سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کا استعمال تھکاوٹ کے فریکچر کا مشاہدہ کرنے اور فریکچر کے طریقہ کار کا تجزیہ کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔ ایک ہی وقت میں، اسپن موڑنے والی تھکاوٹ ٹیسٹ مختلف درجہ حرارت پر ڈیکاربرائزڈ نمونوں پر ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی زندگی کا ڈیکاربرائزیشن کے ساتھ اور اس کے بغیر موازنہ کرنے اور ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی کارکردگی پر ڈیکاربرائزیشن کے اثر کا تجزیہ کرنے کے لیے کیا گیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ، حرارتی عمل میں آکسیکرن اور ڈیکاربرائزیشن کے بیک وقت وجود کی وجہ سے، دونوں کے درمیان تعامل، جس کے نتیجے میں درجہ حرارت کی نشوونما کے ساتھ مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی بڑھنے اور پھر کم ہونے کے رجحان کو ظاہر کرتی ہے، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی 120 ℃ کی زیادہ سے زیادہ قدر تک پہنچ جاتی ہے اور 120 ℃ تک پہنچ جاتی ہے۔ decarburized تہہ 850 ℃ پر 20 μm کی کم از کم قیمت تک پہنچ جاتی ہے، اور ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی حد تقریباً 760 MPa ہے، اور ٹیسٹ اسٹیل میں تھکاوٹ کے دراڑ کا ذریعہ بنیادی طور پر Al2O3 غیر دھاتی شمولیت ہے۔ ڈیکاربرائزیشن کا رویہ ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی زندگی کو بہت کم کرتا ہے، جس سے ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی کارکردگی متاثر ہوتی ہے، ڈیکاربرائزیشن کی پرت جتنی موٹی ہوگی، تھکاوٹ کی زندگی اتنی ہی کم ہوگی۔ ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی کارکردگی پر ڈیکاربرائزیشن پرت کے اثرات کو کم کرنے کے لیے، ٹیسٹ اسٹیل کا زیادہ سے زیادہ ہیٹ ٹریٹمنٹ درجہ حرارت 850 ℃ پر سیٹ کیا جانا چاہیے۔
گیئر آٹوموبائل کا ایک اہم جزو ہے۔,تیز رفتار سے آپریشن کی وجہ سے، گیئر کی سطح کے میشنگ حصے میں زیادہ طاقت اور رگڑنے کے خلاف مزاحمت ہونی چاہیے، اور دانتوں کی جڑ میں مسلسل بار بار بوجھ کی وجہ سے موڑنے والی تھکاوٹ کی اچھی کارکردگی ہونی چاہیے، تاکہ مادے کی ٹوٹ پھوٹ کا باعث بننے والی دراڑوں سے بچا جا سکے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ ڈیکاربرائزیشن دھاتی مواد کی اسپن موڑنے والی تھکاوٹ کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے، اور اسپن موڑنے والی تھکاوٹ کی کارکردگی مصنوعات کے معیار کا ایک اہم اشارہ ہے، اس لیے ٹیسٹ مواد کی ڈیکاربرائزیشن رویے اور اسپن موڑنے والی تھکاوٹ کی کارکردگی کا مطالعہ کرنا ضروری ہے۔
