Table of Contents
מבוא להתנהגות של Fracture ב-Tempered Steel
התנהגות השבירה של פלדה ממוזגת מייצגת את אחד הנושאים הבולטים ביותר בהנדסה חומרים מבניים.כאשר רכיבי פלדה נכשלים, האופן שבו הם פורצים & mdash; בין אם באמצעות איטי, אנרגיה-התמדה אנרגיה או על ידי פתאומי, סדקים קטסטרופליים, חומרים מתאימים של שינוי חומרים מתכתי, אשר נועדו כדי לבדוק את שולי הבטיחות של גשרים, כלי לחץ, צינורות, ומכונות.
מה זה ההרחבה דואטילית-בירק?
המעבר דוקטרטרי-בריטל מתאר שינוי תלוי בטמפרטורה במצב שבר המוצג על ידי מתכות מעוקבות רבות בגוף (BCC), כולל פלדה. בטמפרטורות גבוהות, פלדה מפלס באופן מפלסטיק לפני שבר, סופגת אנרגיה משמעותית באמצעות מיקרו-לקולק פלוגנציה וזרימה פלסטיק נרחבת.התנהגות דוקטרלית זו מאופיינת על ידי צוואר, מדמיע, משטח גס, כמו ירידה, הכוח של פלדה, כאשר היא מתרחשת ירידה של נקודה קבועה של לחץ דם נמוך יותר, כאשר היא מתרחשת ירידה, כאשר היא מתרחשת ירידה במשקל זמן קצר יותר, כאשר היא מתרחשת ירידה, כאשר היא מתרחשת ירידה, כאשר היא מתרחשת ירידה מסוימת, כאשר היא מתרחשת ירידה במשקל זמן קצר יותר.
המעבר אינו מתרחש בטמפרטורה אחת, אך מעל טווח & mdash; באופן קטי המשתרע על 20 – 60 °C בהתאם לקומפוזיציה פלדה ומיקרו-מבנה בתוך אזור זה, שברים מעורבים הם נפוצים, מראה אזורים של שני דוקטרילי דיבה ונקייה על אותה משטח שבר.
מכניזם מיקרו-מבנה של הדוכסות וברטלי
פיקניק על ידי Microfree Coalescence
שבר דונטאלי בפלדה ממוזג מתקדם דרך שלושה שלבים: מיקרו-לקל nucleation, צמיחה ו-Falescence. Microfrees בדרך כלל מחלחלים חלקיקים דו-פזיזים, כגון carbides, sulfides, או תחמוצות, כאשר הלחץ המיושם עולה על חוזק בין החלקיק לבין מטבולית הפלדה.
בריטל פוקט / Cleavage
שבר קלבאז מתרחש כאשר סדק propagates לאורך מטוסים גבישיים ספציפיים & mdash; באופן רטיפי המטוסים {100} ב BCC ברזל & mdash; עם מעט עיוות פלסטי.הסדקים כאשר ריכוז הלחץ המקומי עולה על השבר של משטח ריק של אזורי ניקוי נפוצים כוללים קרש דגנים, צמתים, או רציפים במהירות, כאשר הם נמצאים על פני השטח הקדמית, ברגעים ריקים, לעתים קרובות, ירידה חדה יותר על פני השטח הקדמית, כאשר הם מופיעים גבולות אופייניים, כאשר הם מופיעים על פני השטח של דגנים קצרים, 000.
תפקיד הפיתוי בהתנהגות הפשפשפש
טמפינג הוא טיפול חום המשמש פלדה מקוטחת כדי להפחית את הקשידות, להגדיל את הקשידות, להקל על הלחץ הפנימי. במהלך מזג, מיקרו-מבנה המרנסיטי מכווץ לתוך מטן ממזג, המורכב חלקיקים קנביד דקים מפוזרים בצפיפות ממטרת רוח 700.הטמפרטורה הממזגת וזמן ישירות להשפיע על התנהגות השבר.
