تحليل سبب التكسير البارد للأنابيب الفولاذية 45

1. الفحص والتحليل الفيزيائي والكيميائي

1. 1 الفحص الكلي ومراقبة التشكل المجهري: تم اختيار قسم من الأنبوب المتصدع مع الشقوق النموذجية لمراقبة الخصائص العيانية. توزعت الشقوق موضعياً على طول الاتجاه الطولي لجسم الأنبوبة بطول 60-70 ملم وبزاوية حوالي 15° مع ​​محور الأنبوب. لم تكن هناك خدوش واضحة على سطح جسم الأنبوب. اخترقت الشقوق جدار الأنبوب لتشكل صدعًا مخترقًا. وقد لوحظ شكل الكراك تحت المجهر الإلكتروني الماسح EVO18 German ZEISS. تتميز أسطح الكسر المتعددة في مورفولوجيا كسر الأنابيب الفولاذية بخصائص الانقسام وخصائص الكسر الهشة الواضحة.

1. 2 اختبار تركيب المادة: تم قطع العينات من قطع الصلب المستديرة والأنابيب المتشققة، وتم الكشف عن التركيب الكيميائي للعينتين بواسطة مطياف القراءة المباشرة Bruker Q4170. تظهر النتائج في الجدول 1. بالمقارنة مع GB/T1591-2008 'الصلب الهيكلي ذو السبائك المنخفضة عالي القوة'، يمكن ملاحظة أن محتوى الكربون في العينتين قريب من الحد الأعلى لمحتوى الكربون القياسي الوطني ، ومكونات السبائك الأخرى تقع ضمن النطاق الذي يتطلبه المعيار الوطني.

1. 3 فحص البنية المجهرية: تم أخذ عينات من الأنابيب الفولاذية المستديرة والأنابيب المتشققة على طول المقاطع العرضية والطولية. بعد الطحن والتلميع والتآكل، تمت ملاحظة التنظيم تحت المجهر المعدني لايكا DM4000M. ويكون تنظيم الأنابيب الفولاذية المستديرة والمشروخة من الفريت والبرليت. وفقًا للنسبة الكمية للفريت والبرليت في الفولاذ المستدير والأنابيب المتشققة، يمكن ملاحظة أن محتوى الكربون فيها عند الحد الأعلى لمحتوى الكربون في الفولاذ العادي 45، وهو ما يتوافق مع نتائج اختبار التركيب الكيميائي للمادة. تنظيم الفولاذ المستدير هو بيرليت ويتم توزيع كمية صغيرة من الفريت في شبكة وعلى شكل إبرة، مع طبقة خفيفة منزوعة الكربنة على السطح. هيكل الأنبوب المتصدع عبارة عن صفائح من البرليت والفريت موزعة على شكل شبكة بيضاء وإبرة وكتلة. توجد طبقة إزالة كربنة طفيفة على السطح وشقوق داخل الهيكل.

1.4 اختبار الصلابة: للكشف عن تغير صلابة هيكل الأنبوب بعد تسخين الفولاذ المستدير وتثقيبه ولفه على البارد، يتم استخدام اختبار الصلابة الدقيقة MH-6 للكشف عن الصلابة الدقيقة للفريت والبرليت في الفولاذ المستدير وتجهيزات الأنابيب المتشققة . لمقارنة تغير الصلابة الإجمالي للفولاذ المستدير والأنبوب المتصدع، يتم استخدام جهاز اختبار الصلابة الرقمي برينل للكشف عن متوسط ​​الصلابة.

