Làm thế nào để khoa học vật liệu của bu lông neo thép carbon ảnh hưởng đến độ bền kéo và độ bền của chúng?

Trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng và máy móc hạng nặng, Neo tấn công bằng thép carbon là một kết nối chính và thành phần sửa chữa, và hiệu suất của nó trực tiếp xác định tuổi thọ an toàn và dịch vụ của cấu trúc. Thép carbon là vật liệu cốt lõi của nó, và sức mạnh tổng hợp của thành phần hóa học, cấu trúc và công nghệ xử lý của nó định hình các tính chất cơ học và độ bền của bu lông neo.
1. Thành phần hóa học: "Bản đồ gen" của độ bền kéo
Độ bền kéo của thép carbon có mối tương quan tích cực với hàm lượng carbon (C%). Theo tiêu chuẩn ASTM A36, hàm lượng carbon của bu lông neo thép carbon điển hình được kiểm soát trong khoảng 0,25%-0,29%, và tỷ lệ này đạt được sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo. Khi hàm lượng carbon vượt quá 0,3%, độ cứng vật liệu tăng lên nhưng độ giòn tăng đáng kể, điều này có thể khiến bu lông neo bị gãy giòn dưới tải động. Đồng thời, việc bổ sung yếu tố mangan (MN) (0,6%-1,2%) có thể cải thiện liên kết ranh giới hạt thông qua tăng cường dung dịch rắn với carbon và tăng cường độ kéo 15%-20%.
Xác minh trường hợp: Một nhà máy công nghiệp sử dụng neo thép carbon có hàm lượng C là 0,27% và hàm lượng Mn là 0,9%. Độ bền kéo cuối cùng của nó đạt 580MPa, cao hơn 34% so với các neo thép carbon thấp thông thường, chống lại thành công độ rung tần số cao của thiết bị nâng.
2. Cấu trúc vi mô: "Khiên vô hình" độ bền
Độ bền của thép carbon phụ thuộc vào điện trở của cấu trúc vi mô của nó để ăn mòn và mệt mỏi. Thông qua quá trình làm mát được kiểm soát và kiểm soát (TMCP), tỷ lệ ferrite so với ngọc trai có thể được tối ưu hóa để tạo thành cấu trúc hạt mịn (kích thước hạt đạt ASTM lớp 8 trở lên). Các hạt mịn không chỉ cải thiện độ dẻo dai của vật liệu, mà còn làm giảm sự tích lũy của trật khớp ở ranh giới hạt và trì hoãn việc bắt đầu các vết nứt. Ngoài ra, việc thêm một lượng đồng (Cu, 0,2%-0,5%) và crom (CR, 0,3%-0,6%) có thể tạo thành màng oxit dày đặc, làm giảm tốc độ ăn mòn xuống dưới 0,02mm/năm.
Dữ liệu thử nghiệm: Sau khi so sánh với thử nghiệm phun muối (tiêu chuẩn ASTM B117), diện tích rỉ sét của bu lông neo thép carbon có chứa CR/Cu sau 720 giờ chỉ là 1/5 so với thép carbon thông thường và tuổi thọ trong môi trường biển được kéo dài hơn 30 năm.
V. Hướng tương lai: Những đột phá trong khoa học vật liệu thông minh
Với sự phát triển của dự án bộ gen vật liệu và khoa học vật liệu tính toán, thép carbon có độ bền cao và độ bền cao (như thép-dải nano và thép mangan trung bình) đang bước vào giai đoạn xác minh kỹ thuật. Bằng cách kiểm soát chính xác sự phân bố carbon và đường thay đổi pha, độ bền kéo của thế hệ mới của bu lông neo dự kiến ​​sẽ vượt quá 800MPa trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.