Свръхвисокоякостната стомана (UHSS) се превърна в решаващ материал в различни индустрии като автомобилостроенето, космическата промишленост и строителството поради изключителното си съотношение якост към тегло и други желани свойства. Като доставчик на стомана със свръхвисока якост е от изключителна важност цялостната оценка на свойствата на нашите продукти. В този блог ще разгледаме методите за изпитване, използвани за оценка на свойствата на стомана със свръхвисока якост.
Изпитване на опън
Изпитването на опън е може би най-фундаменталният и широко използван метод за оценка на механичните свойства на UHSS. Този тест измерва якостта и пластичността на стоманата. Стандартен образец за изпитване, обикновено цилиндричен или плосък прът, се приготвя съгласно съответните стандарти (напр. ASTM E8).
След това образецът се поставя в машина за изпитване на опън, която прилага постепенно нарастващо аксиално натоварване, докато образецът се счупи. По време на теста машината записва натоварването и съответното удължение на образеца. От получените данни можем да изчислим важни параметри като граница на провлачване, крайна якост на опън и удължение при скъсване.
Границата на провлачване показва напрежението, при което стоманата започва да се деформира пластично. За стомана със свръхвисока якост е желана висока граница на провлачване, тъй като позволява на материала да издържа на по-големи натоварвания без постоянна деформация. Крайната якост на опън представлява максималното напрежение, което стоманата може да издържи преди счупване. Пластичността, измерена чрез удължението при скъсване, дава представа за способността на стоманата да се деформира пластично преди разрушаване. Необходима е определена степен на пластичност, за да се предотвратят внезапни и катастрофални повреди в приложенията.
Тестване на твърдост
Изпитването на твърдост е друг важен метод за оценка на стомана със свръхвисока якост. Има няколко налични техники за тестване на твърдостта, всяка със своите предимства и приложения.
Тестът за твърдост по Рокуел е популярен метод. Той измерва дълбочината на проникване на индентор (обикновено диамантен конус или топка от закалена стомана) в стоманата при определено натоварване. След това стойността на твърдостта се отчита директно от скалата на машината за тестване. Тестът на Rockwell е бърз и сравнително лесен за изпълнение, което го прави подходящ за рутинен контрол на качеството в производствения процес.
Тестът за твърдост по Викерс използва индентор с диамантена пирамида с квадратна основа. Инденторът се притиска в стоманената повърхност под известно натоварване и размерът на вдлъбнатината се измерва. Твърдостта по Викерс (HV) се изчислява въз основа на натоварването и повърхността на вдлъбнатината. Този тест може да осигури по-точни измервания на твърдостта, особено за малки или тънки образци, тъй като може да се регулира за различни нива на натоварване.
Твърдостта е свързана с други механични свойства на UHSS, като здравина и устойчивост на износване. Обикновено по-високите стойности на твърдост показват по-голяма якост, но могат също така да намалят пластичността на стоманата. Чрез измерване на твърдостта можем да гарантираме, че стоманата отговаря на изискваните спецификации за предвиденото приложение.
Тестване на удар
Изпитването на удар се използва за оценка на якостта на стомана със свръхвисока якост. Издръжливостта е способността на материала да абсорбира енергия и да се деформира пластично преди счупване. В приложения, където стоманата може да бъде подложена на внезапни удари, като например при автомобилни катастрофи - достойни конструкции или авиационни компоненти, високата якост е от съществено значение.
Тестът за удар на Шарпи е често срещан метод за изпитване на удар. Назъбен образец се поставя в машина за изпитване на удар с махало. Махалото се пуска от определена височина и удря образеца в прореза. Измерва се енергията, погълната от образеца по време на счупването. По-високата абсорбирана енергия показва по-добра издръжливост.
Тестът за удар по Изод е подобен на теста на Шарпи, но образецът се държи в различна конфигурация. И при двата теста резултатите се влияят от фактори като температурата, размера и формата на прореза и микроструктурата на стоманата. За стомана със свръхвисока якост изпитването на удар често се извършва при различни температури, за да се оцени нейното представяне при различни условия на експлоатация. Например, в аерокосмическите приложения може да се наложи стоманата да издържа на ниски температурни въздействия в горните слоеве на атмосферата.
Изпитване на умора
Умората е основен проблем при приложения, при които стомана с ултра висока якост е подложена на циклично натоварване. Изпитването на умора се използва за определяне на якостта на умора и живота на умора на стоманата.
При изпитване на умора образецът се подлага на повтарящо се циклично натоварване и се записва броят на циклите до повреда. Приложеното натоварване може да бъде или контролирано напрежение, или контролирано напрежение, в зависимост от естеството на приложението. Връзката между приложеното ниво на напрежение и броя на циклите до повреда често се представя в крива S - N (крива на напрежение - брой цикли).
