Table of Contents
ציור קר הוא תהליך ייצור נפוץ שמשנה באופן משמעותי את המאפיינים המכניים של מוטות פלדה, המשפיע הן על כוחן והן על המאפיינים של כישלון. עבור מהנדסים וחומרים, הבנה עמוקה של איך ציור קר משפיע על כשל מכני הוא קריטי עבור עיצוב רכיבים שהם חזקים ואמינים תחת עומסי שירות. מאמר זה חוקר את המנגנונים הבסיסיים של ציור קר, השפעותיו על מצבים מיקרו-מבניים וכבדים, וכיצד הם שולטים שינויים כגון קריקטנות, קרירקציה, קריקטציה, קריסת מתכת.
מה זה ציור קר?
ציור קר הוא תהליך קר של יצירת קור שבו מוט פלדה נמשך דרך מוות עם שטח קטן יותר חצוי, הפחתת קוטרו ואורך המוט. בניגוד לעבודה חמה, התהליך מבוצע בטמפרטורת החדר או ליד, כך שלא מתרחשת תיקון מחדש.העיוות גורם עבודה קשה, אשר מחזק את הפלדה, אך גם מקטין את הדלונות שלה.
(ה) , בגליון קר, יש להוסיף ל[[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[[[1924]]
שיקולים חומריים לפני הצטדקנות הקרה
התגובה של פלדה לציור קר תלויה במידה רבה בכימיה הראשונית שלה ובמיקרו-מבנה. פלדות פחמן נמוך (למשל, AISI 1018) נפוצים ביותר כי הם משלבים דיקטטורה טובה עם שיעורי הפחתת עבודה מתונה. Medium-carbon וסגסוגת פלדה (למשל, 4140) יכול גם להיות קר, אבל הם דורשים שליטה זהירה כדי למנוע סדקים.
השפעות על תכונות מכניות
ציור קר משנה את המאפיינים המכניים של מוטות פלדה בדרכים עמוקות.האפקטים העיקריים מסכמים מתחת.
כוח מוגבר
עבודה קשה מעיוות פלסטיק מגבירה את כוח התשואות ואת כוח רבן האולטימטיבי (UTS) עבור פלדה פחמן נמוכה טיפוסית, ירידה של 20% באזור חצי-שטח יכול להעלות את כוח התשואות מ-250 MPa ל 400 MPa - עלייה של 60% או יותר.המנגנון חיזוק מבוסס על ה-FLT:0Hall-chal-chal-chal-FLT:1 ו- dislocationplications: גרגרים גדולים יותר:
הרדיות מוגברת
הרדיות עולה ביחס למידת העבודה הקרה. Brinell או Rockwell קשיחות ערכים בדרך כלל עולה על ידי 20-50% בהתאם ליחס ההפחתה וציון הפלדה.זה הופך את המוט לעמידים יותר בפני בידוד ולבוש חודרני, אשר שימושי עבור פירים, פינים וחלקי מכונה.עם זאת, הקשיחות עשויה גם להפחית את יכולת הסנטר.
הפחתה של דוקטריביליות
ככל שהכוח והקשה עולים, הדוקטרינה – מחושבת על ידי געגועים בשבר והפחתה של האזור בבדיקות פילים – ירידות.הפלדה הופכת לסיכוי גבוה יותר להיכשל באופן מתפתל אם רגישות או מצבי לחץ תלת-כימיים נוכחים.הארוכה עלולה לרדת מ-20% או יותר במצב החמדכא לשפל של 5% לאחר שציירו כבד.
שיפור התנגדות Fatigue
למרות הפשטות מופחתת, ציור קר יכול לשפר את חיי העייפות כי הלחץ הדחיסה גבוהה ליד משטח retard סדק החניכה.בנוסף, העיכובים מיקרו-מבנה המעודנים של הסדקים.עם זאת, נוכחות של פגמים משטח או הכללות לא-מטאליות יכול לשלול את היתרון הזה.
השפעה על כישלון מכני
(הופנה מהדף "ההתנהגות של מוטות פלדה" תחת עומסים מונוטוניים וציפיים (המצבים העיקריים של כישלונות) הם FLT:0ductile Chevof 1,FLT:2brittle ChevcioFLT 3:2brittle ChevsFLT 3:FLT:4fatiguerfatiguer FLT:5, ו-FLT6 corrosing ctirdrationrationrationer (המרכז)
מצבי כישלון Tensile
תחת עומס רבל, מוטת פלדה מושכת קר בדרך כלל מציג אור ארוך אחיד לפני הצוואר. צפיפות הפיזור גבוהה מקדם טיהור מוקדם של הכללות ומושבות פנינים. משטחים Fracture להראות מבנה מלוטש במידה ניכרת אם כשלון הוא דקוי, אבל ככל עלייה בעבודה קר, השבירה עלולה לעבור למצב מעורב עם פרצות רוח.
