Көмүртектүү болоттун бекемдиги кандай?

Көмүртектүү болоттун механикалык касиеттерин түшүнүү

Бул дарынын күчкө ээ карбондук болот бул үч негизги механикалык касиетке байланыштуу: чыңалуу күчүнө, чыңалуу күчүнө жана катуулук деңгээлине байланыштуу. Тартуу күчү жөнүндө сөз болгондо, биз негизинен материалдын бөлүнүп кетүүсүнөн мурун канча күчтү көтөрүп кете аларын карап жатабыз. Өткөн жылы жарыяланган бир изилдөөгө ылайык, жогорку көмүртектин болоттору 800 МПадан жогору болушу мүмкүн. Ал эми темирдин формасы кайра ийилип кетпестен, өзгөрүп турган учур. Көмүртек аз нускалары, адатта, 350 МПа чегине жакын, ал эми жылуулук менен иштетилгендер 1000 МПадан оңой эле өтө алышат. Катуулукка келгенде, аны Роквелл С масштабы деп аталган нерсе менен өлчөө керек. Көмүртектин көлөмү канчалык жогору болсо, болот ошончолук катуу болот, анткени кристалл тордун структурасындагы микроскопиялык кемчиликтер аны кырып кетүүгө каршы турат жана жалпысынан жакшыраак эскирет.

Тартуу күчүн, түшүмдүүлүгүн жана катуулугун түшүндүрүү

Тартуу күчү негизинен салмагынын канча экенин көрсөтөт карбондук болот көпүрөлөр жана оор машиналардын бөлүктөрү үчүн абдан маанилүү. Мисалы, ASTM A36 конструкциялык болотту алалы. Бирок биз 1095 сыяктуу шайман болотторду карасак, алар туура жылуулук менен иштетилгенден кийин 1000 МПадан да көпкө чейин жылуулук менен иштетилет. Ал эми материалдын иштеген учурда канчалык деңгээлде бекем болушу керектигине байланыштуу дагы бир маанилүү фактор - анын бекемдиги. 1045 орто көмүртектүү болоттон жасалган автоунаанын кранкшафтылары жалпысынан 450 МПага чейинки басымда сакталат. Катуулукка келгенде, бул төмөн көмүртектик түрлөр үчүн 70 HRBден жогорку көмүртектик түрлөр үчүн 65 HRCге чейинки секирик. Бул жогорку көмүртектүү болотторду убакыттын өтүшү менен эскирүүгө туруштук бериши керек болгон кесүүчү шаймандар үчүн өзгөчө жакшы тандоо кылат.

Көмүртектин курамы күчкө жана иштегенге кандай таасир этет?

Көмүртектин деңгээлин 0,05 пайыздан 1,0 пайызга чейин өзгөртүү менен өндүрүүчүлөр керектүү күчүн жакшыраак түзө алышат. Материалдар илим журналынын 2023-жылдагы чыгарылышында жарыяланган изилдөөлөргө ылайык, көмүртектин көлөмүн 0,2% дан 0,8% га чейин көбөйтүү чыңалуу күчүн 60% га чейин жогорулатат, бирок бул арзандатат, анткени бул диапазондо ийкемдүүлүк 70% га чейин төмөндөйт. Бул тууралуу түшүнүк алуу оңой. Көмүртектин аз бөлүгү 0,05 жана 0,3% ортосундагы көмүртекти камтыган болоттор машина кузовдорунун панелдерин жаракаданбай калыптандыруу үчүн абдан жакшы иштейт. Ал эми жогорку көмүртек курамы 0,6-1,0% болгон болоттор абдан катуу жана туруктуу болуп, аларды кесүүчү шаймандар, бычактар жана техникаларда колдонулган оор булалар үчүн идеалдуу тандоо кылат.

