고강도 볼트의 취성파괴 원인 간략 소개
1 재료 결함
강철의 탄소, 황, 인, 산소, 질소, 수소 및 기타 원소의 함량이 너무 높으면 가소성과 인성이 심각하게 감소하고 그에 따라 취성이 증가합니다.
강철의 탄소 함량이 증가하면 강철의 취성 전이 온도가 증가합니다. 탄소 함량이 증가함에 따라 강철의 최대 Chapy 충격 값은 크게 감소합니다. Chabe 충격 값 및 테스트 온도
각도 곡선의 기울기는 느린 경향이 있으며, 취성 전이 온도는 크게 증가합니다. 강의 인 함량이 증가하면 결정립계 파괴 응력이 감소하고 취성 전이 온도가 증가합니다. 0.1% 이상의 인을 함유한 강철은 결정립계 파괴 응력을 감소시킵니다. 강의 취성전이온도에 대한 인의 영향은 인 함량이 증가함에 따라 증가하며, 강의 취성전이온도는 증가한다. 황과 인의 존재는 강의 파괴인성에 해로운 영향을 미칩니다. 황과 인의 함량이 증가할수록 강의 K1C 값은 감소합니다. 황과 인 함량이 증가하면 강철 K1C가 감소하고 황이 더 해롭습니다.
강철에 망간이 존재하면 취성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 망간과 탄소의 비율이 증가하면 탄소와 인의 유해한 영향이 감소하고 강철의 취성 전이 온도가 크게 감소합니다. (가이드: 다양한 종류의 가스켓에 대한 간략한 소개)
황과 인은 강철의 파괴인성을 감소시킵니다. 두 가지 주요 이유가 있습니다. ① 원래의 오스테나이트 결정립 경계에 집중되어 제품 경계의 취성을 촉진합니다. ②황 화학반응은 MnS를 생성하여 매트릭스에 부서지기 쉬운 미세균열을 형성합니다. 코어는 미세균열의 핵생성원을 증가시켜 취성파괴가 쉽게 발생하게 한다.
강철의 황과 인 함량을 줄이는 것은 강철, 특히 초고장력강의 파괴인성을 향상시키는 중요한 방법입니다. 적절한 제련 방법을 선택하는 것은 철강의 순도를 향상시키는 가장 직접적이고 쉬운 방법입니다. 일반 전기로 제강과 비교하여 진공 제련은 강철의 순도를 향상시킬 수 있습니다. 초고강도강은 일반적으로 진공 소모성 노(또는 진공 아크)를 사용합니다. 용광로) 재용해를 통해 강철의 불순물과 편석을 줄여 강철의 파괴인성을 향상시킵니다. 모든 선진국에서는 황과 인 함량에 대한 규제를 낮춰 일반적으로 0.06% 미만으로 제한하고 있지만, 우리나라 주요 철강 공장에서 생산되는 철강의 분리는 여전히 심합니다. 품질이 불안정합니다. 편석에 영향을 미치는 요소(철광석 원소, 제강 방법, 강괴 크기, 제련 기술 등) 중 가장 큰 원인은 제강 방법과 제련 기술입니다. 큰 편석은 열간 취성, 저온 취성, 균열, 피로 등을 유발합니다. 일련의 질문입니다.
2 응력 집중
철강이 특정 부위에 응력집중을 가지게 되면 같은 수의 2차원 또는 3차원 응력장이 나타나 재료가 소성상태로 들어가기 어렵게 되어 취성파괴가 발생하게 된다. 응력 집중이 심각할수록 강의 소성은 감소하고 취성 파괴의 위험은 커집니다. 철 구조물이나 부품의 응력 집중은 주로 구조물의 세부 사항과 관련이 있습니다.:
3사용환경
볼트에 더 큰 동적 하중이 가해지거나 더 낮은 주변 온도에서 작동하면 볼트의 취성 파손 가능성이 높아집니다.
0℃ 이상에서는 온도가 상승하면 강의 강도와 탄성계수가 변화합니다. 일반적으로 강도는 감소하고 가소성은 증가합니다. 온도가 200°C 이내에서는 강의 성능이 크게 변하지 않습니다. 그러나 250℃ 부근에서 강의 인장강도가 반등하여 fy가 크게 향상되고, 가소성과 충격인성이 감소하여 소위 청색 취성이 발생하게 된다. 이때, 열간 가공된 강철은 균열이 생기기 쉽습니다. 온도가 600~C에 도달하고 E가 0에 가까워지면 강철 구조물은 지지력을 거의 완전히 잃습니다.
온도가 0℃ 이하에서는 온도가 낮아질수록 강의 강도는 약간 증가하지만 연성은 감소하고 취성은 증가합니다. 특히 온도가 특정 온도 범위로 떨어지면 강의 충격 인성 값이 급격히 떨어지며 저온 취성 파괴가 발생합니다. 저온에서 철구조물의 취성파괴를 보통 저온취성이라 하고, 발생한 균열을 저온균열이라 한다.
4부하율의 영향
많은 실험에서 높은 로딩 속도는 재료의 취성 파괴 위험을 증가시키는 것으로 나타났으며 일반적으로 그 효과는 온도를 낮추는 것과 동일하다고 믿어집니다. 변형률이 증가하면 재료의 항복강도도 증가합니다. 그 이유는 재료가 소성 변형 및 미끄러짐에 너무 늦기 때문에 전위가 구속 및 미끄러짐을 제거하는 데 필요한 열 활성화 시간이 감소하고 취성 전이 온도가 증가하기 때문입니다. 그래서 취성파괴가 발생하기 쉽습니다. 시편에 노치가 있으면 변형률의 영향이 더 중요합니다. 취성균열이 발생하면 균열선단에 심각한 응력집중이 발생하게 됩니다. 이러한 급격한 응력 증가는 매우 높은 재하율을 갖는 하중과 동일하며, 이로 인해 균열이 급속히 불안정화되고 확장되어 최종적으로 전체 구조의 취성 파괴가 발생합니다.
요약하면, 재료결함, 응력집중, 사용환경, 하중율 등이 취성파괴에 영향을 미치는 주요 요인이며, 특히 응력집중이 중요하다. 응력 집중은 일반적으로 강철 구조물의 정적 극한 지지력에 영향을 미치지 않으며 그 영향은 일반적으로 설계에서 고려되지 않는다는 점을 여기서 언급할 가치가 있습니다. 그러나 동적 하중, 심각한 응력 집중, 재료 결함, 잔류 응력, 냉각 경화, 저온 환경 등의 작용 하에서는 취성파괴의 근본 원인이 되는 경우가 많습니다.
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