Краткое описание причин хрупкого разрушения высокопрочных болтов.

1 Дефекты материала

Когда содержание углерода, серы, фосфора, кислорода, азота, водорода и других элементов в стали слишком велико, ее пластичность и вязкость серьезно снизятся, и соответственно увеличится хрупкость.

Увеличение содержания углерода в стали приведет к увеличению температуры хрупкого перехода стали. С увеличением содержания углерода максимальная ударная вязкость стали по Чапи существенно снижается. Ударная вязкость по Чабе и температура испытания

Градиент градусной кривой имеет тенденцию быть медленным, а температура хрупкого перехода значительно возрастает. Увеличение содержания фосфора в стали снижает напряжение разрушения границ зерен и повышает температуру хрупкого перехода. Сталь, содержащая более 0,1% фосфора, снижает напряжение разрушения на границах зерен. Влияние фосфора на температуру хрупкого перехода стали увеличивается с увеличением содержания фосфора, и температура хрупкого перехода стали увеличивается. Присутствие серы и фосфора отрицательно влияет на вязкость разрушения стали. С увеличением содержания серы и фосфора значение К1С стали снижается. Увеличение содержания серы и фосфора снижает качество стали К1С, а сера становится более вредной.

Присутствие марганца в стали способствует повышению ее хрупкости. По мере увеличения соотношения марганца к углероду снижается вредное воздействие углерода и фосфора, значительно снижается температура хрупкого перехода стали. (Руководство: Краткое описание различных типов прокладок)

Сера и фосфор снижают вязкость разрушения стали. Есть две основные причины: ①Он сконцентрирован на границе исходного аустенита, что способствует охрупчиванию границы продукта; ②Химическая реакция серы приводит к образованию MnS, образующего хрупкие микротрещины в матрице. Сердцевина увеличивает источник зарождения микротрещин, вызывая легкое хрупкое разрушение.

Снижение содержания серы и фосфора в стали — важный путь повышения вязкости разрушения стали, особенно стали сверхвысокой прочности. Выбор подходящего метода выплавки — самый прямой и простой способ повысить чистоту стали. По сравнению с обычной выплавкой стали в электропечах, вакуумная плавка может улучшить чистоту стали. Для изготовления сверхвысокопрочной стали обычно используется вакуумная плавящаяся печь (или вакуумная дуга). Печной) переплав для уменьшения примесей и сегрегации в стали и улучшения вязкости разрушения стали. Все развитые индустриальные страны ввели более низкие требования к содержанию серы и фосфора, которые обычно не превышают 0,06%, но сегрегация стали, производимой крупными сталелитейными заводами в моей стране, все еще остается жесткой. Качество нестабильное. Среди факторов, влияющих на сегрегацию (железорудные элементы, способ выплавки стали, размер стального слитка, технология выплавки и т. д.), основной причиной является способ выплавки стали и технология выплавки. Большая сегрегация приведет к горячему охрупчиванию, холодному охрупчиванию, трещинам, усталости и т. д. Серия вопросов.

2 Концентрация стресса

Когда сталь имеет концентрацию напряжений в определенной части, двумерное или трехмерное поле напряжений одного и того же номера затрудняет переход материала в пластическое состояние, что приводит к хрупкому разрушению. Чем серьезнее концентрация напряжений, тем больше снижается пластичность стали и тем больше риск хрупкого разрушения. Концентрация напряжений в стальных конструкциях или компонентах в основном связана с деталями конструкции.:

3Использование окружающей среды

Когда болт подвергается большей динамической нагрузке или работает при более низкой температуре окружающей среды, вероятность хрупкого разрушения болта увеличивается.

При температуре выше 0 ℃, когда температура повышается, прочность и модуль упругости стали изменяются. Как правило, прочность снижается, а пластичность увеличивается. При температуре в пределах 200°С эксплуатационные характеристики стали существенно не меняются. Однако предел прочности стали восстанавливается при температуре около 250°C, fy значительно улучшается, а пластичность и ударная вязкость снижаются, возникает так называемая синеломкость. В это время горячедеформированная сталь склонна к образованию трещин. При достижении температуры 600°С и Е, близкой к нулю, стальная конструкция практически полностью теряет несущую способность.

При температуре ниже 0℃ по мере понижения температуры прочность стали несколько увеличивается, а пластичность снижается и увеличивается хрупкость. Особенно при понижении температуры до определенного температурного диапазона значение ударной вязкости стали резко падает и происходит низкотемпературное хрупкое разрушение. Хрупкое разрушение стальной конструкции при низкой температуре обычно называют низкотемпературной хладноломкостью, а образующиеся трещины называют холодными трещинами.

4Влияние скорости загрузки

Большое количество экспериментов показало, что высокая скорость нагружения увеличивает риск хрупкого разрушения материала, и принято считать, что его эффект эквивалентен понижению температуры. С увеличением скорости деформации предел текучести материала будет увеличиваться. Причина в том, что материал слишком поздно подвергается пластической деформации и проскальзыванию, поэтому время термической активации, необходимое для того, чтобы дислокация избавилась от задержек и проскальзывания, уменьшается, а температура хрупкого перехода увеличивается. Поэтому легко получить хрупкий перелом. При наличии на образце надрезов влияние скорости деформации более существенно. При возникновении хрупкой трещины на вершине трещины возникает серьезная концентрация напряжений. Это внезапное увеличение напряжения эквивалентно нагрузке с очень высокой скоростью нагружения, которая приводит к быстрой дестабилизации и расширению трещины и, в конечном итоге, к хрупкому разрушению всей конструкции.

Таким образом, дефекты материала, концентрация напряжений, условия эксплуатации и скорость нагружения являются основными факторами, влияющими на хрупкое разрушение, причем концентрация напряжений особенно важна. Здесь стоит отметить, что концентрация напряжений, как правило, не влияет на статическую предельную несущую способность стальной конструкции, и ее влияние обычно не учитывается при проектировании. Но под действием динамической нагрузки, серьезной концентрации напряжений плюс дефекты материала, остаточные напряжения, охлаждающее упрочнение, низкая температура окружающей среды и т. д. часто являются основной причиной хрупкого разрушения.

Другие новости отрасли штамповки деталей оборудования: