრის ინსტრუმენტებისთვის, სადაც მათ უნდა გაუძლონ დროთა განმავლობაში.
Ნახშირბადის შემცველობის 0.05 პროცენტიდან 1.0 პროცენტამდე დაწესება საშუალებას აძლევს მწარმოებლებს, რომ დააკონტროლონ საჭირო სიმტკიცის თვისებები. მტევანთა გათვალისწინებით, ქარბონის შემცველობის 0.2%-დან 0.8%-მდე გაზრდა მატების სიმტკიცეს თითქმის 60%-ით ზრდის, თუმცა ამას აქვს თავისი ხარჯი, რადგან დუქტილობა ამ პერიოდში დაახლოებით 70%-ით მცირდება. პრაქტიკული შედეგები საკმაოდ მარტივია. დაბალ ნახშირბადოვანი ფოლადის სახეობები, რომლებიც შეიცავს 0,05-დან 0,3%-მდე ნახშირბადს, შესანიშნავად მუშაობს ისეთი ნივთებისთვის, როგორიცაა ავტომობილის კორპუსის პანელები, რომლებიც უნდა იყოს ჩამოყალიბებული გატეხვის გარეშე. სპექტრის მეორე ბოლოში, ფოლადები, რომელთა ნახშირბადის შემცველობა უფრო მაღალია, 0.6-დან 1.0%-მდე, ძალიან მკაცრია და გამძლე, რაც მათ იდეალურ არჩევანს ხდის სამჭრელი ხელსაწყოებისთვის, დანები და მძიმე მოხმარების გაზაფხულები, რომლებიც გამოიყენ
Როდესაც ფოლადში მეტი ნახშირბადია, ის უფრო ძლიერდება, რადგან შიგნით რკინის კარბიდი (Fe3C) წარმოიქმნება, რომელიც ძირითადად ბლოკავს იმ პატარა მოძრაობებს, რომლებსაც ლუსკაციები ჰქვია. ნახშირბადის 0.8%-იანი შემცველობა გვაძლევს სრულად მარგალიტულ სტრუქტურას. წარმოიდგინეთ, რომ ფერრიტის ფენები შერეულია ცემენტითთან, რაც ქმნის რაღაცას, რომელიც საკმარისად ძლიერია და მაინც აქვს გარკვეული მოქნილობა. მაგრამ თუ ამ სუპერ წერტილს გადავუვლით, ძალიან ბევრი კარბიდი იწყებს მეტალში მყიფე ქსელების წარმოქმნას. ამიტომაც არის საჭირო თბოპროდუქციის სწორად დამუშავება, რათა მატერიალი საუკეთესო შედეგით გამოვიყენოთ. დღესდღეობით მწარმოებლები იყენებენ მეთოდებს, როგორიცაა კონტროლირებადი რგოლვა, რომ მარცვლეული უფრო პატარა გახადონ, რაც ძლიერებას ზრდის, თუნდაც დამატებითი ნახშირბადის დამატების გარეშე. ეს მიდგომა ხელს უწყობს უკეთესი თვისებების მიღწევას, ხოლო პროდუქციის წარმოებისას ხარჯების ეფექტურობას.
Ნახშირბადის შემცველობით 0,05%-დან 0,32%-მდე, დაბალ ნახშირბადოვანი ფოლადი აღწევს 20,30034,700 psi-ის გამძლეობას (ASTM A36 2023). ეს ხარისხი პრიორიტეტს ანიჭებს დუქტილობას და შედუღებადობას სამშენებლო ბოძებისთვის, ავტომობილების ჩარჩოებისთვის და ფირფიტის გამოყენებისთვის. მისი 30 105 კს-ში1⁄2 მოტეხილობის სიმტკიცე საშუალებას იძლევა მოხრილი და ფორმირება გარეშე cracking კრიტიკული მიწისძვრის გამძლე სტრუქტურების.
| Თვისება | Დაბალ ნახშირბადოვანი | Საშუალო ნახშირბადიანი | Მაღალ ნახშირბადოვანი |
|---|---|---|---|
| Გამჭიდროების სიმტკიცე (psi) | 20,300 34,700 | 39,90072,000 | 48,400101,000 |
| Სიმკაცრე (ბრინელი) | 111150 | 170210 | 230375 |
| Დუქტილიტეტი (% გრძელი) | 2340 | 1525 | 512 |
Ნახშირბადის 0.30~0.60% შემცველი საშუალო ხარისხის, როგორიცაა AISI 1045 იძლევა 72000 psi- ს გამძლეობას 78% -ით უფრო ძლიერია, ვიდრე დაბალი ნახშირბადის ანალოგი. თბოპროდუქციის დამუშავება გამდნარებისა და ტემპერირების გზით ზრდის სიმკაცრეს 210 HB- მდე, ხოლო 18% -იანი გაგრძელების შენარჩუნება (ASM International 2024). ეს ბალანსი მხარს უჭერს crankshafts, გადაცემათა და ჰიდრავლიკური კომპონენტები, რომლებიც საჭიროებენ დაღლილობის წინააღმდეგობის ქვეშ ციკლური დატვირთვები.