Көмүртектин көп болушунун аркасында чыңалуу күчүнө ээ болуунун себеби

Болоттун ичинде көмүртек көп болгондо ал бекемделет анткени анын ичинде темир карбиди (Fe3C) пайда болот, ал темирдин ички бөлүгүндө темирдин ички бөлүгү (Fe3C) пайда болот, бул темирдин ички бөлүгүндө темирдин ички бөлүгү (Fe3C) пайда болот, бул те Көмүртектин 0,8% түзгөн бөлүгү бизге толук берметтик структура деп аталат. Аны феррит менен цементиттин аралашмасы катары элестетип көрүңүз, бул жетиштүү бекем жана дагы деле бир аз ийкемдүү нерсени түзөт. Бирок биз ал жагымдуу чекти басып өтсөк, өтө көп карбиддер металлдын бардык бөлүгүндө кыйшык тармактарды түзө баштайт. Ошондуктан материалдан эң жакшысын алуу үчүн туура жылуулук менен дарылоо өтө маанилүү. Азыркы учурда өндүрүүчүлөр данды майдалаш үчүн башкаруу менен катуруу сыяктуу ыкмаларды колдонушат. Бул ыкма өндүрүштүк шарттарда чыгымдарды үнөмдөө менен бирге жакшы касиеттерге ээ болууга жардам берет.

Төмөн, орто жана жогорку көмүртектин болоттун сапаттарын салыштыруу

Көмүртек аз болот: конструкциялык колдонуудагы бекемдик жана формалануу жөндөмдүүлүгү

Көмүртек курамы 0,05% жана 0,32% ортосундагы көмүртек аз болот 20,30034,700 psi чыңалуу күчүнө ээ (ASTM A36 2023). Бул класстагы конструкциялык мамычалар, унаалардын алкактары жана металл табактарды колдонууда ийкемдүүлүк жана ширетүү артыкчылыгы бар. Анын 30105 кси-ин1⁄2 сынгандык катуулугу жер титирөөгө туруктуу курулуштар үчүн өтө маанилүү болгон ийилип, жаралуусун шарттайт.

Орто көмүртектүү болот: механикалык колдонуудагы бекемдик менен туруктуулукту тең салмакташтыруу

Көмүртектин 0,30-0,60% камтыган AISI 1045 сыяктуу орто класстар арзан көмүртектин кесиптештерине караганда 78%га 72,000 psi чыңалуу күчүн берет. Жылуулук менен иштетүү менен катуулукту 210 HBге чейин жогорулатуу менен 18% узундугун сактоо (ASM International 2024). Бул баланс циклдик жүктөмдөргө каршы чарчоого туруштук берүү үчүн керектүү кранкшафтарды, тетиктерди жана гидравликалык компоненттерди колдойт.

Көгүлтүр болот: эң жогорку бекемдик жана эскирүүгө туруктуулук

0,61 1,5% көмүртек мазмуну бар болоттор 230+ Бринелл катуулугуна жана 100000 psiден ашык чыңалуу күчүнө ээ. Ал эми эмне үчүн? Узундугу ≤12% га чейин төмөндөйт, ошондуктан 1095 сыяктуу класстар динамикалык жүктөө үчүн ылайыксыз. Колдонмолор төмөнкү касиеттерди пайдаланат:

• Катуулугу 375 HB болгон 1060 болоттон жасалган кесүүчү шаймандар
• Темир жолдордо 1080 сталин с эскирүүгө туруктуулугу колдонулат, бул көмүртек аз рельстерге салыштырмалуу 15% узак кызмат өтөөгө шарт түзөт

Окуя боюнча изилдөө: 1060 көмүртектүү болоттун өнөр жай куралдарындагы натыйжалуулугу

2023-жылга карата жүргүзүлгөн анализден 1060 көмүртектүү болоттун (0,60% C) 50 000 циклден кийин 0,01 ммге чейинки четинде деформация сакталып, баасы менен бышыктыгынын катышы боюнча 27%га шайман болоттун альтернативаларынан жогору экендиги аныкталган. 62 HRC катуулугунан кийин, металл табактарды жылдыруу талап кылынбаган учурда 19%га тездетүү мүмкүн болгон (Жарнамалык системалардын журналы).

