Relația dintre material, procesul de tratare termică și rezistența la oboseală a plăcilor de presiune
Care este diferența de rezistență la oboseală dintre plăcile de presiune din oțel 45# tratate prin călire și revenire față de normalizare?
Plăcile de presiune din oțel 45# după călire și revenire au o rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 600 MPa, rezistență la impact mai mare sau egală cu 30 J/cm² și limită de oboseală mai mare sau egală cu 250 MPa. Cele după normalizare au doar o rezistență la tracțiune Mai mare sau egală cu 500 MPa, rezistență la impact mai mică sau egală cu 20 J/cm² și limită de oboseală Mai mică sau egală cu 180 MPa, cu o diferență de rezistență la oboseală mai mare de 30%. Călirea și revenirea formează o structură uniformă de sorbită călită din oțel 45#, care combină rezistența ridicată și duritatea ridicată și poate rezista în mod eficient impactului încărcăturilor alternante ale trenului. Structura normalizata este perlita + ferita, cu duritate insuficienta, facand fisurile de oboseala predispuse sa se initieze la punctele de concentrare a tensiunilor, iar durata de viata este de doar 60% din cea a placilor de presiune calite si calite.
Ce efect de îmbunătățire are procesul de călire a suprafeței asupra rezistenței la oboseală a plăcilor de presiune 60Si2Mn?
După călirea suprafeței, duritatea suprafeței plăcilor de presiune 60Si2Mn poate atinge HRC45-50, formând o structură martensitică densă, iar rezistența la uzură este îmbunătățită de peste 2 ori. În același timp, călirea suprafeței formează tensiuni de compresiune reziduale pe stratul de suprafață al plăcii de presiune, compensând o parte a tensiunii de tracțiune generate de încărcăturile trenului și crescând limita de oboseală cu 25%-30%. Duritatea ridicată a suprafeței poate rezista la deteriorarea prin frecare de la șină, evitând deformarea plastică a plăcii de presiune, în timp ce miezul menține în continuare duritatea ridicată a sorbitului temperat, prevenind fracturarea plăcii de presiune sub sarcini de impact. Această caracteristică structurală „dură în exterior și dură în interior” face din plăcile de presiune 60Si2Mn alegerea preferată pentru liniile de transport greu.
Care sunt cauzele principale ale „fisurilor de stingere” în plăcile de presiune în timpul tratamentului termic și cum să le evitați?
Principalele cauze includ: în primul rând, viteza de încălzire excesiv de rapidă, ceea ce duce la o diferență mare de temperatură între interiorul și exteriorul plăcii de presiune și stres termic excesiv; în al doilea rând, viteza de răcire a călirii excesiv de rapidă, în care solicitarea structurală de la transformarea austenitei în martensite depășește rezistența la tracțiune a materialului; în al treilea rând, fără tratament de teșire pe colțurile ascuțite și marginile găurilor ale plăcii de presiune, formând puncte de concentrare a tensiunii. Măsuri de evitare: adoptați un proces de încălzire treptat pentru a crește încet temperatura și a reduce diferența de temperatură internă și externă; selectați medii de stingere gradate (cum ar fi baia de nitrat) pentru a reduce viteza de răcire și stresul structural; în timpul procesării plăcilor de presiune, efectuați teșirea cu R mai mare sau egal cu 0,5 mm pe colțurile ascuțite și pe marginile găurilor pentru a elimina punctele de concentrare a tensiunii.
Ce pericole de service sunt cauzate de duritatea necalificată (prea mare sau prea mică) a plăcilor de presiune după tratamentul termic?
Când duritatea este prea mare (HRC＞55), fragilitatea plăcii de presiune crește semnificativ, duritatea la impact scade cu mai mult de 40%, iar fracturile fragile sunt predispuse să apară sub încărcăturile de impact ale trenului, în special în medii cu temperatură scăzută în timpul iernii, unde riscul de rupere este mai mare. Când duritatea este prea scăzută (HRC<35), rezistența și rezistența la uzură a plăcii de presiune sunt insuficiente, iar deformarea plastică este predispusă să apară sub sarcinile laterale ale șinei, ceea ce duce la un "pas" pe suprafața de potrivire dintre placa de presiune și șină, exacerbând deplasarea laterală a șinei și lărgirea ecartamentului. Ambele situații vor scurta durata de viață a plăcii de presiune, vor deteriora stabilitatea sistemului de prindere și vor cauza pericole pentru siguranța căii.
Cum să judeci rapid dacă calitatea tratamentului termic al plăcilor de presiune este calificată la fața locului?
La fața locului, un tester de duritate portabil Rockwell poate fi utilizat pentru a detecta duritatea suprafeței plăcii de presiune: duritatea plăcilor de presiune din oțel 45# călite și călite ar trebui să fie între HRC22-28, iar duritatea suprafeței plăcilor de presiune-călite la suprafață 60Si2Mn ar trebui să fie între HRC45-50. În același timp, observați starea suprafeței plăcii de presiune; fără fisuri, fără strat de decarburare prin oxidare și fără deformare sunt calificate. În plus, poate fi utilizată metoda de atingere: plăcile de presiune călite și călite au un sunet profund, iar plăcile de presiune călite la suprafață au un sunet clar; un sunet răgușit poate indica crăpături interne. Pentru probleme de lot, trebuie prelevate probe pentru testarea rezistenței la impact pentru a se asigura că calitatea tratamentului termic îndeplinește cerințele de serviciu.