2. التحليل والمناقشة

2.1 مورفولوجيا الكراك وتحليل السبب: يتم اختبار التركيب الكيميائي للفولاذ المستدير والأنبوب المتصدع، ومن المعروف أن محتوى الكربون عند الحد الأعلى لمحتوى الكربون في الفولاذ القياسي الوطني 45. تؤدي زيادة محتوى الكربون إلى زيادة البيرليت في التنظيم مما يقلل من قوة الكسر الهشة للصلب ويزيد من ميل الفولاذ للتشقق. من الملاحظة العيانية فإن الشق هو شرخ مخترق وهو عبارة عن كسر قص ناتج عن التشوه اللدن للوحدة المعدنية بعد تعرضها لضغوط معقدة متعددة الاتجاهات وتجاوز حد قوة الأنبوب. يحدث تشوه الاعوجاج عند حافة الشق ونهايته بسبب إجهاد الشد المتبقي. كشفت المراقبة المورفولوجية المجهرية وفحص البنية المجهرية أن الكسر كان له خصائص انقسام وشقوق تمر عبر بنية البيرلايت داخل الهيكل، وهو كسر واضح عبر الحبيبات. بعد التثقيب والدرفلة على البارد، أنتجت الأنابيب الفولاذية كمية كبيرة من التشوه البلاستيكي، والتشوه الشديد للشبكة، وزيادة حادة في الاضطرابات داخل الحبوب. بعد أن تم تشكيل عدد كبير من الخشونة والأشرطة المنزلقة المقيمة، انخفضت قوة الحبيبات نفسها، وبدأت الشقوق بسهولة من داخل الحبيبات، وبالتالي أصبحت كسورًا عابرة للحبيبات. من اختبار الصلابة، يمكن ملاحظة من البيانات الواردة في الجدولين 2 و3 أن صلابة تجهيزات الأنابيب المتشققة أعلى بمقدار 132.3HBW من صلابة الفولاذ المستدير، وأن صلابة البرليت في تجهيزات الأنابيب المتشققة تبلغ 95.6HV0.1 أعلى من الفولاذ المستدير، ولم تتغير صلابة الفريت بشكل ملحوظ. إن تصلب العمل الناتج عن تشوه البلاستيك يزيد من صلابة الأنابيب الفولاذية مع تقليل اللدونة والمتانة.

2.2 تحليل عملية التدحرج: من المعرفة المعدنية، يمكن ملاحظة أن قوة الشد تساوي 3.5 مرة صلابة برينل. توضح الأدبيات أن منحنى الوظيفة لتصلب الأعمال الفولاذية المدرفلة على البارد 45 هو: S = 660.39x0.7528، حيث: S - قوة الشد، x - معامل الاستطالة، x = 1/(1-Z)، Z - الدرفلة على البارد انكماش القسم. وفقا للعلاقة المذكورة أعلاه، فإن مواصفات الأنابيب الخشنة المثقبة في هذا الاختبار هي 51 مم × 5.5 مم، ومواصفات الأنابيب المدرفلة على البارد هي 24.5 مم × 4.6 مم. يمكن ملاحظة أن انكماش قسم الدرفلة على البارد هو Z=63.4%، ومعامل الاستطالة x=2.732، وقوة الشد S=1406.63MPa، والصلابة النظرية للأنابيب الفولاذية بعد الدرفلة هي 401.7HBW، بينما صلابة الأنبوب المتصدع الذي تم اكتشافه هو 326.3HBW. وهذا يدل على أن التشوه الذي حددته الشركة كبير جدًا، مما ينتج عنه إجهاد داخلي كبير في الأنبوب الفولاذي، مما يؤدي إلى حدوث تشقق أثناء الدرفلة.