גורמים המשפיעים על המעבר הדוכסי-ביריק ב-Tempered Steel
קומפוזיציה כימית
אלמנטים של שימור מפעילים השפעה עמוקה על טמפרטורת המעבר.פחמן, האלמנט המשפיע ביותר, מגביר את העוצמה אך מעלה את טמפרטורת המעבר על ידי קידום היווצרות carbide ולהגדיל את הקשיות של המבנה המרניאטי. Manganese משפר את הקשידות ותחתית טמפרטורת המעבר על ידי הגדלת גודל דגנים וייצוב של מומנטום שינוי באופן משמעותי.
גודל Grain Size
מערכת היחסים של הול-פטר מתארת כיצד הזיכוך של דגנים מגביר את עוצמת הדגנים, אך הזיכוך הדגנים משפר גם את קשיות השבורות ומפחית את טמפרטורת המעבר הדלעת-בריבית. פלדה בעלת עוצמה גבוהה יותר לנפח הדגנים, אשר פועל כמכשולים לצמצום הפחתת רמת הסדקים והפחתת רמת הנפץ האפקטיבית של הדגנים; כאשר סדק גדל פוגש גבול דגנים, הוא חייב לחזור מחדש בדגנים הגדל, הדורש אנרגיה נוספת מ דגנים ולהפחית את רמת הדגנים ולהפחית את רמת הטמפרטורות נמוכות יותר; ולהפחית את רמת הטמפרטורות נמוכות יותר; ולהפחית את רמת ה- 50 גרם; כאשר הוא מ- 50 גרם ל- 30 גרם ל-C נמוכה יותר; עם לחץ נמוך יותר; עם לחץ ולהפחית את רמת הפחתת לחץ ולהפחית את רמת הפחתת רמת ה- 30 דקות של 30 דקות של פחות; כאשר הוא יכול ל- 30 גרם לירידה; עם לחץ ולהפחית את רמת הפחתת רמת הפחתת רמת הפחתת לחץ ולהפחית את רמת הפחתת רמת הפחתת רמת הפחתת לחץ ולהפחית את רמת הפחתת לחץ ולהפחית את רמת הדגנים; כאשר הוא יכול ל- 30 דקות של 40 גרם לטמפרטורה נמוכה יותר; כאשר הוא חייב לטמפרטורה נמוכה; כאשר
הפצה של Micro Structure and Carbide
מרטן טמפרנט מכיל מחסומים בגודל משתנה, צורה, הפצה בהתאם למצב מזג. Coarse carbides לאורך גבולות דגנים או גבולות להת פועלים כנציגים מתח כי מעדיף cleavage חניכה. Fine, אחיד מחולק carbides בתוך מטריקס טקס לספק כוח ללא פגיעה חמורה.
שיעור סטרינס
עומס חזק משפיע על המעבר דוקטרילי-בריפל.בשיעורי מתח גבוהים, כגון אלה נתקלו בהתקני טעינה או אירועי נפץ, כוח התשואות של פלדה עולה מהר יותר מאשר כוח השבעה, שינוי טמפרטורת המעבר למעלה. פלדה שמתנהגת באופן דורקי תחת עומס חד-משמעי עלול להיכשל במהירות תחת השפעה על אותה הטמפרטורה.
מדינת מתח וקונסטרינט
השילוש של מצב הלחץ משפיע על מצב שבר.תנאים מגבילים גבוהים, כגון אלה שנמצאו במושגים, סדקים, או מעברים גיאומטריים חדים, להעלות את המתח ההידרוסטי ולקדם שברים חריפים אפילו בחומרים שאחרת יתנהגו באופן דוקטי.חלקים ת'יק יוצרים מעצורים גדולים יותר מאשר חלקים דקים, כי באמצעות לחץ על ידי לחץ על פני השטח לא יכול להירגע על ידי התכווצות מאוחרת יותר.
הקודם Austenite Grain Size ו Banding
גודל גרגר האנתנסינטי הקודם, שהוקם במהלך austenitization לפני quenching, יש השפעה מתמשכת על המבנה המנופע. Coarse לפני דגנים austenite לייצר חפיסות מרטן ו laths, אשר מספק יותר מסלולים לא מכווצים עבור cleavage סדק propagation. בנוסף, microstructural sing &mash;ternalating של שכבות ו-reshite של צינורות משוריינות ו-reamited; או משוריינות מתכתי תיבות של צינורות אחוריים ו-raamtrited; או משוריינות אחוריים.