Ფოლადები ნახშირბადის 0.61 1.5% შემცველობით აღწევს 230+ ბრინელის სიმტკიცე და 100 000 psi- ს გადაჭარბებული გამძლეობა. რა გპვეა? მოგრძოობა მცირდება ≤12%-მდე, რის გამოც 1095-ის მსგავსი ხარისხები არ არის შესაფერისი დინამიური დატვირთვისთვის. აპლიკაციები იყენებენ ამ თვისებებს:
2023 წლის ანალიზის შედეგად, 1060 ნახშირბადის ფოლადის (0,60% C) კიდეების დეფორმაცია შეინარჩუნა ≤0,01 მმ 50 000 ციკლის შემდეგ. 62 HRC- ის გამძლეობა, რომელიც ხსნის შემდეგ, ხელს უწყობს ფირფიტის დამუშავებას 19% -ით უფრო სწრაფად, არამცველი მოთხოვნების გარეშე (მწარმოებელი სისტემების ჟურნალი).
Სხვადასხვა თბო დამუშავების მეთოდები, მათ შორის გათიშვა, ტემპერირება და გაცხელება, ყველა მუშაობს ნახშირბადის ფოლადის სიმტკიცის მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად. როდესაც ვსაუბრობთ გამდნარებაზე, ხდება ის, რომ ცხელი ფოლადი ძალიან სწრაფად გაცივდება წყლის ან ზეთის გამოყენებით. ეს ქმნის მტკიცე მარტენსიტულ სტრუქტურას ლითონის შიგნით. ASM International-ის ზოგიერთმა კვლევამ 2023 წელს აჩვენა, რომ მაღალი ნახშირბადის ფოლადებს შეუძლიათ მიაღწიონ 2000 MPa-ზე მეტი გამჭიდროების სიძლიერეს სათანადო გამდნობის შემდეგ. გამდნარების შემდეგ მოდის გამდნარება, სადაც ფოლადი ისევ ცხელდება დაახლოებით 300-600 გრადუს ცელსიუსში. ამ ნაბიჯით ლითონი ნაკლებად მყიფეა, მაგრამ მისი სიმტკიცე ინტაქტურად რჩება. და კიდევ, არის გალღობა, რომელიც განსხვავებულად მუშაობს. ნაცვლად იმისა, რომ რამეს გაამკაცროს, ის რბილდება, რადგან ნელა აგრილებს. ეს პროცესი ხელს უწყობს მასალის გაჭიმვას სანამ დაიშლება, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია საშუალო ნახშირბადის ფოლადის ნაწილებთან მუშაობისას, რომლებიც უნდა ჩამოყალიბდეს მათი დამზადების შემდეგ.
Როდესაც ნახშირბადის ფოლადი ხსნის, ის შეიცვლება აუსტენიტიდან ზემოჯერებულ მარტენზიტში, რაც ქმნის იმ ქსოვილის დამახინჯებებს, რომლებიც მეტალს უფრო ძლიერებს ხდის. მაგრამ აქ არის პრობლემა, რადგან ეს ახალი სტრუქტურა არ არის სტაბილური და მასში ძალიან ბევრი შიდა დაძაბულობა იქმნება. აქ გამაგრილება ძალიან სასარგებლოა, რადგან ხელს უწყობს კარბიდების დათბობის შედეგად დატვირთვების შემცირებას. 450 გრადუსზე დათბეთ დაახლოებით ერთი ან ორი საათის განმავლობაში, და ნახშირბადის ატომები თავიდან იწყებენ გადანაწილებას, სტაბილური ცემენტითის ნაწილაკების წარმოქმნას. ეს ნაწილაკები ამაღლებენ ფოლადის სიმტკიცეზე, ისე რომ ძალა არ დააკლდეს. რა შედეგი მოჰყვა? გამაგრებული მარტენსიტი იდეალურია ისეთი რამის დასამზადებლად, როგორიც არის ბურღულები, რადგან ამ ხელსაწყოებს სჭირდებათ როგორც კარგი აცრის გამძლეობა, ასევე უნარი გაუძლონ მოტეხილობებს, როდესაც ისინი რეალური გამოყენების დროს წნევის ქვეშ არიან.