اس کاغذ میں، 20CrMnTi گیئر سٹیل کی سطح decarburization ٹیسٹ پر گرمی کا علاج فرنس، ٹیسٹ سٹیل decarburization پرت پر مختلف حرارتی درجہ حرارت کا تجزیہ بدلتے ہوئے قانون کی گہرائی؛ ٹیسٹ اسٹیل روٹری موڑنے والی تھکاوٹ ٹیسٹ پر QBWP-6000J سادہ بیم تھکاوٹ ٹیسٹنگ مشین کا استعمال، ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی کارکردگی کا تعین، اور ساتھ ہی ساتھ اصل پیداوار کے لیے ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی کارکردگی پر ڈیکاربرائزیشن کے اثرات کا تجزیہ کرنے کے لیے پیداواری عمل کو بہتر بنانے، مصنوعات کے معیار کو بڑھانے اور ایک معقول وجہ فراہم کرنے کے لیے۔ ٹیسٹ سٹیل کی تھکاوٹ کی کارکردگی کا تعین اسپن موڑنے والی تھکاوٹ ٹیسٹ مشین کے ذریعے کیا جاتا ہے۔
1. ٹیسٹ مواد اور طریقے
20CrMnTi گیئر سٹیل فراہم کرنے کے لیے ایک یونٹ کے لیے ٹیسٹ میٹریل، بنیادی کیمیائی ساخت جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔ ڈیکاربرائزیشن ٹیسٹ: ٹیسٹ میٹریل کو Ф8 ملی میٹر × 12 ملی میٹر بیلناکار نمونہ میں پروسیس کیا جاتا ہے، سطح کو داغوں کے بغیر روشن ہونا چاہیے۔ ہیٹ ٹریٹمنٹ فرنس کو 675 ℃، 700 ℃، 725 ℃، 750 ℃، 800 ℃، 850 ℃، 900 ℃، 950 ℃، 1,000 ℃، نمونے میں گرم کیا گیا اور 1 گھنٹہ رکھیں، اور پھر کمرے کے درجہ حرارت پر ہوا سے ٹھنڈا کیا گیا۔ نائٹرک ایسڈ الکحل محلول کے 4٪ کے کٹاؤ کے ساتھ، سیٹنگ، پیسنے اور پالش کرکے نمونے کے گرمی کے علاج کے بعد، مختلف درجہ حرارت پر ڈیکاربرائزیشن پرت کی گہرائی کی پیمائش کرتے ہوئے، ٹیسٹ اسٹیل ڈیکاربرائزیشن پرت کا مشاہدہ کرنے کے لیے میٹالرجیکل مائکروسکوپی کا استعمال۔ اسپن موڑنے والی تھکاوٹ ٹیسٹ: اسپن موڑنے والے تھکاوٹ کے نمونوں کے دو گروپوں کی پروسیسنگ کی ضروریات کے مطابق ٹیسٹ کا مواد، پہلا گروپ ڈیکاربرائزیشن ٹیسٹ نہیں کرتا، دوسرے گروپ مختلف درجہ حرارت پر ڈیکاربرائزیشن ٹیسٹ۔ اسپن موڑنے والی تھکاوٹ ٹیسٹنگ مشین کا استعمال کرتے ہوئے، اسپن موڑنے والے تھکاوٹ کی جانچ کے لیے ٹیسٹ اسٹیل کے دو گروپ، ٹیسٹ اسٹیل کے دو گروپوں کی تھکاوٹ کی حد کا تعین، ٹیسٹ اسٹیل کے دو گروپوں کی تھکاوٹ کی زندگی کا موازنہ، اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپ تھکاوٹ کے فریکچر مشاہدے کا استعمال، اسپین کے اثرات کی وجوہات کا تجزیہ۔ ٹیسٹ سٹیل کی تھکاوٹ خصوصیات کی decarburization.
ٹیبل 1 کیمیاوی مرکب (بڑے پیمانے پر حصہ) ٹیسٹ اسٹیل کا wt%
ڈیکاربرائزیشن پر حرارتی درجہ حرارت کا اثر
مختلف حرارتی درجہ حرارت کے تحت ڈیکاربرائزیشن آرگنائزیشن کی شکلیں تصویر 1 میں دکھائی گئی ہیں۔ جیسا کہ تصویر سے دیکھا جا سکتا ہے، جب درجہ حرارت 675 ℃ ہے، نمونہ کی سطح ڈیکاربرائزیشن پرت ظاہر نہیں ہوتی ہے۔ جب درجہ حرارت 700 ℃ تک بڑھ جاتا ہے، نمونہ کی سطح کی ڈیکاربرائزیشن پرت ظاہر ہونا شروع ہوئی، پتلی فیرائٹ ڈیکاربرائزیشن پرت کے لیے؛ درجہ حرارت 725 ℃ تک بڑھنے کے ساتھ، نمونے کی سطح کی ڈیکاربرائزیشن پرت کی موٹائی میں نمایاں اضافہ ہوا ہے۔ 750 ℃ decarburization پرت کی موٹائی اس کی زیادہ سے زیادہ قیمت تک پہنچ جاتی ہے، اس وقت، فیرائٹ اناج زیادہ واضح، موٹا ہے؛ جب درجہ حرارت 800 ℃ تک بڑھ جاتا ہے، decarburization تہہ کی موٹائی نمایاں طور پر کم ہونے لگی، اس کی موٹائی 750 ℃ کے نصف تک گر گئی؛ جب درجہ حرارت 850 ℃ تک بڑھتا رہتا ہے اور decarburization کی موٹائی کو تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ 800 ℃، مکمل decarburization تہہ کی موٹائی نمایاں طور پر کم ہونے لگی، اس کی موٹائی 750 ℃ تک گر گئی جب نصف ہو گئی۔ جب درجہ حرارت 850 ℃ اور اس سے اوپر بڑھتا رہتا ہے، ٹیسٹ سٹیل کی مکمل ڈیکاربرائزیشن پرت کی موٹائی میں کمی ہوتی رہتی ہے، آدھی ڈیکاربرائزیشن پرت کی موٹائی بتدریج بڑھنا شروع ہو جاتی ہے جب تک کہ مکمل ڈیکاربرائزیشن پرت مورفولوجی تمام غائب نہ ہو جائے، آدھی ڈیکاربرائزیشن پرت مورفولوجی آہستہ آہستہ واضح ہو جاتی ہے۔ یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کو پہلے بڑھایا گیا اور پھر کم کیا گیا، اس رجحان کی وجہ حرارتی عمل میں نمونے کی وجہ سے ایک ہی وقت میں آکسیکرن اور ڈیکاربرائزیشن رویہ ہے، صرف اس صورت میں جب ڈیکاربرائزیشن کی شرح آکسیکرن کی رفتار سے زیادہ تیز ہو تو ڈیکاربرائزیشن کا رجحان ظاہر ہوگا۔ حرارت کے آغاز میں، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ بتدریج بڑھ جاتی ہے جب تک کہ مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی زیادہ سے زیادہ قیمت تک نہ پہنچ جائے، اس وقت درجہ حرارت کو بڑھانا جاری رکھنے کے لیے، نمونہ آکسیکرن کی شرح ڈیکاربرائزیشن کی شرح سے تیز ہوتی ہے، جو مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کے اضافے کو روکتی ہے، جس کے نتیجے میں مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت نیچے کی طرف بڑھ جاتی ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ، 675 ~ 950 ℃ کی حد میں، 750 ℃ پر مکمل ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کی قدر سب سے بڑی ہے، اور 850 ℃ پر مکمل ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کی قدر سب سے چھوٹی ہے، اس لیے ٹیسٹ اسٹیل کا حرارتی درجہ حرارت 850 ℃ ہونے کی سفارش کی جاتی ہے۔
تصویر 1.1 گھنٹہ کے لیے مختلف حرارتی درجہ حرارت پر رکھے ہوئے ٹیسٹ اسٹیل کی ڈیکاربرائزڈ پرت کی ہسٹومورفولوجی
نیم ڈیکاربرائزڈ پرت کے مقابلے میں، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کا مادی خصوصیات پر زیادہ سنگین منفی اثر پڑتا ہے، یہ مواد کی میکانکی خصوصیات کو بہت کم کر دے گا، جیسے کہ طاقت، سختی، لباس مزاحمت اور تھکاوٹ کی حد کو کم کرنا، اور دراڑوں کی حساسیت کو بھی بڑھاتا ہے، جس سے ویلڈنگ کا معیار متاثر ہوتا ہے۔ لہذا، مصنوعات کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کو کنٹرول کرنا بہت اہمیت کا حامل ہے۔ شکل 2 درجہ حرارت کے ساتھ مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کے تغیر وکر کو دکھاتا ہے، جو مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی کے تغیر کو زیادہ واضح طور پر دکھاتا ہے۔ یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی 700℃ پر صرف 34μm ہے؛ درجہ حرارت 725 ℃ تک بڑھنے کے ساتھ، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی نمایاں طور پر 86 μm تک بڑھ جاتی ہے، جو کہ 700 ℃ پر مکمل ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی سے دو گنا زیادہ ہے۔ جب درجہ حرارت 750 ℃ تک بڑھایا جاتا ہے، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی جب درجہ حرارت 750 ℃ تک بڑھ جاتا ہے، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی 120 μm کی زیادہ سے زیادہ قیمت تک پہنچ جاتی ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا رہتا ہے، مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ پرت کی موٹائی تیزی سے کم ہونا شروع ہو جاتی ہے، 800℃ پر 70 μm، اور پھر 850℃ پر تقریباً 20μm کی کم از کم قدر تک۔
تصویر 2 مختلف درجہ حرارت پر مکمل طور پر ڈیکاربرائزڈ تہہ کی موٹائی
اسپن موڑنے میں تھکاوٹ کی کارکردگی پر ڈیکاربرائزیشن کا اثر
اسپرنگ اسٹیل کی تھکاوٹ کی خصوصیات پر ڈیکاربرائزیشن کے اثر کا مطالعہ کرنے کے لیے، اسپن موڑنے والے تھکاوٹ ٹیسٹ کے دو گروپس کیے گئے، پہلا گروپ بغیر ڈیکاربرائزیشن کے براہ راست تھکاوٹ کی جانچ کر رہا تھا، اور دوسرا گروپ اسی تناؤ کی سطح (810 MPa) پر ڈیکاربرائزیشن کے بعد تھکاوٹ کی جانچ کر رہا تھا، اور decarburization کے عمل کو 700-8 ℃ کے لیے 700 ℃ پر رکھا گیا تھا۔ نمونوں کا پہلا گروپ ٹیبل 2 میں دکھایا گیا ہے، جو اسپرنگ اسٹیل کی تھکاوٹ کی زندگی ہے۔
نمونوں کے پہلے گروپ کی تھکاوٹ کی زندگی ٹیبل 2 میں دکھائی گئی ہے۔ جیسا کہ جدول 2 سے دیکھا جا سکتا ہے، ڈیکاربرائزیشن کے بغیر، ٹیسٹ اسٹیل کو 810 MPa پر صرف 107 سائیکلوں کا نشانہ بنایا گیا، اور کوئی فریکچر نہیں ہوا۔ جب تناؤ کی سطح 830 MPa سے تجاوز کر گئی، تو کچھ نمونے ٹوٹنے لگے۔ جب تناؤ کی سطح 850 MPa سے تجاوز کر گئی تو تھکاوٹ کے نمونے ٹوٹ گئے تھے۔
جدول 2 مختلف تناؤ کی سطحوں کے تحت تھکاوٹ والی زندگی (بغیر ڈیکاربرائزیشن)
تھکاوٹ کی حد کا تعین کرنے کے لیے، ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی حد کا تعین کرنے کے لیے گروپ کا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے، اور اعداد و شمار کے شماریاتی تجزیہ کے بعد، ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی حد تقریباً 760 MPa ہے۔ مختلف دباؤ کے تحت ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی زندگی کو نمایاں کرنے کے لیے، SN منحنی خطوط تیار کیا گیا ہے، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ جیسا کہ شکل 3 سے دیکھا جا سکتا ہے، مختلف تناؤ کی سطحیں مختلف تھکاوٹ کی زندگی سے مطابقت رکھتی ہیں، جب 7 کی تھکاوٹ کی زندگی، 107 کے چکروں کی تعداد کے مطابق ہوتی ہے، جس کا مطلب یہ ہے کہ ان حالات کے تحت دباؤ کی حالتیں ہوتی ہیں۔ قدر کا تخمینہ تھکاوٹ کی طاقت کی قدر کے طور پر لگایا جا سکتا ہے، یعنی 760 MPa۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ S - N وکر مواد کی تھکاوٹ کی زندگی کے تعین کے لیے اہم ہے جس کی ایک اہم حوالہ قدر ہے۔
چترا 3 تجرباتی اسٹیل روٹری موڑنے والی تھکاوٹ ٹیسٹ کا SN وکر