Жылуулук менен иштетүү аркылуу бекемдикке ээ болуу

Көмүртектүү болоттун бекемдигине таасир этүүчү: өчүрүү, чыпкалоо жана кайнатуу

Жылуулук менен иштетүү ыкмалары, анын ичинде өчүрүү, чыпкалоо жана оттонуу көмүртектүү болоттун бекемдигин жакшыртат. Биз өчүрүү жөнүндө сөз кылганда, эмне болот ысык болот суу же май менен тез муздайт. Бул металлдын ичиндеги катуу мартензиттик түзүлүштү пайда кылат. 2023-жылы ASM International компаниясынын айрым изилдөөлөрү жогорку көмүртектүү болоттор туура өчүрүлгөндөн кийин 2000 МПадан жогору чыңалуу күчүнө жетише аларын көрсөттү. Азык-түлүк кайра 300-600 градус жылуулукка чейин ысытылат. Бул металлдын кыйла бышык болушуна шарт түзөт, бирок анын катуулугунун көбүн, адатта, 85тен 90 пайызга чейин сакталат. Андан кийин башкача иштеген оттотуу бар. Ал темирди катуулабай, аны акырындык менен муздатып, жумшартат. Бул процесс материалдын сынганга чейин канчалык созулушун көбөйтөт, бул орто көмүртектүү болоттон жасалган бөлүктөр менен иштөөдө абдан маанилүү.

Өчүрүү жана ысытуу учурундагы микроструктуралык өзгөрүүлөр

Көмүртектүү болотту өчүргөндө, ал аустениттен мартенцитке айланат. Бул темирди катуулатуучу тордун бузулушун пайда кылат. Бирок бул жерде бир көйгөй бар, анткени бул жаңы структура туруктуу эмес жана материалдын ичиндеги ички чыңалууну күчөтөт. Бул жерде карбиддин түшүп кетиши аркылуу стрессти азайтууга жардам берет. 450 градус жылуулукка бир-эки саатка чейин чыңдап турсак, көмүртектин атомдору бөлүнүп, туруктуу цементит бөлүкчөлөрүн түзөт. Бул бөлүкчөлөр темирдин катуулугун күчөтүп, чыңалуусуна чоң зыян келтирет. Натыйжасы кандай болгон? Мартензит бургулоочу шаймандар сыяктуу нерселерди жасоо үчүн абдан сонун болот, анткени бул шаймандар жакшы эскирүүгө туруктуулукка жана колдонууда басымга дуушар болгондо сынгандыкка туруштук берүүгө жөндөмдүү.

Өнөр жайдагы тенденциялар: көзөмөлдөнгөн муздатуу жана ASTM стандартташтырылган жылуулук менен дарылоо

Азыркы учурда өндүрүүчүлөр көмүртектүү болотту жакшыртуу үчүн муздатуу процесстерин жакшыртууда. Бул алдыңкы системалар секундасына 5 градус жылуулук менен муздатууну көзөмөлдөй алат, бул чоң айырмачылыкты жаратат. Эски ыкмаларга салыштырмалуу, азыркы ыкмалар дандын кыйла жакшы структурасын түзөт. Ал кандай сыйлык алган? Курамдык болоттор иштетилгенден кийин 12 - 15 пайызга жогору чыңалууну көрсөтөт. Сапатты көзөмөлдөө үчүн, көпчүлүк дүкөндөр катуулукту текшерүүдө ASTM A255-20 эрежелерин колдонушат. Бул машинанын тетиктерин жана имараттын бекемдөөчү бөлүктөрүн бир калыпта кармап турууга жардам берет. Интернетке туташтырылган акылдуу жылуулук менен тазалоочу мештер менен айкалышса, бул жакшыртуулар акыркы продукциянын механикалык бүтүндүгүнө доо кетирбестен, энергияны 20 пайызга чейин азайтат.