Დღეს მწარმოებლები უკეთეს შედეგებს იღებენ ნახშირბადის ფოლადისგან მათი გაგრილების პროცესების დახვეწით. ამ მოწინავე სისტემებს შეუძლიათ გაგრილების სიჩქარის კონტროლი დაახლოებით 5 გრადუს ცელსიუსში წამში, რაც დიდ განსხვავებას ქმნის. ძველი ტექნიკების შედარებით, ეს თანამედროვე მეთოდები ბევრად უფრო წვრილ მარცვლეულებს ქმნის. ნაღდად? სტრუქტურული ფოლადები აჩვენებს დაახლოებით 12 დან 15 პროცენტით უფრო მაღალ სიმტკიცეზე დამუშავების შემდეგ. ხარისხის კონტროლისთვის, მაღაზიების უმეტესობა ასთმ A255-20-ის სახელმძღვანელო ნორმებს იცავს სიმკაცრის შესამოწმებლად. ეს ხელს უწყობს შეინარჩუნოს თანმიმდევრულობა ნაწილებში, როგორიცაა მანქანის გადაცემათა სისტემა და შენობის გამაგრებები, რომლებიც დროთა განმავლობაში უნდა გაუძლონ დატვირთვას. ინტერნეტთან დაკავშირებული ჭკვიანი თბოთერაპიული ღუმელების კომბინაციაში, ეს გაუმჯობესებები დაახლოებით 20%-ით ამცირებს ენერგიის მოხმარებას საბოლოო პროდუქტების მექანიკური მთლიანობის შეზღუდვის გარეშე.
Ნახშირბადის ფოლადის მექანიკური ქცევა მოდის სწორ ბალანსზე სხვადასხვა მასალის მახასიათებლებს შორის. როდესაც ნახშირბადის შემცველობა 0,6-1.5%-ით იზრდება, ჩვენ ვხედავთ, რომ იზრდება როგორც ძაბვის გამძლეობა, ასევე სიმტკიცე, მაგრამ ამავე დროს, დიდი დარტყმაა მიყენებული დუქტილობას. მაგალითად, ულტრა მაღალ ნახშირბადოვანი ფოლადები, რომელთა ნახშირბადის შემცველობა დაახლოებით 1%-ია, ჩვეულებრივ აღწევენ 1500 MPa-ზე მეტი გამჭიდროების სიძლიერეს, მაგრამ მათი გაჭიმვის უნარი დაზიანებამდე მხოლოდ 10%-ს ქვემოთაა. ეს საპირისპირო ეფექტი ხდება, რადგან ნახშირბადი ქმნის მყარ ცემენტიტულ სტრუქტურებს, რომლებიც ძირითადად ხელს უშლიან მეტალში ატომების მოძრაობას. ჰეტეროსტრუქტურული დიზაინების შესახებ რამდენიმე ბოლო კვლევამ დამაიმედებელი შედეგები აჩვენა. საწარმოო პროცესების დროს მარცვლეულის ზომის ფრთხილად კონტროლის შედეგად, ინჟინრებმა შეძლეს მაღალი ნახშირორჟანგის ფოლადების დუქტილობის დაახლოებით 15%-ით გაზრდა, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ არსებობს გზები, რომ ამ ტრადიციული შეზღუდვების გარშ
Იგივე ფაქტორები, რომლებიც ძლიერებას ზრდიან, ასევე ამცირებენ მოტეხილობის სიმტკიცე:
Ეს მყიფეობა კრიტიკული ხდება დინამიური დატვირთვის აპლიკაციებში, როგორიცაა სეისმური სამშენებლო სახსრები. მწარმოებლები კომპენსაციას აკეთებენ სითბოს მკურნალობის შეზავებით მკვრივობისთვის გამქრალი, რომელსაც მოსდევს 400 600 ° C ტემპერატურა ნაწილობრივი სიმტკიცე აღსადგენად.
Შედუღების უნარი საპირისპიროდ უკავშირდება ნახშირბადის შემცველობას მარტენზიტის ფორმირებისა და წყალბადის კრეკინგის რისკების გამო. 0,3%-ზე მეტი ნახშირბადის შემცველობის ფოლადებისთვის:
Ჰიბრიდული ლაზერული არქის შედუღება წარმოიქმნება როგორც გამოსავალი, რომელიც მიაღწევს 95% -იან ნაერთების ეფექტურობას 1045 ნახშირბადის ფოლადში, ხოლო ტემპერატურის გავლენის ზონის სიმტკიცეზე (HAZ) მაქსიმალურად იკლებს.