תפקיד מתחים סובסידיים
ציור קר מציג מתחים שאריות שאינם חד-משמעיים באמצעות החלקה של המוט חוצה.בדרך כלל, שכבת פני השטח חוויות התנסויות FLT:0com מדכאים מתחים שאריות FLT:1 בכיוון הארוך, בעוד הליבה מפתחת עשרות מתחים שומניים או פחמן (מצטבר) דחיסת פני השטח יכולה לעכב ניקוי רסיסים מועילה.
כישלון שומני
מוטות פלדה קרות לעתים קרובות יש כוח עייפות גבוהה יותר משומן חם או מוטות annealed.השיפור עולה מן השילוב של כוח גבוה יותר, מיקרו-מבנה מעודן, ולחצים דחוסים על פני השטח נוח.לדוגמה, מוטה AISI 1045 פלדה קר נמשך עם ירידה של 15% יכול להיות דחיסה של תפקודים (ב107 מחזורי פוסט) בערך 30% יותר מאשר המקבילה הרגילה שלה, אם התהליך מציג סדקים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של מתחים יעיל יותר של מתחמיים, 000, 000, 000, 000, 000, 000 צמיגים, 000 צמיגים של מתחמי לחץ על פני השטח יעיל יותר של מתחמיציפי הוא יעיל יותר של מתחמיציפי הוא יעיל יותר של מתחמי לחץ חזק יותר של מתחמיציפר; 000 או ירידה כראוי, 000, 000; 000 צמיגים, 000 צמיגים יעיל יותר של מתחמיציפיכות יעיל יותר של מתחמיציפר; 000 צמיגים יעיל יותר של מתחמיציפי פחות מכווץ, 000 צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים, 000 צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים צמיגים
« מהירויות
ציור קר בדרך כלל מקטין קשיחות שבורה (KirFLT:0 irICFLT) כי החומר הופך קשה יותר ופחות מסוגל עיוות פלסטיק בקצה הסדקים.הקשות של פלדה פחמן נמוך יכול לרדת מ -200 MPa ⁇ m במצב נידח מתחת ל -100 MPa ⁇ m לאחר עבודה קרה כבדה.
מתח קורוזיה (SCC)
בסביבות קורוזיות, פלדה משיכה קר יכול להיות יותר נוטה ל SCC, במיוחד בסביבות ניהול מימן (למשל, גז סוטור, אטמוספירה תעשייתית) צפיפות הפיזור גבוהה ולחצים השוכנים ב-SCC יכול להניע הצטברות מימן וסדקים קידוד.הלחצים המחוספסים, לעומת זאת, יכולים להיות מועילים עבור יישומים קריטיים SCC, זה נפוץ גם עם ציפויים נמוכים, כמו גם כן, כמו הגנה, כמו גם עם לחץ נמוך.
שינויים מיקרו-מבנה במהלך ציור קר
האבולוציה המיקרו-מבנהית במהלך ציור קר משפיעה ישירות על מנגנוני הכישלון.
- (FLT:0) Grain elongation:FLT:1 דגנים פרייט להפוך מוארך בכיוון הציור, יצירת מרקם fibrous.aisotropy פירושו תכונות מכניות שונות בכיוונים ארוכי טווח ו transverse. Tensile כוח הוא הגבוה ביותר לאורך ציר המוט, בעוד דוקטריות הפוכה מופחתת.
- (FLT:0) צפיפות המעבר:0 (FLT:1) עבודה קרה מייצרת רשת סבוכה של פירוקים שפועלת כחסמים ליציאה נוספת של פירוק, עלייה כוח.
- (FLT:0)Cementite lamellae: FIRLT:1 ב פלדות פניני, ציור קר פורץ ומיישר את lamellae מלטיטה לאורך הכיוון הציורי.ההיערכות זו יכולה להגדיל את הכוח אבל יכול ליצור ממשקים המאפשרים קידוד אם שברים מלטיט הופכים חדים.
- (FLT:0) התפתחות התפתחות: FLT:1 תהליך הציור מעורר מרקם קריסטלגרפיים (בדרך כלל ⁇ 110 סיבים בפלדות BCC) המרקם הזה משפיע על מודלוסים אלסטיים ויניב אנזוטרופיה.