Катуулукту, катуулукту жана ширетүүгө жөндөмдүүлүктү тең салмакташтыруу

Күч, катуулук жана ийкемдүүлүк ортосундагы тескери байланыш

Көмүртектүү болоттун механикалык жүрүм-туруму ар кандай материалдык касиеттердин ортосундагы тең салмактуулукту табууга байланыштуу. Көмүртектин көлөмү 0,6-1,5 пайызга чейин көтөрүлгөндө, чыңалуу күчү жана катуулук жогорулайт, бирок ошол эле учурда ийкемдүүлүк катуу төмөндөйт. Мисалы, өтө жогорку көмүртектүү болоттордун көмүртек курамы 1% га жакын, алар, адатта, 1500 МПадан ашык чыңалуу күчүнө ээ, бирок алардын сынганга чейин созулуу жөндөмү 10% дан төмөн түшөт. Мындай тескери таасир көмүртектин металл ичинде атомдордун кыймылына тоскоолдук кылган катуу цементит структураларын түзгөндүгүнөн пайда болот. Бирок гетероструктуралардын түзүлүшүн изилдөөгө байланыштуу акыркы изилдөөлөр жакшы натыйжаларды берди. Өндүрүштүк процесстердин жүрүшүндө дан өлчөмүн кылдаттык менен көзөмөлдөө менен инженерлер жогорку көмүртектүү болоттордун ийкемдүүлүгүн болжол менен 15% га чейин жогорулатууга жетишти. Бул бул салттуу чектөөлөрдү акылдуу материалдык инженерия ыкмалары аркылуу айланып өтүүнүн жолдору

Жогорку көмүртектүү болоттордун катуулугунун чектөөлөрү

Күчтү жогорулатуучу факторлор сынган жерлердин катуулугун да төмөндөтөт:

• Жогорку көмүртектик сапаттагы (мисалы, 1095 болот) орточо 2040 джоуль Charpy таасири энергиясы
• АСТМ E23 стандарттары боюнча аз көмүртек (1018 болот) эквиваленттери 100 Джоулдан ашат

Бул сынгандык сейсмикалык курулуш муундары сыяктуу динамикалык жүктүн колдонулушунда өтө маанилүү болуп калат. Өндүрүүчүлөр катуулук үчүн жылуулук менен дарылоону өчүрүүнү 400 600°C температурада катуулукту калыбына келтирүү үчүн 600°C температурада ылдамдык менен ылдамдык менен ылдамдык менен ылдамдык менен ылдам

Жогорку бекемдикке ээ көмүртектүү болоттун ширетүү жөндөмүнүн көйгөйлөрүн жеңүү

Мартензиттин пайда болушу жана суутектин жарылуу коркунучунан улам ширетүү жөндөмдүүлүгү көмүртек мазмуну менен тескери байланышта. 0,3% дан ашык көмүртек мазмуну бар болоттор үчүн:

• Абанын температурасын жогорулатуу үчүн алдын ала жылуулоо (200300°C) AWS D1.1 көрсөтмөлөрүнө ылайык милдеттүү болуп калат
• Ширетүүдөн кийинки жылуулук менен дарылоо калдык чыңалууларды 60~80%га азайтат
• Аз суутек менен иштетилген электроддор (E7018 классификациясы) стандарттык электроддорго салыштырмалуу кемчиликтердин деңгээлин 40% төмөндөтөт

Гибриддик лазердик дубалдаштыруу 1045 көмүртектүү болотто 95% биргелешкен натыйжалуулукка жетип, жылуулукка таасир эткен зонанын (HAZ) катуулугунун өсүшүн азайтуу менен чечим катары пайда болууда.

Көмүртектүү болоттун бекемдигин колдонуучу негизги өнөр жай колдонмолору

Курулуш: көмүртектүү болоттун бекемдигин структуралык түзүлүштөрдө колдонуу

Көмүртектүү болоттун салмагына карата күчү азыркы учурда курулуш иштеринде абдан маанилүү. Көпчүлүк конструкциялык элементтер, мисалы, мамылар, мамылар жана бетондун арматуралык тилкелери, негизинен көмүртектин 0,05 пайыздан 0,3 пайызга чейинки деңгээлдеги көмүртектин орточо деңгээлиндеги болоттун негизинде жасалат. Бул өзгөчө диапазон жакшы иштейт, анткени ал жакшы ширетүү касиеттерин берет, ошол эле учурда оор жүктөрдү көтөрө алат. Мисалы, АСТМ А36 көмүртектүү болотту алалы. Бул материал 400-550 МПанын ортосундагы таасирдүү чыңалуу күчү менен көп кабаттуу үйлөрдүн жана көпүрөлөрдүн ички катмарын түзөт. Ал стресс менен күрөшүп, убакыттын өтүшү менен бузула бербейт. Куруучулар болоттон жасалган имараттарга коргоочу каптоону жайылтышканда, алар даттан жана коррозиядан коргонуунун кошумча катмарын алышат. Бул курулуштар оор аба ырайынын шартында же суунун туздуу абасы металлдарды жеп кетчү жээктеги аймактарда да узакка со