Სიმტკიცის და წონის თანაფარდობა ნახშირბადის ფოლადში, დღესდღეობით, მას საკმაოდ აუცილებლად იყენებენ. სტრუქტურული ელემენტების უმეტესობა, როგორიცაა ბოძები, სვეტები და ის გამაგრებითი ბარები, რომლებსაც ბეტონში ვხედავთ, დამოკიდებულია, როგორც წესი, დაბალი და საშუალო ნახშირბადის ფენის ფოლადზე, რომელიც დაახლოებით 0.05%-დან 0.3%-მდე ნახშირ ეს კონკრეტული დიაპაზონი მუშაობს საუკეთესოდ, რადგან ის საშუალებას იძლევა კარგი შედუღების თვისებები, ხოლო მაინც შეუძლია გაუძლოს მძიმე დატვირთვებს. აიღეთ ASTM A36 ნახშირბადის ფოლადი, როგორც მაგალითი. ეს მასალა ქმნის მრავალი ცათამბჯენისა და ხიდის ხერხემალს, მისი შთამბეჭდავი გამძლეობის წყალობით 400-550 მპა-ს შორის. ის ყველა სახის სტრესულ ცვლილებებს უმკლავდება დროთა განმავლობაში დაზიანების გარეშე. და როდესაც მშენებლები ამ ფოლადის კონსტრუქციებს დამცავ საფენებს ატარებენ, ისინი იძლევიან დამატებით დაცვის ფენას ჟანგისა და კოროზიისგან, რაც ნიშნავს, რომ ეს კონსტრუქციები ბევრად უფრო დიდხანს გაძლებენ, თუნდაც მძიმე ამინდში ან
Საავტომობილო ინდუსტრიაში პრიორიტეტი აქვს საშუალო ნახშირბადის ფოლადს (0,3 0,6% ნახშირბადი) სამუხრუჭე ღეროს, კრეფებისა და შასის კომპონენტებისთვის. ეს ხარისხი აწონ-დაწონებს სიმტკიცეს (550860 MPa გამძლეობას) საკმარისი დუქტილობით სტამპირებისა და ფორმირებისთვის. გამქრალი და გამკაცრებული ფოლადი 4140 მაგალითად, უძლებს ძრავის ნაწილების ციკლურ დატვირთვებს, ხოლო შენარჩუნებული აქვს ზომის სტაბილურობა მაღალი ტემპერატურების პირობებში.
Მაღალი ნახშირბადის ფოლადი (> 0,6% ნახშირბადი) დომინირებს ჭრის ინსტრუმენტები, ბლედები და სამრეწველო მანქანების ნაწილები. 1095 ფოლადის მსგავსი ხარისხები თბო დამუშავების შემდეგ აღწევს Rockwell C სიმკაცრის დონეს 6065-ზე, რაც საშუალებას იძლევა ზუსტი დამუშავება და ხანგრძლივი მოქმედების ხანგრძლივობა. გამოყენების საშუალებებია:
Გათვალისწინებული უნდა იყოს სამი ფაქტორი:
Შუა ნახშირბადის ფოლადები, რომლებიც გამკაცრებულია და გათბობა ხდება, ხშირად უზრუნველყოფენ ოპტიმალურ ბალანსს.
Რა არის ნახშირბადის ფოლადის ძირითადი მექანიკური თვისებები? Ნახშირბადის ფოლადი ხასიათდება გამჭიდროების სიმტკიცით, სიმძლავრით და სიმტკიცე, რაც განსაზღვრავს მის გამძლეობას, ფორმირებადობას და აცვივის წინააღმდეგობას.
Როგორ მოქმედებს ნახშირბადის შემცველობა ფოლადის სიმტკიცეზე? Ნახშირბადის შემცველობის ზრდა ზოგადად ზრდის ძაბვის გამძლეობას, მაგრამ ამცირებს დუქტილობას, რაც გავლენას ახდენს ფოლადის საერთო შესრულებაზე.
Რა როლი აქვს თბოს დამუშავებას ნახშირბადის ფოლადის გამაგრებაში? Თბო დამუშავების პროცესები, როგორიცაა გათიშვა და ტემპერირება, აუმჯობესებს ნახშირბადის ფოლადის სიმტკიცეს და სიმტკიცე მის მიკროსტრუქტურას.
Რა არის ნახშირბადის ფოლადის ინდუსტრიული გამოყენება? Ნახშირბადის ფოლადი ფართოდ გამოიყენება მშენებლობაში, ავტომობილების წარმოებაში და ინსტრუმენტების წარმოებაში მისი სიმტკიცის, სიმტკიცე და მრავალმხრივი შესაძლებლობების გამო.
Hot News2025-01-03
2024-10-23
2024-11-15
TJYCT STEEL CO., LTD. სპეციალიზირებულია ნახშირბადოვანი ფოლადის პროდუქტებში, უჟანგავი ფოლადის პროდუქტებსა და შენადნობ ფოლადებში 16 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. პატიოსნება, პროფესიონალი,
6-ე სართული, ჩმონდება C6 ჩრდილოეთი, Aocheng კომერციული პლაზა, ტიანჯინი, ჩინეთი
Ავტორის უფლება © 2024 TJYCT Steel Co., Ltd Privacy Policy
EN