שיטות בדיקה עבור ייצוב דואטילי-בייטל
מדדי השפעה
מבחן ההשפעה של Charpy V-notch (CVN) נשאר השיטה הנפוצה ביותר עבור הדמיה של המעבר דוקטרילי-brittle בחישוב ממוזג. במבחן זה, דגימה לא מכוונת פגע על ידי פטיש חודר, ואת האנרגיה נספגת במהלך שבר הוא prescribed.על ידי בדיקות דגימות בסדרה של טמפרטורות, מהנדסים לבנות עקומת זמן אנרגיה כי מגלה את המעבר.
בדיקת נאותות (KirFLT:0ICIRLT:1), J-Integral, CTOD)
עבור יישומים קריטיים שבהם נדרש ניתוח מכניקת כמותית, מהנדסים פונים לבדיקות קשיחות של שבר סטנדרטי.המטוס לחץ שבר קשיחות KFLT:0ICIRFLT:1 מודד את הגורם אינטנסיביות הלחץ שבו סדק חד מתחיל לגדול. באזור מעבר מחסנית דוקטרילי, אך שבר הוא קדמו על ידי מפלסטיקה משמעותית, J-integral או סדקי (CT) הם יותר נשלטים על ידי פרמטרים פשוטים, אך ורק כדי לשנות את הפרמטרים דומים, אך ורק לאחר שינוי טמפרטורה, אך ורק לאחר שינוי טמפרטורה נמוכה יותר.
ירידה במשקל ובדיקת תה דינמי
בדיקת משקל הירידה (ASTM E208) קובעת את טמפרטורת המעבר של Nil-ductility (NDTT), המהווה את הטמפרטורה מתחתיה דגימת המכילה שברים קטנים של Weld חרוזים לחלוטין כאשר פגעו במשקל נופל.מבחן זה רלוונטי במיוחד עבור פלדה כלי לחץ, שבו NDTT תואמים עם תחילת של שברים בשירות.
בדיקה אחרונה ב-Instrumented Impact Testing
בדיקות השפעה מודרנית כלי שימוש במדדי זנים ו accelerometers על ה- Charpy Striker כדי ללכוד עומס או עומס נתונים במהלך אירוע השברה.כלי זה מפריד את האנרגיה הנספסת הכוללת לאנרגיה של יזום (אנרגיה הנדרשת כדי להתחיל את הסדקים) ואת אנרגיית ההתפשטות (אנרגיה הנדרשת כדי להפיץ את הסדקים על פני הדגימה).
בדיקת פני השטח ופרשנות
טמפרטורות חוצות טמפרטורות
תחת סריקת מיקרוסקופיה אלקטרונים (SEM), משטחים של שבר דוקטריליים מוצגים טופוגרפיה אופיינית דינומית.כל דיבה מייצגת את האתר של מיקרו-רִיק שגדל ומפוחם עם ריקות סמוכים. Equiaxed dimples מצביעים על מצב מתח רגיל דומיננטי, בעוד שקובצים או מטבוליים רחב יותר מצביעים על מצבים שהיא מתאת עם גודל דיוו של דיוודות גדולות יותר, עם חלקיקים קטנים יותר, או מלוטשים, מאשר מצטמצמים, מאשר עם גודל של חומר דק יותר של חלקיקים קטנים יותר, מעידים על צפיפות גבוהה יותר של חומר דקים.
אפשרויות לBerryFracture Surface Features
שברים קלים מראים משטחים שטוחים, הפנים המייצגים את המטוסים הקריסטלוגרפיה, אשר הפצח את תבניות הנהר ו mdash; קווים מנחים כי מעקב אחר הכיוון של הפצח המקומי ו mdash; מחדר ההתבואה של גרגר מימן, ועוזרים לזהות היכן מקור השבב.