Кривата S - N показва, че когато приложеното напрежение намалява, броят на циклите до повреда се увеличава. За стомана със свръхвисока якост разбирането на свойствата на умора е от решаващо значение, особено в приложения като мостове, където стоманата е постоянно подложена на циклични натоварвания, предизвикани от трафика. Чрез провеждане на тестове за умора можем да проектираме и изберем подходящия UHSS за различни приложения, за да гарантираме неговата дългосрочна надеждност.
Металографско изследване
Металографското изследване е метод за микроскопски анализ, използван за изследване на микроструктурата на стомана със свръхвисока якост. Микроструктурата на стоманата оказва значително влияние върху нейните механични свойства.
Първо се приготвя проба от стоманата чрез рязане, шлайфане и полиране, за да се получи гладка повърхност. След това пробата се гравира с подходящ химичен разтвор, за да се разкрият особеностите на микроструктурата. След това гравираната проба се изследва под оптичен микроскоп или електронен микроскоп.
Микроструктурата на UHSS може да се състои от различни фази като мартензит, бейнит и аустенит. Съотношението и разпределението на тези фази може да повлияе на якостта, пластичността и якостта на стоманата. Например финозърнестата мартензитна микроструктура често води до висока якост и добра якост. Чрез анализиране на микроструктурата можем да оптимизираме процеса на топлинна обработка и състава на сплавта на стоманата, за да постигнем желаните свойства.
Анализ на химичния състав
Определянето на химичния състав на стоманата със свръхвисока якост е от съществено значение, тъй като пряко влияе върху механичните и физичните свойства на стоманата. Има няколко метода за анализ на химичния състав.
Спектроскопският анализ е често използвана техника. Тя включва методи като оптична емисионна спектроскопия (OES) и рентгенова флуоресценция (XRF). OES работи, като възбужда атомите в стоманената проба с електрическа дъга или искра и след това измерва дължините на вълните на излъчваната светлина. Всеки елемент излъчва светлина при определени дължини на вълната, което позволява идентифицирането и количественото определяне на елементите в стоманата. XRF, от друга страна, използва рентгенови лъчи, за да възбуди атомите в пробата и измерва характерните рентгенови лъчи, излъчвани от елементите.
Мокър химически анализ е друг традиционен метод. Това включва разтваряне на стоманената проба в подходящи химични реагенти и след това анализиране на разтвора с помощта на различни химични реакции. Този метод отнема повече време, но може да осигури много точни резултати за определени елементи.
Химическият състав на UHSS обикновено включва елементи като въглерод, манган, силиций, хром, никел и молибден. Тези елементи могат да повлияят на закаляването, здравината и устойчивостта на корозия на стоманата. Например въглеродът е ключов елемент за увеличаване на здравината на стоманата, но твърде много въглерод може да намали нейната пластичност и заваряемост. Чрез прецизно контролиране на химическия състав, ние можем да произвеждаме висококачествена стомана със свръхвисока якост, която отговаря на специфичните изисквания на различни индустрии.
Изпитване на корозия
Устойчивостта на корозия е важно свойство за стоманата със свръхвисока якост, особено в приложения, където стоманата е изложена на тежки среди. Има няколко метода за тестване на корозия.
Тестът със солен спрей е широко използван метод за оценка на корозионната устойчивост на UHSS. При това изпитване стоманените образци се поставят в камера, където върху образците се напръсква разтвор на сол и вода. Образците се излагат на солена водна мъгла за определен период от време и след това степента на корозия се оценява чрез визуална проверка или чрез измерване на загубата на тегло на образците.
Електрохимичното изпитване за корозия е друг усъвършенстван метод. Той измерва скоростта на корозия на стоманата чрез прилагане на електрически потенциал към образеца и измерване на получения ток. Този метод може да предостави по-точна и подробна информация за корозионното поведение на стоманата, като корозионния потенциал и поляризационното съпротивление.
Като доставчик на стомана със свръхвисока якост, ние предлагаме различни видове висококачествени продукти, като напр9310 стомана,30CrMnSiNi2A, и23Co14Ni12Cr3Mo. Нашите стомани са стриктно тествани чрез методите, описани по-горе, за да се гарантира, че отговарят на най-високите стандарти за качество и производителност.
Ако се интересувате от нашите стоманени продукти със свръхвисока якост или имате специфични изисквания за вашето приложение, приветстваме ви да се свържете с нас за обсъждане на обществената поръчка. Ние се ангажираме да ви предоставим най-подходящите стоманени решения и отлично обслужване на клиентите.
Референции
- Наръчник на ASM, том 8: Механични тестове и оценка
- Стандарти ASTM за изпитване на метални материали
- Callister, WD, & Rethwisch, DG (2017). Материалознание и инженерство: Въведение. Уайли.
