Kodėl deguonies kiekio sumažinimas negali pagerinti guolių plieno nuovargio tarnavimo laiko? Atlikus analizę, manoma, kad taip yra todėl, kad sumažinus oksidų intarpų kiekį, sulfidų perteklius tampa nepalankiu veiksniu, turinčiu įtakos plieno nuovargio tarnavimo laikui. Tik tuo pačiu metu sumažinus oksidų ir sulfidų kiekį, galima visiškai išnaudoti medžiagos potencialą ir gerokai pagerinti guolių plieno nuovargio tarnavimo laiką.
Kokie veiksniai turės įtakos guolio plieno nuovargio trukmei? Minėtos problemos analizuojamos taip:
1. Nitridų poveikis nuovargio trukmei
Kai kurie mokslininkai atkreipė dėmesį, kad į plieną pridėjus azoto, sumažėja nitridų tūrio dalis. Taip yra dėl vidutinio intarpų dydžio sumažėjimo pliene. Dėl technologijų apribojimų vis dar suskaičiuojamas nemažai intarpų dalelių, mažesnių nei 0,2 colio. Būtent šių mažyčių nitridų dalelių buvimas daro tiesioginę įtaką guolių plieno nuovargio ilgaamžiškumui. Ti yra vienas iš stipriausiai nitridus formuojančių elementų. Jo savitasis svoris mažas ir jis lengvai plaukioja. Dalis Ti lieka pliene ir sudaro daugiakampius intarpus. Tokie intarpai gali sukelti vietinę įtempių koncentraciją ir nuovargio įtrūkimus, todėl būtina kontroliuoti tokių intarpų atsiradimą.
Bandymo rezultatai rodo, kad deguonies kiekis pliene sumažėja iki mažiau nei 20 ppm, padidėja azoto kiekis, pagerėja nemetalinių intarpų dydis, tipas ir pasiskirstymas, o stabilių intarpų skaičius žymiai sumažėja. Nors nitridų dalelių pliene padaugėja, jos yra labai mažos ir pasiskirsto išsklaidytoje būsenoje ties grūdų riba arba grūdų viduje, o tai yra palankus veiksnys, todėl guolio plieno stiprumas ir tvirtumas gerai dera, o plieno kietumas ir stiprumas labai padidėja, ypač kontaktinio nuovargio tarnavimo laiko gerinimo poveikis yra objektyvus.
2. Oksidų poveikis nuovargio trukmei
Deguonies kiekis pliene yra svarbus veiksnys, turintis įtakos medžiagai. Kuo mažesnis deguonies kiekis, tuo didesnis grynumas ir ilgesnis atitinkamas tarnavimo laikas. Yra glaudus ryšys tarp deguonies kiekio pliene ir oksidų. Išlydyto plieno kietėjimo procese aliuminio, kalcio, silicio ir kitų elementų ištirpęs deguonis sudaro oksidus. Oksido intarpų kiekis priklauso nuo deguonies. Mažėjant deguonies kiekiui, oksido intarpai mažėja; azoto kiekis yra toks pat kaip deguonies kiekis ir taip pat turi funkcinį ryšį su nitridu, tačiau kadangi oksidas yra labiau disperguotas pliene, jis atlieka tą patį vaidmenį kaip karbido atramos taškas, todėl neturi žalingo poveikio plieno nuovargio trukmei.
Dėl oksidų buvimo plienas ardo metalo matricos tęstinumą, o kadangi oksidų plėtimosi koeficientas yra mažesnis už guolio plieno matricos plėtimosi koeficientą, veikiant kintamajam įtempiui, lengvai susidaro įtempių koncentracija ir metalo nuovargio priežastis. Didžioji įtempių koncentracija atsiranda tarp oksidų, taškinių intarpų ir matricos. Kai įtempis pasiekia pakankamai didelę vertę, atsiranda įtrūkimų, kurie greitai išsiplečia ir suyra. Kuo mažesnis intarpų plastiškumas ir kuo aštresnė jų forma, tuo didesnė įtempių koncentracija.
3. Sulfido poveikis nuovargio trukmei
Beveik visa pliene esanti siera yra sulfidų pavidalu. Kuo didesnis sieros kiekis pliene, tuo daugiau sulfido pliene. Tačiau kadangi sulfidą gerai supa oksidas, oksido įtaka nuovargio trukmei sumažėja, todėl intarpų skaičiaus įtaka nuovargio trukmei nėra absoliučiai susijusi su intarpų pobūdžiu, dydžiu ir pasiskirstymu. Kuo daugiau intarpų, tuo trumpesnis turi būti nuovargio trukdis, o kitus įtakos veiksnius reikia visapusiškai įvertinti. Guoliniame pliene sulfidai yra disperguoti ir pasiskirstę smulkia forma, sumaišyti su oksido intarpais, kuriuos sunku nustatyti net metalografiniais metodais. Eksperimentai patvirtino, kad, remiantis pradiniu procesu, Al kiekio padidinimas teigiamai veikia oksidų ir sulfidų redukciją. Taip yra todėl, kad Ca turi gana stiprų desulfuravimo gebėjimą. Intarpai mažai veikia stiprumą, tačiau labiau kenkia plieno tvirtumui, o pažeidimo laipsnis priklauso nuo plieno stiprumo.
Gerai žinomas ekspertas Xiao Jimei atkreipė dėmesį, kad plieno intarpai yra trapi fazė, kuo didesnė tūrio dalis, tuo mažesnis tvirtumas; kuo didesnis intarpų dydis, tuo greičiau mažėja tvirtumas. Kalbant apie skilimo lūžio tvirtumą, kuo mažesnis intarpų dydis ir kuo mažesnis atstumas tarp intarpų, tuo tvirtumas ne tik nemažėja, bet ir didėja. Skilimo lūžio tikimybė yra mažesnė, todėl padidėja skilimo lūžio stiprumas. Kažkas atliko specialų bandymą: dvi plieno A ir B partijos priklauso tam pačiam plieno tipui, tačiau kiekvienoje iš jų esantys intarpai skiriasi.
Po terminio apdorojimo dvi plienų A ir B partijos pasiekė tą patį 95 kg/mm' tempiamąjį stiprį, o A ir B plienų takumo ribos buvo vienodos. Pagal pailgėjimą ir ploto sumažėjimą B plienas yra šiek tiek mažesnis nei A plienas, kuris vis dar atitinka reikalavimus. Atlikus nuovargio bandymą (sukamąjį lenkimą), nustatyta, kad: A plienas yra ilgaamžė medžiaga, turinti aukštą nuovargio ribą; B yra trumpalaikė medžiaga, turinti žemą nuovargio ribą. Kai plieno bandinio ciklinis įtempis yra šiek tiek didesnis už A plieno nuovargio ribą, B plieno tarnavimo laikas yra tik 1/10 A plieno tarnavimo laiko. A ir B plienuose esantys intarpai yra oksidai. Kalbant apie bendrą intarpų kiekį, A plieno grynumas yra prastesnis nei B plieno, tačiau A plieno oksido dalelės yra vienodo dydžio ir pasiskirstę tolygiai; B pliene yra keletas didelių dalelių intarpų, ir jų pasiskirstymas nėra tolygus. Tai visiškai rodo, kad pono Xiao Jimei požiūris yra teisingas.
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 25 d.