の疲労強度高強度ボルト常に重要な問題でした。 データによると、高強度ボルトの破損原因の多くは疲労損傷であり、ボルトの疲労損傷の兆候はほとんどないため、疲労損傷が発生すると重大な事故が発生しやすくなります。
では、熱処理はファスナー材料の性能を向上させることができるのでしょうか? 疲労強度をどの程度向上させることができますか? 高強度ボルトの使用要求が高まる中、熱処理によるボルト素材の疲労強度の向上がますます重要になっています。
1.高強度の材料疲労亀裂ボルト:
疲労亀裂が最初に発生する場所は、疲労の発生源と呼ばれます。 疲労源はボルトの微細構造に非常に敏感で、非常に小さなスケールで疲労亀裂を引き起こす可能性があります。 通常、3 ～ 5 粒度の範囲内で、ボルト表面の品質が疲労の主な原因であり、ほとんどの疲労はボルトの表面または表面下から始まります。 ボルト材料の結晶中の多数の転位といくつかの合金元素または不純物、および粒界強度の違い、これらの要因は疲労亀裂の開始につながる可能性があります。 研究によると、疲労亀裂は粒界、表面介在物または第 2 相粒子、および空洞で発生する傾向があり、これらはすべて、材料の複雑で変化しやすい微細構造に関連しています。 熱処理後に微細構造を改善することができれば、ボルト材料の疲労強度をある程度改善することができます。
2. 疲労強度に及ぼす熱処理の影響
ボルトの疲労強度を分析すると、硬度を上げることでボルトの静的耐荷重を向上させることができますが、硬度を上げることで疲労強度を向上させることはできません。 ボルトのノッチ応力は大きな応力集中を引き起こすため、応力集中のない試料の硬度を上げることで疲労強度を向上させることができます。 硬度とは、金属素材の柔らかさと硬さを測る指標で、それよりも硬い物体の侵入に対する素材の抵抗力です。 硬度のレベルは、金属材料の強度と可塑性も反映します。 ボルトの表面に応力が集中すると、ボルトの表面強度が低下します。 動的荷重が交互に加わると、ノッチの応力集中部分では微小変形と回復のプロセスが継続して発生し、応力集中のない部分よりもはるかに大きな応力がかかるため、変形しやすくなります。疲労亀裂の形成につながります。
3. 疲労強度に及ぼす脱炭の影響
ボルト表面の脱炭は、焼入れ後のボルトの表面硬度と耐摩耗性を低下させ、ボルトの疲労強度を著しく低下させます。 GB/T3098.1規格では、ボルト性能の脱炭試験があり、最大脱炭深さが規定されています。 不適切な熱処理により、ボルト表面が脱炭され、表面品質が低下し、それによって疲労強度が低下することを多くの文献が示しています。 42CrMoA風車の高強度ボルトの破断破壊原因を分析したところ、ヘッドとロッドの接合部に脱炭層が存在することが判明しました。 Fe3C は高温で O2、H2O、および H2 と反応し、ボルト材料内の Fe3C を還元して、ボルト材料のフェライト相を増加させ、ボルト材料の強度を低下させ、マイクロクラックを容易に引き起こします。 熱処理工程での加熱温度を制御し、制御された雰囲気を使用して加熱を保護することで、この問題をうまく解決できます。
ファスナーは、熱処理と焼き戻しによって微細構造を改善し、ボルト材料の疲労強度を向上させ、結晶粒度を合理的に制御して低温衝撃エネルギーを確保し、高い衝撃靭性も得ることができる優れた総合的な機械的特性を備えています。 適度な熱処理により結晶粒を微細化し、粒界距離を短くして疲労亀裂の発生を防ぎます。 材料内に一定量のウィスカーまたは二次粒子がある場合、これらの追加された相は、レジデント スリップをある程度防ぐことができます。 ベルトの滑りにより、マイクロクラックの発生と伝播が防止されます。
熱処理は、ボルト材料の疲労強度に大きな影響を与えます。 熱処理工程では、ボルトの性能に応じて熱処理工程を決定する必要があります。 初期疲労き裂の発生は、ボルト素材の微細構造の欠陥による応力集中が原因です。 熱処理は、ファスナーの構造を最適化する方法であり、ボルト材料の疲労性能をある程度改善し、製品の寿命を延ばすことができます。 長期的には、資源を節約し、持続可能な開発戦略に適合させることができます。
