Cường độ mỏi củabu lông cường độ caoluôn là một vấn đề quan trọng. Dữ liệu cho thấy phần lớn lỗi của bu lông cường độ cao là do hư hỏng do mỏi và hầu như không có dấu hiệu hư hỏng do mỏi của bu lông, do đó rất dễ xảy ra tai nạn lớn khi xảy ra hư hỏng do mỏi.
Vì vậy, xử lý nhiệt có thể cải thiện hiệu suất của vật liệu dây buộc không? Bao nhiêu nó có thể tăng sức mạnh mệt mỏi của nó? Do nhu cầu sử dụng ngày càng tăng của bu lông cường độ cao, việc cải thiện độ bền mỏi của vật liệu bu lông thông qua xử lý nhiệt thậm chí còn quan trọng hơn.
1. Vết nứt mỏi vật liệu cường độ caobu lông:
Nơi xuất hiện các vết nứt do mỏi đầu tiên được gọi là nguồn gốc của sự mỏi. Nguồn gây mỏi rất nhạy cảm với cấu trúc vi mô của bu lông và có thể gây ra các vết nứt do mỏi ở quy mô rất nhỏ. Nói chung, trong phạm vi từ 3 đến 5 kích thước hạt, chất lượng của bề mặt bu lông là nguyên nhân chính gây ra mỏi và hầu hết sự mỏi bắt đầu từ bề mặt hoặc bề mặt dưới của bu lông. Một số lượng lớn sự sai lệch và một số nguyên tố hợp kim hoặc tạp chất trong tinh thể vật liệu bu lông và sự khác biệt về cường độ ranh giới hạt, những yếu tố này có thể dẫn đến sự khởi đầu của vết nứt mỏi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các vết nứt do mỏi dễ xảy ra ở các ranh giới hạt, bao thể bề mặt hoặc các hạt pha thứ hai và các lỗ hổng, tất cả đều liên quan đến vi cấu trúc phức tạp và có thể thay đổi của vật liệu. Nếu cấu trúc vi mô có thể được cải thiện sau khi xử lý nhiệt, thì độ bền mỏi của vật liệu bu lông có thể được cải thiện ở một mức độ nhất định.
2. Ảnh hưởng của nhiệt luyện đến độ bền mỏi
Khi phân tích độ bền mỏi của bu lông, người ta thấy rằng việc cải thiện khả năng chịu tải tĩnh của bu lông có thể đạt được bằng cách tăng độ cứng, nhưng việc cải thiện độ bền mỏi không thể đạt được bằng cách tăng độ cứng. Vì ứng suất rãnh của bu lông sẽ gây ra sự tập trung ứng suất lớn, nên việc tăng độ cứng của mẫu mà không tập trung ứng suất có thể cải thiện độ bền mỏi của nó. Độ cứng là chỉ số đo độ mềm và độ cứng của vật liệu kim loại, là khả năng của vật liệu chống lại sự xâm nhập của vật thể cứng hơn nó. Mức độ cứng cũng phản ánh độ bền và độ dẻo của vật liệu kim loại. Sự tập trung ứng suất trên bề mặt của bu lông sẽ làm giảm độ bền bề mặt của nó. Khi chịu tải trọng động xen kẽ, quá trình biến dạng vi mô và phục hồi sẽ tiếp tục xảy ra ở phần tập trung ứng suất của rãnh và ứng suất mà nó nhận được lớn hơn nhiều so với phần không tập trung ứng suất nên rất dễ xảy ra hiện tượng dẫn đến sự hình thành các vết nứt mỏi.
3. Ảnh hưởng của quá trình khử cacbon đến độ bền mỏi
Quá trình khử cacbon bề mặt bu lông sẽ làm giảm độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn của bu lông sau khi tôi, đồng thời làm giảm đáng kể độ bền mỏi của bu lông. Trong tiêu chuẩn GB/T3098.1, có một thử nghiệm khử cacbon đối với hiệu suất của bu lông và độ sâu khử cacbon tối đa được chỉ định. Nhiều tài liệu chỉ ra rằng do xử lý nhiệt không đúng cách, bề mặt bu lông bị khử cacbon và chất lượng bề mặt bị giảm, do đó làm giảm độ bền mỏi của nó. Khi phân tích nguyên nhân gãy bu lông cường độ cao trong tuabin gió 42CrMoA, người ta thấy rằng có một lớp khử cacbon ở phần tiếp giáp của đầu và thanh. Fe3C có thể phản ứng với O2, H2O và H2 ở nhiệt độ cao, dẫn đến giảm Fe3C bên trong vật liệu bu lông, do đó làm tăng pha ferit của vật liệu bu lông, làm giảm độ bền của vật liệu bu lông và dễ gây ra các vết nứt nhỏ. Kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt trong quá trình xử lý nhiệt và sử dụng bầu không khí được kiểm soát để bảo vệ hệ thống sưởi có thể giải quyết tốt vấn đề này.
Chốt cải thiện cấu trúc vi mô thông qua xử lý nhiệt và tôi luyện, đồng thời có các tính chất cơ học toàn diện tuyệt vời, có thể cải thiện độ bền mỏi của vật liệu bu lông, kiểm soát hợp lý kích thước hạt để đảm bảo năng lượng tác động ở nhiệt độ thấp và cũng có thể đạt được độ bền va đập cao. Xử lý nhiệt hợp lý sẽ tinh chỉnh các hạt và rút ngắn khoảng cách ranh giới hạt để ngăn ngừa sự xuất hiện của các vết nứt do mỏi. Nếu có một lượng râu hoặc hạt thứ hai nhất định bên trong vật liệu, thì các pha được thêm vào này có thể ngăn chặn sự trượt của cư dân ở một mức độ nhất định. Sự trượt của đai ngăn chặn sự khởi đầu và lan rộng của các vết nứt nhỏ.
Xử lý nhiệt có ảnh hưởng lớn đến độ bền mỏi của vật liệu bu lông. Trong quá trình xử lý nhiệt, quá trình xử lý nhiệt phải được xác định theo hiệu suất của bu lông. Việc tạo ra các vết nứt mỏi ban đầu là do sự tập trung ứng suất gây ra bởi các khuyết tật trong cấu trúc vi mô của vật liệu bu lông. Xử lý nhiệt là một phương pháp để tối ưu hóa cấu trúc của ốc vít, có thể cải thiện hiệu suất mỏi của vật liệu bu lông ở một mức độ nhất định và cải thiện tuổi thọ của sản phẩm. Về lâu dài có thể tiết kiệm tài nguyên và phù hợp với chiến lược phát triển bền vững.