מעורבות-Mode Fracture באזור המעבר
באזור המעבר, משטחים שבר להראות תערובת של תכונות דוקטרליות ובירה. ליד הצד הדוקטרי של המעבר, פרצות מבודדות מופיעים בתוך מטריצה מורכבת בעיקר. ליד הצד המתפתל, איים של דטריעת דוקטריה להפריע משטח מחוספס אחר, כלומר, את השבריר של שטח ריצוף על פני השטח השביר יכול להיות מתואם עם שינוי דרמטי של שינוי אנרגיה.
פיתוי ואפקטו על התנהגות טרנזיציה
התגלמות טמפר היא תופעה מסוימת המשפיעה על פלדה ממוזגת ויכולה לפגוע קשות בהתנגדות שבר.זה קורה כאשר פלדה מוחזקת או לאט בקור רוח דרך טווח הטמפרטורה של 375 –575 °C במהלך טיפול מזג או חום. בטווח זה, אלמנטים של בידוד קריטי כמו זרחן, אנטי-טי, tin, ו- arseistgate exgreate כדי להפחית במהירות את עוצמתם של נוזל קירור גבוהה יותר.
עיצוב סימולציות וסטנדרטי הנדסה
בחירת מוצרים עבור שירות רהורה נמוך
עבור רכיבים הפועלים בטמפרטורות נמוכות, מהנדסים חייבים לבחור ציוני פלדה עם טמפרטורת מעבר דוקטרילית-brittle בבטחה מתחת לטמפרטורת השירות המינימלית.הרווח הנדרש משתנה על ידי יישום וקוד.עבור כלי לחץ, ASME Boiler ו-Vssel Code דורשות השפעה Charpy על טמפרטורת המתכת המינימלית (MD) עבור כל החומרים המוסמך עוביים ודרישות נמוכות כמו צינורות מתכת כגון: CART-Ricreative-Creative-C, לעתים קרובות, כמו טמפרטורות נמוכות, כגון אינדקס פלדה, כגון אינדקס פלדה, כמו טמפרטורות מתכת (PP) עבור כל חומר עמידים, כגון אינדקס פלדה ו-Ricial פלדה, כמו גם לחץ-C קריטיות פלדה, כמו אינדקסים, כמו אינדקסים, כמו גם חומרים עמידים, כמו גם חומרים עמידים, כמו אינדקסים, כמו אינדקסים, כמו אינדקסים, כמו טמפרטורות פלדה, כמו טמפרטורות פלדה, כמו גם לחץ-Ricial פלדה, כמו גם על ידי לחץ-Ricial פלדה, כמו אינדקסים, כמו גם מדדי תיבות של פלדה, כמו גם תכונות מתכת (PP) עבור כל חומר למניעת לחץ-Ricial פלדה, כמו גם לחץ-חום-חום פלדה, כמו אינדקסים, כמו גם מדדי תיבות של פלדה
אופטימיזציה לטיפול
השגת האיזון האופטימלי של כוח ונוקשות פלדה ממוזג דורש שליטה זהירה של תהליך טיפול חום. Quenching מייצרת קשה, ממרטן מתפתל, אשר לאחר מכן ממוסמכת לשחזר קשיחות. הטמפרטורה הממזגת נבחרת על בסיס כוח היעד ושילוב קשיח: גם טמפרטורה נמוכה של כוח עם קשיחות, מזג אוויר גבוה מזג אוויר גבוה עבור שיפור כוח עם כוח קשה עם כוח יתר, אבל לא יכול לשקול את מעגל חלופית או לחץ ארוך יותר, אבל לא יכול אפילו לחץ על זמן קצר יותר, אבל לא יכול אפילו יותר.
עיצוב מבוסס-Mechanics-based design
גישות עיצוב מודרני יותר ויותר להשתמש מכניקת שבר כדי לקבוע גודל פגמים מקובל וקריטריונים בדיקה.המדמת הכשל (FAD) שיטת הערכה (FAD), כפי שמוצף בסטנדרטים כמו BS 7910 ו- API 579, מספק מסגרת להערכת אם פגם דמוי סדק מתקבל על ידי טעינה ותנאי טמפרטורה.