Автомобиль өнөр жайы: Узакка созулган механикалык компоненттер үчүн орто көмүртектүү болот

Автомобиль өнөр жайында курдук, тетиктер жана шасси компоненттери үчүн орто көмүртектүү болот (0.30.6% көмүртектүү) артыкчылыктуу. Бул класстагы туруктуулук (550860 МПа туруктуулугу) штамптоо жана калыптоо үчүн жетиштүү ийкемдүүлүк менен тең салмакташтырылат. Мисалы, 4140 темир кыймылдаткычтын бөлүктөрүндөгү циклдик чыңалууларга туруштук берип, жогорку температурада өлчөмүнүн туруктуулугун сактайт.

Куралдар жана машиналар: катуулукту жана эскирүүгө туруктуулукту колдонуу

Көмүртектин жогорку деңгээли (>0,6%) болгон болот кесүүчү шаймандарды, бычактарды жана өнөр жай машиналарынын бөлүктөрүн басымдуулук кылат. 1095 болот сыяктуу класстар жылуулук менен иштетилгенден кийин 6065 Rockwell C катуулук деңгээлине жетишет, бул так иштетүүгө жана узак кызмат кылууга мүмкүндүк берет. Колдонмолорго төмөнкүлөр кирет:

• Кесилген бургулоочу шаймандар жана кескичтер
• Абразивдик материалдарга дуушар болгон тоо-кен жабдуулары
• Кайра-кайра соккуларды иштетүүчү гидравликалык престердин компоненттери

Механикалык талаптарга ылайыктуу көмүртектин болоттун сапатын кантип тандоо керек

Көмүртектүү болотту тандоодо үч нерсени эске алышыбыз керек:

1. Механикалык талаптар : Жогорку көмүртек класстары (1060, 1095) эскирүүгө туруктуу шаймандарга ылайыктуу, ал эми көмүртек аз болоттор (1018, A36) конструкциялык ширетүүдө мыкты.
2. Айлана-чөйрөгө тийүү : Каптоо же кошулма кошулмалары деңиз же химиялык чөйрөдө коррозияга туруштук берүү жөндөмүн жогорулатышы мүмкүн.
3. Өндүрүшкө керектөөлөр : Көмүртектин аз болушу иштетилүү жөндөмүн жакшыртат жана калыптануу учурунда жаракалуулук коркунучун азайтат.

Катуулукту да, ийкемдүүлүктү да талап кылган долбоорлордо, көбүнчө катуулоо жана чыңдоо менен катууланган орто көмүртектүү болоттор эң жакшы тең салмактуулукту камсыз кылат.

ККБ

Көмүртектүү болоттун негизги механикалык касиеттери кайсылар? Көмүртектүү болоттун туруктуулугу, формалануу жөндөмү жана эскирүүгө туруштук берүүсү анын чыңалуу күчүнө, түшүмдүүлүгүнө жана катуулугуна байланыштуу.

Көмүртектин көптүгүнөн болоттун бекемдиги кандай болот? Көмүртектин көлөмүн көбөйтүү көбүнчө чыңалуу күчүн жогорулатат, бирок ал болоттун ийкемдүүлүгүн төмөндөтүп, жалпы иштешине таасир этет.

Көмүртектүү болотту бекемдөөдө жылуулук менен дарылоо кандай роль ойнойт? Жылуулук менен иштетүү процесстери, мисалы, өчүрүү жана чыпкалоо көмүртектүү болоттун микро түзүлүшүн жакшыртуу менен анын бекемдигин жана туруктуулугун жогорулатат.

Көмүртектүү болот кандай өнөр жайда колдонулат? Көмүртектүү болоттун бекемдиги, туруктуулугу жана ар тараптуулугунан улам курулушта, унаа өндүрүшүндө жана шаймандар өндүрүшүндө кеңири колдонулат.