Неліктен оттегі мөлшерін азайту мойынтірек болаттың шаршау мерзімін жақсарта алмайды? Талдаудан кейін, себебі оксид қоспаларының мөлшері азайғаннан кейін артық сульфид болаттың шаршау мерзіміне әсер ететін қолайсыз факторға айналады деп есептеледі. Тек оксидтер мен сульфидтердің мөлшерін бір уақытта азайту арқылы ғана материалдық әлеуетті толық пайдалануға болады және мойынтірек болаттың шаршау мерзімін айтарлықтай жақсартуға болады.
Мойынтірек болаттың шаршау мерзіміне қандай факторлар әсер етеді? Жоғарыда келтірілген мәселелер келесідей талданады:
1. Нитридтердің шаршау өміріне әсері
Кейбір ғалымдар болатқа азот қосқанда нитридтердің көлемдік үлесі азаятынын атап өтті. Бұл болаттағы қоспалардың орташа мөлшерінің азаюына байланысты. Технологиямен шектелгендіктен, 0,2 дюймнен кіші қоспа бөлшектерінің айтарлықтай саны есептеледі. Дәл осы кішкентай нитрид бөлшектерінің болуы мойынтірек болаттың шаршау мерзіміне тікелей әсер етеді. Ti - нитридтерді түзетін ең берік элементтердің бірі. Оның меншікті салмағы аз және оңай қалқып жүреді. Ti-дің бір бөлігі болатта көп бұрышты қоспалар түзу үшін қалады. Мұндай қоспалар жергілікті кернеу концентрациясын және шаршау жарықтарын тудыруы мүмкін, сондықтан мұндай қоспалардың пайда болуын бақылау қажет.
Сынақ нәтижелері болаттағы оттегі мөлшерінің 20 ppm-ден төмен түсетінін, азот мөлшерінің артатынын, металл емес қоспалардың мөлшері, түрі және таралуы жақсаратынын және тұрақты қоспалардың айтарлықтай азаятынын көрсетеді. Болаттағы нитридті бөлшектер көбейгенімен, бөлшектер өте кішкентай және түйіршік шекарасында немесе түйіршіктің ішінде шашыраңқы күйде таралады, бұл қолайлы факторға айналады, сондықтан мойынтірек болаттың беріктігі мен төзімділігі жақсы сәйкес келеді, ал болаттың қаттылығы мен беріктігі айтарлықтай артады. Әсіресе, жанасу шаршауының қызмет ету мерзімінің жақсару әсері объективті.
2. Оксидтердің шаршау өміріне әсері
Болаттағы оттегінің мөлшері материалға әсер ететін маңызды фактор болып табылады. Оттегінің мөлшері неғұрлым төмен болса, тазалығы соғұрлым жоғары болады және сәйкесінше қызмет ету мерзімі ұзағырақ болады. Болаттағы оттегінің мөлшері мен оксидтер арасында тығыз байланыс бар. Балқытылған болаттың қатаю процесінде алюминийдің, кальцийдің, кремнийдің және басқа элементтердің еріген оттегісі оксидтер түзеді. Оксидті қосу мөлшері оттегінің функциясы болып табылады. Оттегінің мөлшері азайған сайын оксидті қосулар азаяды; азот мөлшері оттегінің мөлшерімен бірдей және нитридпен функционалдық байланысқа ие, бірақ оксид болатта көбірек дисперсті болғандықтан, ол карбидтің тіреу нүктесі сияқты рөл атқарады, сондықтан ол болаттың шаршау мерзіміне зиянды әсер етпейді.
Оксидтердің болуына байланысты болат металл матрицасының үздіксіздігін бұзады, ал оксидтердің кеңею коэффициенті мойынтірек болат матрицасының кеңею коэффициентінен аз болғандықтан, ауыспалы кернеуге ұшыраған кезде кернеу концентрациясын тудыру және металл шаршауының себебі болу оңай. Кернеу концентрациясының көп бөлігі оксидтер, нүктелік қосындылар және матрица арасында болады. Кернеу жеткілікті үлкен мәнге жеткенде, жарықтар пайда болады, олар тез кеңейіп, бұзылады. Қосындылардың пластикалық қасиеті неғұрлым төмен және пішіні неғұрлым өткір болса, кернеу концентрациясы соғұрлым жоғары болады.
3. Сульфидтің шаршау өміріне әсері
Болаттағы күкірттің барлық дерлік мөлшері сульфидтер түрінде болады. Болаттағы күкірттің мөлшері неғұрлым жоғары болса, болаттағы сульфид соғұрлым жоғары болады. Дегенмен, сульфид оксидпен жақсы қоршалғандықтан, оксидтің шаршау мерзіміне әсері азаяды, сондықтан қоспалар санының шаршау мерзіміне әсері қоспалардың табиғатына, мөлшеріне және таралуына байланысты емес. Белгілі қоспалар неғұрлым көп болса, шаршау мерзімі соғұрлым төмен болуы керек және басқа да әсер ететін факторларды жан-жақты қарастыру қажет. Мойынтірек болатта сульфидтер ұсақ пішінде шашырап, таралады және тіпті металлографиялық әдістермен анықтау қиын оксид қоспаларымен араласады. Тәжірибелер бастапқы процестің негізінде Al мөлшерін арттыру оксидтер мен сульфидтерді тотықсыздандыруға оң әсер ететінін растады. Себебі Ca күкіртті кетіру қабілеті өте күшті. Қоспалар беріктікке аз әсер етеді, бірақ болаттың беріктігіне зиянды, ал зақымдану дәрежесі болаттың беріктігіне байланысты.
Белгілі сарапшы Сяо Цзимей болаттағы қоспалардың сынғыш фаза екенін, көлемдік үлесі неғұрлым жоғары болса, беріктігі соғұрлым төмен болатынын; қоспалардың мөлшері неғұрлым үлкен болса, беріктігі соғұрлым тез төмендейтінін атап өтті. Бөлшектену сынуының беріктігі үшін қоспалардың мөлшері неғұрлым кішірек және қоспалардың аралығы неғұрлым кішірек болса, беріктігі соғұрлым азайып қана қоймай, артады. Бөлшектену сынуы сирек кездеседі, осылайша бөлшектену сынуының беріктігін арттырады. Біреу арнайы сынақ жүргізген: А және В болаттарының екі партиясы бір болат түріне жатады, бірақ әрқайсысындағы қоспалар әртүрлі.
Термиялық өңдеуден кейін А және В болаттарының екі партиясы бірдей созылу беріктігі 95 кг/мм'-ге жетті, ал А және В болаттарының беріктігі бірдей болды. Созылу және ауданды азайту тұрғысынан В болаты А болатына қарағанда сәл төмен. Шаршау сынағынан (айналмалы иілу) кейін келесідей анықталды: А болаты - шаршау шегі жоғары ұзақ мерзімді материал; В - шаршау шегі төмен қысқа мерзімді материал. Болат үлгісінің циклдік кернеуі А болатының шаршау шегінен сәл жоғары болған кезде, В болатының қызмет ету мерзімі А болатының тек 1/10 бөлігін құрайды. А және В болаттарындағы қоспалар - оксидтер. Қоспалардың жалпы мөлшері бойынша А болатының тазалығы В болатына қарағанда нашар, бірақ А болатының оксид бөлшектері бірдей мөлшерде және біркелкі таралған; В болатында кейбір ірі бөлшектердің қоспалары бар, және таралуы біркелкі емес. Бұл Сяо Цзимей мырзаның көзқарасының дұрыс екенін толық көрсетеді.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 25 шілде