מחקרים ותצפיות מעשיות
כישלונות ספינת החירות
הדוגמה המפורסמת ביותר של מעבר דוטריאלי-בריפול הגורם לכישלון קטסטרופלי היא שברי הספינה החירות במהלך מלחמת העולם השנייה.מעל 200 אוניות חוו שברים פורצים, עם כמה שבירה לחלוטין בשתיים בזמן הים או בנמל, חקירה גילתה כי השבר מקורו בריכוזים מתח כגון פינות טמא ופגמים בריחתיים, והתפשטות דרך לוחיות הפלדה עם עיוות פלסטיק קטן.
יישומים מודרניים: קווי צינור הארקטי ומבנה Offshore
בפרויקטים מודרניים של צינורות הארקטי, כגון אלה באלסקה וצפון קנדה, פלדה צינור קו חייב להציג התנהגות דוקטרילית בטמפרטורות מתחת -40 ° C. אלה פלדה מיוצרים עם תוכן פחמן נמוך (.03 –0.06% C), עמידה בחנקן ו- vanadium, ושלטת thermomeical מתגלגלת כדי להשיג מבנה פחמן נמוך עם microegion עם טמפרטורה נמוכה של לחץ דם על פני שטח פלדה, הוא בתנאי לחץ על פני שטח נמוך.
נושאים מתקדמים במעבר דואטילי-בייטל
השפעות והגבלות
בדיקות קשיחות של מעבדה מתבצעות על דגימות עם עצירות גבוהה (סדקים עמוקים וטריאקליות גבוהה), בעוד רכיבים מבניים לעתים קרובות מכילים סדקים רדודים או פגמים משטח עם עצירות נמוכה יותר.העברה של נתונים מעבדה יישומים מבניים דורש הבנה כיצד עצירות משפיעה על שבר חזק.הטמפרטורה של המעבר דוטרילי על דגימות גבוהות של רמות גבוהות של הדבקה היא שמרנית עבור יישומים נמוכים, כלומר אפקט כפול של קיבולת גבוהה יותר של JDQ.
טבע סטטיסטי של קלבאז' Fracture
שבר קלב באזור המעבר הוא סטטיסטי לחלוטין.ההסתברות של אתר חניכה קריטי קיים באזור התהליך לפני קצה סדק עולה עם נפח של חומר מתוח מאוד.תיק ורכיבים גדולים יותר יש הסתברות גבוהה יותר של המכיל פגם קריטי או קישור חלש, המוביל לשבר חזק יותר ושינוי למעלה של הטמפרטורה המעבר.
מעצר דינמי
היבט חשוב של שליטה שבר הוא היכולת של חומר לעצור סדקים רץ.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.מ.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.ק.:0Iaaph:0IaphFLT:1) מתאר את ההתנגדות להמשך ההתפשטות של סדק דינמי.טמפרטורת המעבר של השבר היא בדרך כלל 20&R.com, לפני הפעלת מדד קטסטרופלי, נמוך יותר מטמפרטורת המעבר של חומר ניקוי-עשרת, לפני הפעלת לחץ קטסטרופלי, אשר מטמפרטורה של חומר-עשרת, כלומר, לעומת זאת, כאשר הוא מטמפרטורה של חומר מטמפרטורה של חומר מטמפרטורה של חומר מטמפרטורה של חומר מטמפרטורה של חומר מטמפרטורה של חומר דקדקסטרקטיבית, נמוך יותר מטמפרטורה של חומר ניקוי לחץ- 12.
מסקנה
המעבר הדיקטיילי-בריפל בפלדה ממוזג הוא תופעה מורכבת, תלויה טמפרטורה נשלטת על ידי יחסי הגומלין של כימיה, מיקרו-מבנה, תנאי טעינה, ומצב הלחץ.הבנת המנגנונים השולטים במעבר זה ומוליד; מן הניקוי וההפצה של שיטות בקרה קפדניות, כולל תהליכי בקרה עצביים ופעולות ניהוליים קפדניות ביותר, כולל מגבלות תכנון קפדניות של ציוד ברזל.