3. تدابير وآثار التحسين

3. 1 تدابير التحسين: للقضاء على تأثير تصلب العمل بعد التثقيب، يتم اعتماد عملية إعادة البلورة والتلدين. نظرًا لأن محتوى الكربون في هذه الدفعة من الفولاذ قريب من الحد الأعلى للمعيار الوطني للصلب 45، فإن البيرلايت وفير نسبيًا وصلابة الفولاذ عالية. نظرًا لأن صلابة البرليت مرتبطة بالتباعد بين الطبقات، فكلما زاد التباعد بين الطبقات، انخفضت الصلابة. كلما كان معدل التبريد أبطأ أثناء التلدين، كلما زاد التباعد بين الطبقات من البرليت. ولذلك، يتم استخدام عملية إعادة البلورة والتليين قبل الدرفلة لتحسين مرونة وصلابة الفولاذ والقضاء على تأثير تصلب العمل. درجة حرارة التلدين بإعادة البلورة هي 730 درجة مئوية، ويتم تبريده إلى 160 درجة مئوية بمعدل 80-100 درجة مئوية / ساعة ثم يتم تبريده بالهواء خارج الفرن. في إطار فرضية تلبية قوة وصلابة الأنابيب الفولاذية، يتم استخدام منحنى وظيفة تصلب الفولاذ المدرفل على البارد 45: S=660.39x0.7528 لتصميم كمية تشوه معقولة. كمية التشوه الكبيرة ستجعل قوة وصلابة الأنابيب الفولاذية عالية جدًا، وسيتم توليد ضغط داخلي كبير في الأنابيب الفولاذية، مما يتسبب في التشقق أثناء التدحرج أو الاستقامة، وهو أيضًا لا يفضي إلى المعالجة والاستخدام.

3.2 تأثير التنفيذ: من خلال التحليل أعلاه لأسباب التشقق المتدحرج لـ 45 أنبوبًا فولاذيًا غير ملحوم، تم دحرجة الأنبوب الخام المثقب 40mm×5.5mm إلى أنبوب نهائي بمواصفات 24.5mm×4.6mm. في هذا الوقت، كان معدل انكماش المقطع العرضي للأنبوب الفولاذي Z = 51.7%، والذي كان أقل بنسبة 12 نقطة مئوية من تشوه الأنبوب النهائي المدرفل بأنبوب مثقوب مقاس 51 مم × 5.5 مم، وتعرض الأنبوب الخام إلى عملية إعادة التبلور المذكورة أعلاه قبل الدرفلة على البارد. بعد تتبع الإنتاج اللاحق لـ 45 أنبوبًا فولاذيًا غير ملحوم، تم تحسين مادة جسم الأنبوب، وكانت صلابة الأنبوب النهائي حوالي 256HB، ولم يكن هناك أي تشقق متدحرج في جسم الأنبوب، مما أثبت أن إجراءات التحسين كانت فعالة.

4. الاستنتاج

1) محتوى الكربون في الأنبوب الفولاذي قريب من الحد الأعلى للمعيار الوطني ويوجد الكثير من البرليت، وتشويه الشبكة خطير، وتبدأ الشقوق من داخل الحبوب لتشكل كسرًا حبيبيًا، ويكون الكسر هش. الصلابة الإجمالية للأنبوب الفولاذي وصلت إلى 326.3HBW، وصلابة البرلايت في المنظمة وصلت إلى 325.0HV0.1.

2) إن ظاهرة تصلب العمل لـ 45 فولاذًا مستديرًا بعد التثقيب والدرفلة تقلل من صلابة ومرونة الفولاذ. في الوقت نفسه، يكون التشوه المتداول للأنابيب الفولاذية كبيرًا جدًا، حيث يصل إلى 64.3٪، مما يسبب ضغطًا داخليًا كبيرًا داخل الأنابيب الفولاذية ويسبب التشقق أثناء التدحرج.

3) للقضاء على ظاهرة تصلب العمل للأنابيب الفولاذية، تم اعتماد عملية التلدين بإعادة البلورة: درجة الحرارة هي 730 درجة مئوية، يتم تبريدها إلى 160 درجة مئوية بسرعة 80-100 درجة مئوية / ساعة، ويتم تبريدها بالهواء بعد إخراجها من الأنبوب الفولاذي. الفرن. يتم استخدام الأنبوب الخشن المثقب بحجم 40 مم × 5.5 مم للدلفنة، مما يقلل من تشوه اللف. لقد تم تحسين جودة هيكل الأنبوب الفولاذي في الإنتاج اللاحق، ولم يحدث أي تشقق متدحرج.