Quel est l’effet du traitement thermique sur l’amélioration de la résistance à la fatigue des boulons ?

La résistance à la fatigue deboulonsa toujours été un sujet de préoccupation. Les données montrent que la plupart des ruptures de boulons sont causées par des dommages causés par la fatigue et qu'il n'y a presque aucun signe de dommages causés par la fatigue, de sorte que des accidents majeurs peuvent facilement survenir lorsque des dommages causés par la fatigue se produisent. Le traitement thermique peut optimiser les performances des matériaux de fixation et améliorer leur résistance à la fatigue. Compte tenu des exigences d'utilisation de plus en plus élevées des boulons à haute résistance, il est encore plus important d'améliorer la résistance à la fatigue des matériaux des boulons grâce à un traitement thermique.

L'effet du traitement thermique sur l'amélioration de la résistance à la fatigue des boulons.

L'initiation de fissures de fatigue dans les matériaux.

L’endroit où les fissures de fatigue commencent pour la première fois est appelé la source de fatigue. La source de fatigue est très sensible à la microstructure du boulon et peut initier des fissures de fatigue à très petite échelle, généralement entre 3 et 5 tailles de grains. Le problème de qualité de surface du boulon est la principale source de fatigue, et la plupart de la fatigue commence à la surface ou sous la surface du boulon. Un grand nombre de dislocations et certains éléments d'alliage ou impuretés dans le cristal du matériau du boulon, ainsi que des différences dans la résistance des joints de grains, sont autant de facteurs pouvant conduire à l'initiation de fissures de fatigue. Des études ont montré que les fissures de fatigue sont susceptibles de se produire aux endroits suivants : joints de grains, inclusions de surface ou particules de seconde phase et vides. Ces emplacements sont tous liés à la microstructure complexe et changeante du matériau. Si la microstructure peut être améliorée après traitement thermique, la résistance à la fatigue du matériau du boulon peut être améliorée dans une certaine mesure.

Effet de la décarburation sur la résistance à la fatigue.

La décarburation sur la surface du boulon réduira la dureté de la surface et la résistance à l'usure du boulon après trempe, et réduira considérablement la résistance à la fatigue du boulon. La norme GB/T3098.1 contient un test de décarburation pour les performances des boulons et spécifie la profondeur maximale de la couche de décarburation. Une grande quantité de littérature montre qu'en raison d'un traitement thermique inapproprié, la surface du boulon est décarburée et la qualité de la surface est réduite, réduisant ainsi sa résistance à la fatigue. Lors de l'analyse de la cause de la rupture du boulon à haute résistance de l'éolienne 42CrMoA, il a été constaté qu'une couche de décarburation existait à la jonction de la tête et de la tige. Le Fe3C peut réagir avec O2, H2O et H2 à des températures élevées, entraînant une réduction du Fe3C à l'intérieur du matériau du boulon, augmentant ainsi la phase ferrite du matériau du boulon, réduisant la résistance du matériau du boulon et provoquant facilement des microfissures. Le contrôle de la température de chauffage pendant le processus de traitement thermique et l’adoption d’un chauffage de protection sous atmosphère contrôlée peuvent bien résoudre ce problème.

Effet du traitement thermique sur la résistance à la fatigue.

Lors de l'analyse de la résistance à la fatigue deboulons, il a été constaté que l'amélioration de la capacité portante statique des boulons peut être obtenue en augmentant la dureté, tandis que l'amélioration de la résistance à la fatigue ne peut pas être obtenue en augmentant la dureté. Étant donné que la contrainte d'entaille des boulons entraînera une plus grande concentration de contraintes, l'augmentation de la dureté des échantillons sans concentration de contraintes peut améliorer leur résistance à la fatigue.

La dureté est un indicateur de la dureté des matériaux métalliques et correspond à la capacité des matériaux à résister à la pression d'objets plus durs que lui. La dureté reflète également la résistance et la plasticité des matériaux métalliques. La concentration de contraintes sur la surface des boulons réduira sa résistance superficielle. Lorsqu'il est soumis à des charges dynamiques alternées, les processus de micro-déformation et de récupération continueront à se produire sur le site de concentration de contraintes d'entaille, et la contrainte à laquelle il est soumis est bien supérieure à celle du site sans concentration de contraintes, ce qui peut facilement conduire à des fissures de fatigue. .

Les fixations améliorent leur microstructure grâce au traitement thermique et au revenu, et possèdent d'excellentes propriétés mécaniques complètes. Ils peuvent améliorer la résistance à la fatigue des matériaux des boulons, contrôler raisonnablement la taille des grains pour garantir un travail par impact à basse température et également obtenir une résistance aux chocs plus élevée. Un traitement thermique raisonnable peut affiner les grains et raccourcir la distance entre les joints des grains pour éviter les fissures de fatigue. S'il y a une certaine quantité de moustaches ou de particules de seconde phase à l'intérieur du matériau, ces phases ajoutées peuvent empêcher dans une certaine mesure le glissement de la bande antidérapante retenue, empêchant ainsi l'initiation et l'expansion de microfissures.

Conclusion

Les fissures de fatigue débutent toujours au niveau du maillon le plus faible du matériau.Boulonssont sujets aux fissures dues à des défauts de surface ou de sous-surface. Des bandes de glissement retenues, des joints de grains, des inclusions de surface ou des particules de seconde phase et des vides sont susceptibles de se produire à l'intérieur du matériau car ces emplacements sont sujets à une concentration de contraintes.

Le traitement thermique a une grande influence sur la résistance à la fatigue des matériaux des boulons. Pendant le processus de traitement thermique, le processus de traitement thermique doit être spécifiquement déterminé en fonction des performances du boulon. La fissure de fatigue initiale est provoquée par une concentration de contraintes provoquée par des défauts structurels microscopiques du matériau du boulon. Le traitement thermique est une méthode permettant d'optimiser la structure des fixations, ce qui peut améliorer dans une certaine mesure les performances de fatigue du matériau du boulon et augmenter la durée de vie du produit. À long terme, cela peut économiser des ressources et se conformer à la stratégie de développement durable