Breve introducción de las razones de la fractura frágil de pernos de alta resistencia.

1 Defectos materiales

Cuando el contenido de carbono, azufre, fósforo, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y otros elementos en el acero es demasiado alto, su plasticidad y tenacidad se reducirán seriamente y la fragilidad aumentará en consecuencia.

El aumento del contenido de carbono en el acero aumentará la temperatura de transición frágil del acero. A medida que aumenta el contenido de carbono, el valor máximo de impacto Chapy del acero disminuye significativamente. Valor de impacto de Chabe y temperatura de prueba.

El gradiente de la curva de grados tiende a ser lento y la temperatura de transición frágil aumenta significativamente. El aumento del contenido de fósforo en el acero reduce la tensión de fractura del límite de grano y aumenta la temperatura de transición frágil. El acero que contiene más del 0,1% de fósforo reducirá la tensión de fractura del límite de grano. El efecto del fósforo sobre la temperatura de transición frágil del acero aumenta con el aumento del contenido de fósforo, y la temperatura de transición frágil del acero aumenta. La presencia de azufre y fósforo tiene un efecto perjudicial sobre la tenacidad a la fractura del acero. A medida que aumenta el contenido de azufre y fósforo, el valor K1C del acero disminuye. El aumento del contenido de azufre y fósforo reduce el K1C del acero y el azufre es más dañino.

La presencia de manganeso en el acero ayuda a mejorar su fragilidad. A medida que aumenta la proporción de manganeso a carbono, los efectos nocivos del carbono y el fósforo disminuyen y la temperatura de transición frágil del acero se reduce significativamente. (Guía: Breve introducción de varios tipos de juntas)

El azufre y el fósforo reducen la tenacidad a la fractura del acero. Hay dos razones principales: ①Se concentra en el límite del grano de austenita original, lo que promueve la fragilización del límite del producto; ②La reacción química del azufre genera MnS para formar microfisuras frágiles en la matriz. El núcleo aumenta la fuente de nucleación de las microfisuras, lo que provoca que se produzcan fácilmente fracturas frágiles.

Reducir el contenido de azufre y fósforo en el acero es una forma importante de mejorar la tenacidad a la fractura del acero, especialmente del acero de ultra alta resistencia. Seleccionar un método de fundición adecuado es la forma más directa y sencilla de mejorar la pureza del acero. En comparación con la fabricación de acero en hornos eléctricos ordinarios, la fundición al vacío puede mejorar la pureza del acero. El acero de ultra alta resistencia generalmente utiliza un horno consumible al vacío (o arco al vacío). Horno) refundición para reducir las impurezas y la segregación en el acero para mejorar la tenacidad a la fractura del acero. Todos los países industriales avanzados han establecido regulaciones más bajas sobre el contenido de azufre y fósforo, que generalmente se limitan a menos del 0,06%, pero la segregación del acero producido por las principales plantas siderúrgicas de mi país sigue siendo fuerte. La calidad es inestable. Entre los factores que afectan la segregación (elementos de mineral de hierro, método de fabricación de acero, tamaño del lingote de acero, tecnología de fundición, etc.), la razón principal es el método de fabricación de acero y la tecnología de fundición. Una gran segregación provocará fragilidad en caliente, fragilidad en frío, grietas, fatiga, etc. Una serie de preguntas.

2 Concentración de estrés

Cuando el acero tiene una concentración de tensión en una determinada parte, un campo de tensión bidimensional o tridimensional del mismo número parece dificultar que el material entre en estado plástico, lo que conduce a una falla frágil. Cuanto más grave es la concentración de tensiones, más disminuye la plasticidad del acero y mayor es el riesgo de fractura frágil. La concentración de tensiones de estructuras o componentes de acero está relacionada principalmente con los detalles de la estructura.:

3Entorno de uso

Cuando el perno se somete a una carga dinámica mayor o trabaja a una temperatura ambiente más baja, aumenta la posibilidad de que el perno falle por fragilidad.

Por encima de 0 ℃, cuando la temperatura aumenta, la resistencia y el módulo elástico del acero cambiarán. Generalmente, la resistencia disminuye y la plasticidad aumenta. Cuando la temperatura está dentro de los 200°C, el rendimiento del acero no cambia mucho. Sin embargo, la resistencia a la tracción del acero rebota a aproximadamente 250 °C, fy mejora considerablemente, y la plasticidad y la tenacidad al impacto disminuyen, y se produce la llamada fragilidad azul. En este momento, el acero trabajado en caliente es propenso a agrietarse. Cuando la temperatura alcanza los 600°C y E es cercana a cero, la estructura de acero pierde casi por completo su capacidad de carga.

Cuando la temperatura es inferior a 0 ℃, a medida que la temperatura disminuye, la resistencia del acero aumenta ligeramente, mientras que la ductilidad disminuye y la fragilidad aumenta. Especialmente cuando la temperatura desciende a un cierto rango de temperatura, el valor de tenacidad al impacto del acero cae bruscamente y se produce una fractura frágil a baja temperatura. La falla frágil de la estructura de acero a baja temperatura generalmente se denomina fragilidad en frío a baja temperatura, y las grietas producidas se denominan grietas en frío.

4La influencia de la tasa de carga

Una gran cantidad de experimentos han demostrado que una tasa de carga alta aumentará el riesgo de fractura frágil del material y, en general, se cree que su efecto equivale a bajar la temperatura. Con el aumento de la tasa de deformación, aumentará el límite elástico del material. La razón es que el material llega demasiado tarde para la deformación plástica y el deslizamiento, por lo que se reduce el tiempo de activación térmica requerido para que la dislocación elimine la restricción y el deslizamiento, y aumenta la temperatura de transición frágil. Por lo que es fácil producir una fractura frágil. Cuando hay muescas en la muestra, el efecto de la velocidad de deformación es más significativo. Una vez que se produce una grieta frágil, habrá una importante concentración de tensiones en la punta de la grieta. Este aumento repentino de la tensión equivale a una carga con una tasa de carga muy alta, lo que hace que la grieta se desestabilice y expanda rápidamente y, finalmente, provoca una falla frágil de toda la estructura.

En resumen, los defectos del material, la concentración de tensiones, el entorno de uso y la tasa de carga son los principales factores que afectan la fractura frágil, y la concentración de tensiones es particularmente importante. Vale la pena mencionar aquí que la concentración de tensiones generalmente no afecta la capacidad de carga última estática de la estructura de acero, y su influencia generalmente no se considera en el diseño. Pero bajo la acción de la carga dinámica, concentración grave de tensión más defectos del material, tensión residual, endurecimiento por enfriamiento, ambiente de baja temperatura, etc. son a menudo las causas fundamentales de las fracturas frágiles.

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