نمونوں کے دوسرے گروپ کی تھکاوٹ کی زندگی جدول 3 میں دکھائی گئی ہے۔ جیسا کہ جدول 3 سے دیکھا جا سکتا ہے، مختلف درجہ حرارت پر ٹیسٹ سٹیل کو ڈیکاربرائز کرنے کے بعد، سائیکلوں کی تعداد واضح طور پر کم ہو جاتی ہے، اور وہ 107 سے زیادہ ہوتے ہیں، اور تمام تھکاوٹ کے نمونے ٹوٹ جاتے ہیں، اور تھکاوٹ کی زندگی بہت کم ہو جاتی ہے۔ درجہ حرارت کی تبدیلی وکر کے ساتھ اوپر decarburized پرت کی موٹائی کے ساتھ مل کر دیکھا جا سکتا ہے، 750 ℃ decarburized پرت کی موٹائی سب سے بڑی ہے، تھکاوٹ کی زندگی کی سب سے کم قیمت کے مطابق. 850 ℃ decarburized پرت موٹائی سب سے چھوٹی ہے، تھکاوٹ زندگی کی قیمت کے مطابق نسبتا زیادہ ہے. یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ڈیکاربرائزیشن کا رویہ مواد کی تھکاوٹ کی کارکردگی کو بہت کم کرتا ہے، اور ڈیکاربرائزڈ پرت جتنی موٹی ہوگی، تھکاوٹ کی زندگی اتنی ہی کم ہوگی۔
جدول 3 مختلف ڈیکاربرائزیشن درجہ حرارت پر تھکاوٹ کی زندگی (560 ایم پی اے)
نمونہ کی تھکاوٹ فریکچر مورفولوجی کو الیکٹران مائکروسکوپ اسکین کرکے دیکھا گیا، جیسا کہ تصویر 4 میں دکھایا گیا ہے۔ کریک سورس ایریا کے لیے شکل 4(a)، فگر کو واضح تھکاوٹ آرک دیکھا جا سکتا ہے، تھکاوٹ کا ماخذ تلاش کرنے کے لیے تھکاوٹ آرک کے مطابق، دیکھا جا سکتا ہے، کریک ماخذ in "non-icons" کے لیے۔ تناؤ کا ارتکاز پیدا کرنے میں آسان، جس کے نتیجے میں تھکاوٹ میں دراڑیں پڑتی ہیں۔ تصویر 4(b) کریک ایکسٹینشن ایریا مورفولوجی کے لیے، واضح تھکاوٹ کی دھاریاں دیکھی جا سکتی ہیں، یہ دریا کی طرح تقسیم تھی، نیم جداگانہ فریکچر سے تعلق رکھتی ہے، جس میں دراڑیں پھیلتی ہیں، جو بالآخر فریکچر کا باعث بنتی ہیں۔ شکل 4(b) شگاف کے پھیلاؤ کے علاقے کی شکل کو ظاہر کرتا ہے، تھکاوٹ کی واضح لکیریں دریا کی طرح تقسیم کی شکل میں دیکھی جا سکتی ہیں، جو کہ نیم منقطع فریکچر سے تعلق رکھتی ہے، اور دراڑ کی مسلسل توسیع کے ساتھ، بالآخر فریکچر کا باعث بنتی ہے۔
تھکاوٹ کے فریکچر کا تجزیہ
Fig.4 تجرباتی سٹیل کی تھکاوٹ فریکچر سطح کی SEM مورفولوجی
تصویر 4 میں شمولیت کی قسم کا تعین کرنے کے لیے، انرجی سپیکٹرم کمپوزیشن کا تجزیہ کیا گیا، اور نتائج تصویر 5 میں دکھائے گئے ہیں۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ غیر دھاتی شمولیت بنیادی طور پر Al2O3 شمولیتیں ہیں، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ شمولیتیں انکلوژنز کے کریکنگ کی وجہ سے پیدا ہونے والی شگافوں کا بنیادی ذریعہ ہیں۔
شکل 5 غیر دھاتی شمولیت کی انرجی سپیکٹروسکوپی
نتیجہ اخذ کریں۔
(1) حرارتی درجہ حرارت کو 850 ℃ پر رکھنے سے تھکاوٹ کی کارکردگی پر اثر کو کم کرنے کے لیے decarburized تہہ کی موٹائی کم ہو جائے گی۔
(2) ٹیسٹ اسٹیل اسپن موڑنے کی تھکاوٹ کی حد 760 MPa ہے۔
(3) غیر دھاتی شمولیت میں ٹیسٹ اسٹیل کریکنگ، بنیادی طور پر Al2O3 مرکب۔
(4) ڈیکاربرائزیشن ٹیسٹ اسٹیل کی تھکاوٹ کی زندگی کو سنجیدگی سے کم کرتی ہے، ڈیکاربرائزیشن پرت جتنی موٹی ہوگی، تھکاوٹ کی زندگی اتنی ہی کم ہوگی۔
پوسٹ ٹائم: جون-21-2024
