Mối quan hệ giữa vật liệu, quy trình xử lý nhiệt và khả năng chống mỏi của tấm áp suất
Sự khác biệt về khả năng chống mỏi giữa các tấm áp lực thép 45 # được xử lý bằng cách làm nguội và ủ so với chuẩn hóa là gì?
Tấm áp lực thép 45 # sau khi tôi và ram có độ bền kéo Lớn hơn hoặc bằng 600MPa, độ bền va đập Lớn hơn hoặc bằng 30J/cm2 và giới hạn mỏi Lớn hơn hoặc bằng 250MPa. Những chất sau khi chuẩn hóa chỉ có độ bền kéo Lớn hơn hoặc bằng 500MPa, độ bền va đập Nhỏ hơn hoặc bằng 20J/cm2 và giới hạn mỏi Nhỏ hơn hoặc bằng 180MPa, với chênh lệch khả năng chống mỏi lớn hơn 30%. Làm nguội và ủ tạo thành một cấu trúc sorbite được tôi luyện đồng nhất bằng thép 45 #, kết hợp cường độ cao và độ dẻo dai cao, đồng thời có thể chống lại tác động của tải trọng tàu xen kẽ một cách hiệu quả. Cấu trúc chuẩn hóa là ngọc trai + ferit, không đủ độ bền, khiến các vết nứt mỏi dễ hình thành tại các điểm tập trung ứng suất và tuổi thọ chỉ bằng 60% so với các tấm áp suất được tôi và tôi luyện.
Quá trình làm nguội bề mặt có tác dụng cải thiện gì đối với khả năng chống mỏi của tấm áp lực 60Si2Mn?
Sau khi làm nguội bề mặt, độ cứng bề mặt của tấm áp suất 60Si2Mn có thể đạt tới HRC45{11}}50, tạo thành cấu trúc martensitic dày đặc và khả năng chống mài mòn được cải thiện hơn 2 lần. Đồng thời, quá trình làm nguội bề mặt hình thành ứng suất nén dư trên lớp bề mặt của tấm áp, bù đắp một phần ứng suất kéo do tải trọng tàu tạo ra và tăng giới hạn mỏi lên 25% -30%. Độ cứng bề mặt cao có thể chống lại hư hỏng ma sát từ đường ray, tránh biến dạng dẻo của tấm áp suất, trong khi lõi vẫn duy trì độ bền cao của sorbite đã tôi luyện, giúp tấm áp suất không bị gãy khi chịu tải trọng va đập. Đặc điểm cấu trúc "bên ngoài cứng và bên trong cứng" này làm cho tấm áp lực 60Si2Mn trở thành lựa chọn ưu tiên cho các đường dây tải nặng.
Nguyên nhân cốt lõi của "dập tắt vết nứt" trong tấm áp lực trong quá trình xử lý nhiệt là gì và làm cách nào để tránh chúng?
Các nguyên nhân cốt lõi bao gồm: thứ nhất, tốc độ gia nhiệt quá nhanh, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn giữa bên trong và bên ngoài tấm áp suất và ứng suất nhiệt quá mức; thứ hai, tốc độ làm nguội quá nhanh, trong đó ứng suất cấu trúc từ quá trình biến đổi austenite thành martensite vượt quá độ bền kéo của vật liệu; thứ ba, không xử lý vát cạnh các góc nhọn và cạnh lỗ của tấm ép, tạo thành các điểm tập trung ứng suất. Các biện pháp phòng ngừa: áp dụng quy trình gia nhiệt từng bước để tăng nhiệt độ từ từ và giảm chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài; chọn phương tiện làm nguội được phân loại (như bể nitrat) để giảm tốc độ làm mát và ứng suất cấu trúc; trong quá trình xử lý tấm áp lực, thực hiện vát cạnh với R Lớn hơn hoặc bằng 0,5mm trên các góc nhọn và cạnh lỗ để loại bỏ các điểm tập trung ứng suất.
Những mối nguy hiểm dịch vụ nào do độ cứng không đủ tiêu chuẩn (quá cao hoặc quá thấp) của tấm áp suất sau khi xử lý nhiệt?
Khi độ cứng quá cao (HRC>55), độ giòn của tấm chịu áp tăng lên đáng kể, độ bền va đập giảm hơn 40% và gãy giòn dễ xảy ra dưới tải trọng tác động của tàu, đặc biệt là trong môi trường-nhiệt độ thấp vào mùa đông, nơi có nguy cơ gãy xương cao hơn. Khi độ cứng quá thấp (HRC＜35), độ bền và khả năng chống mài mòn của tấm áp suất không đủ và dễ xảy ra biến dạng dẻo dưới tải trọng ngang của đường ray, dẫn đến "bước" trên bề mặt vừa khít giữa tấm áp suất và đường ray, làm trầm trọng thêm sự dịch chuyển ngang của đường ray và mở rộng thước đo. Cả hai tình huống sẽ rút ngắn tuổi thọ của tấm áp suất, làm hỏng sự ổn định của hệ thống buộc chặt và gây ra các mối nguy hiểm về an toàn trên đường ray.
Làm thế nào để nhanh chóng đánh giá xem chất lượng xử lý nhiệt của tấm áp lực có đủ tiêu chuẩn tại chỗ hay không?
Tại chỗ, có thể sử dụng máy đo độ cứng Rockwell di động để phát hiện độ cứng bề mặt của tấm áp suất: độ cứng của tấm áp suất tôi và tôi luyện bằng thép 45# phải nằm trong khoảng HRC22-28 và độ cứng bề mặt của tấm áp suất tôi bề mặt 60Si2Mn-phải nằm trong khoảng HRC45-50. Đồng thời quan sát trạng thái bề mặt của tấm ép; không có vết nứt, không có lớp khử oxy hóa và không có biến dạng đủ tiêu chuẩn. Ngoài ra, có thể sử dụng phương pháp khai thác: tấm áp suất tôi và tôi luyện có âm thanh trầm, tấm áp suất tôi bề mặt có âm thanh sắc nét; âm thanh khàn khàn có thể chỉ ra các vết nứt bên trong. Đối với các vấn đề về mẻ, cần lấy mẫu để kiểm tra độ bền va đập để đảm bảo chất lượng xử lý nhiệt đáp ứng yêu cầu dịch vụ.