Karbon çeliği ankraj cıvatalarının malzeme bilimi gerilme mukavemetlerini ve dayanıklılıklarını nasıl etkiler?

İnşaat Mühendisliği ve Ağır Makine alanında, Karbon çeliği grev çapası önemli bir bağlantı ve sabitleme bileşenidir ve performansı doğrudan yapının güvenlik ve hizmet ömrünü belirler. Karbon çeliği temel malzemesidir ve kimyasal bileşiminin, mikro yapının ve işleme teknolojisinin sinerjisi, ankraj cıvatasının mekanik özelliklerini ve dayanıklılığını şekillendirir.
1. Kimyasal bileşim: gerilme mukavemetinin "gen haritası"
Karbon çeliğinin gerilme mukavemeti, karbon içeriği (%c) ile doğrusal olmayan bir şekilde korelasyon göstermez. ASTM A36 standardına göre, tipik bir karbon çelik ankraj cıvatasının karbon içeriği%0.25-0.29 aralığında kontrol edilir ve bu oran güç ve süneklik arasında bir denge kurar. Karbon içeriği%0,3'ü aştığında, malzeme sertliği artar, ancak kırılganlık önemli ölçüde artar, bu da ankraj cıvatasının dinamik yük altında kırılgan kırılmaya neden olabilir. Aynı zamanda, manganez (MN) elemanının (%0.6-%1.2) eklenmesi, karbonla katı çözelti güçlendirme yoluyla tahıl sınırı bağını iyileştirebilir ve gerilme mukavemetini%15-%20 artırabilir.
Vaka doğrulaması: Bir endüstriyel tesis,% 0.27 C içeriği ve% 0.9 MN içeriğine sahip karbon çelik ankrajları kullanır. Nihai gerilme mukavemeti, kaldırma ekipmanının yüksek frekanslı titreşim yüküne başarılı bir şekilde direnen sıradan düşük karbonlu çelik ankrajlardan% 34 daha yüksek olan 580MPA'ya ulaşır.
2. Mikroyapı: Dayanıklılığın "Görünmez Kalkanı"
Karbon çeliğinin dayanıklılığı, mikroyapının korozyon ve yorgunluğa karşı direncine bağlıdır. Kontrollü haddeleme ve kontrollü soğutma işlemi (TMCP) yoluyla, ferritin pearlite oranı, ince taneli bir yapı oluşturmak için optimize edilebilir (tane büyüklüğü ASTM derecesi 8 veya üstüne ulaşır). İnce tahıllar sadece malzemenin tokluğunu iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda tahıl sınırlarında çıkıkların birikimini azaltır ve çatlakların başlatılmasını geciktirir. Ek olarak, eser miktarda bakır (Cu,%0.2-%0.5) ve krom (CR,%0.3-0.6) eklemek, yoğun bir oksit filmi oluşturabilir ve korozyon oranını yıl 0.02mm/yıldan azına indirebilir.
Deneysel veriler: Tuz sprey testi (ASTM B117 standardı) ile karşılaştırıldıktan sonra, 720 saat sonra CR/Cu içeren karbon çeliği ankraj cıvatalarının pas alanı, normal karbon çeliğinin sadece 1/5'sidir ve deniz ortamındaki servis ömrü 30 yıldan fazla sürer.
V. Gelecek Yönü: Akıllı Malzeme Biliminde Atılımlar
Malzeme genom projesinin geliştirilmesi ve hesaplamalı malzeme bilimi ile, yeni yüksek mukavemetli ve sert karbon çelikler (nano-bainit çelik ve orta manganez çelik gibi) mühendislik doğrulama aşamasına giriyor. Karbon dağılımını ve faz değişim yolunu tam olarak kontrol ederek, yeni nesil ankraj cıvatalarının gerilme mukavemetinin mükemmel korozyon direncini korurken 800MPA'yı aşması bekleniyor.