כאשר ציור קר נשלט באופן לא תקין, מיקרו-חלבונים ומיקרו-קליקים יכולים להיווצר ממשקי הכלל-מטריקס או בגבולות המושבה פנינייט. פגמים תת-קרקעיים אלה יכולים להתפשט תחת טעינה מאוחרת, המוביל לכישלון מוקדם.שימוש בפלדות נקיות עם פחות הכללות ושליטה בהפחתת מעבר (שמירת ההפחתה מתחת להיקף של טיהור) מסייע לשמור על שלמות.
מעבד Parameter Optimization
כדי למזער את הסיכון של כשל מכני, יש להתאים כמה פרמטרים של תהליכים:
- יחס הפחתת הניכוי:0 (FLT:1 עבור רוב הפלדה, ההפחתה המצטברת הכוללת לא עולה על 80% ללא אננאל ביניים.ההפחתה במעבר צריך לבחור כך הלחץ הציור נשאר מתחת 80% מכוח התשואות של החומר.
- (FLT:0) Die design:cioFLT:1 , זווית קטנה יותר למות (6-12%) מקטין את כוח הציור ואת ההומוגניות של עיוות, ובכך מורידה את המתחים השוכנים.
- (FLT:0)Lubrication: 1FLT:1 lubricants (למשל, ציפוי פוספט עם סבון) להפחית את החיכוך, למנוע את הדבקות מתכת-to-metal, ולשפר את פני השטח סיכה ירודה יכול לגרום לדמיע ומיקרו-קracks.
- (FLT:0Speed:EveFLT:1) מהירויות ציור איטי יותר העדיפו בדרך כלל עבור הפחתות כבדות כדי לאפשר ניתוק חום ולהימנע מהתחממות דו-לשונית שיכולה לגרום לרכך מקומי או נזק משטח.
טיפול לאחר-Drawing
לאחר ציור קר, טיפולים תרמיים משמשים לעתים קרובות כדי להתאים את האיזון בין כוח והתנגדות כשלון:
- (FLT:0) חיזוק לנחישות: FLT:1) טיפול בטמפרטורה נמוכה זו (150-300 מעלות צלזיוס) מקטין את הלחץ השגור מבלי לשנות באופן משמעותי את המבנה הכרוך בעבודת הקר.
- (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1FLT: מעל הטמפרטורה והקירור האוויר מחלחלים למבנה, משחזרים את הטוהר והנוקשות תוך צמצום הכוח.
- (ב) פיתוי:0) לאחר הנוקשות: 1FLT:1 עבור פלדות ⁇ אשר לאחר מכן קשה, ציור קר יכול להיות משולב עם לוח זמנים quench-and-temper כדי להשיג כוח גבוה עם קשיחות מבוקרת.
- (FLT:0) הצצה הצצה: 1FLT (הטיפול על פני השטח מכני זה מציג מתחים נוספים דחוסים המסייעים נגד הלחץ הליבה של העשבים ולשפר את העייפות והתנגדות SCC.
השלכות מעשיות עבור עיצוב ובקרת איכות
מהנדסים המציינים מוטות פלדה קרות צריך לשקול את הפעולות הבאות:
- ניתוח מצב FLT:0 (Failure Mod Analysis: FLT:1) Determine מצב הכשל הדומיננטי בתנאי שירות (עומס יתר על ידיmonotonic, עייפות או SCC) מכוונן את רמת העבודה הקרה ואת הטיפול שלאחר הטיפול בהתאם.
- (FLT:0) ⁇ לעומת נכסים טרנסנדאליים: ⁇ 1 (For מוטות טמבלים) טעונים בכפיפות או לרסיון, דוקטריות הפוכה יכולה להפוך קריטית.
- בדיקה איכותית:0 (FLT:1Routine eddy-הווה או קולקציה יכול לזהות פני השטח ופגמים ליד-surface שהוצגו במהלך הציור. Reject מוטות עם סדקים או laps.
- (FLT:0) מדידה של מתח סובסידי: 1FLT:1 שימוש בקרינת רנטגן או שיטות של מחיקת חור, לאמת כי רמות הלחץ המשתנים נמצאים בגבולות מקובלים, במיוחד עבור מכרסמים אשר יוטבעו או יעברו מאצ'ינג נוסף.
מסקנה
[ציור קר] הוא טכניקה עוצמתית לשיפור הכוח, הקשידות והעייפות של מוטות פלדה.עם זאת, הוא מציג גם שינויים משמעותיים במיקרו-מבנה ובלחץ השגרה שיכול לשנות מנגנוני כישלונות, פוטנציאל לשבר מלוטש, ורגיש לדיכוי מרכזי על מנת להדגיש את הסדקים של המדעים, החל מתוקף ניהול קפדני באמצעות שליטה בפרמטר, הקלה בלחץ ובחירה חומרית נאותה.