Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi của thép chịu lực

Những yếu tố nào sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ mỏi của thép chịu lực? Những vấn đề trên được phân tích như sau:
1. Ảnh hưởng của nitrit đến tuổi thọ mỏi
Một số học giả đã chỉ ra rằng khi thêm nitơ vào thép, tỷ lệ thể tích của nitrit sẽ giảm. Điều này là do kích thước trung bình của các tạp chất trong thép giảm đi. Bị giới hạn bởi công nghệ, vẫn còn một số lượng đáng kể các hạt vùi nhỏ hơn 0,2 inch được đếm. Chính sự tồn tại của các hạt nitrit nhỏ bé này đã ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ mỏi của thép chịu lực. Ti là một trong những nguyên tố mạnh nhất để tạo thành nitrua. Nó có trọng lượng riêng nhỏ và dễ nổi. Một phần Ti còn lại trong thép tạo thành các tạp chất đa góc. Các tạp chất như vậy có khả năng gây ra sự tập trung ứng suất cục bộ và các vết nứt do mỏi, do đó cần phải kiểm soát sự xuất hiện của các tạp chất đó.
Kết quả thử nghiệm cho thấy hàm lượng oxy trong thép giảm xuống dưới 20ppm, hàm lượng nitơ tăng lên, kích thước, loại và sự phân bố của các tạp chất phi kim loại được cải thiện và các tạp chất ổn định giảm đáng kể. Mặc dù các hạt nitrit trong thép tăng lên nhưng chúng có kích thước rất nhỏ và phân bố ở trạng thái phân tán ở ranh giới hạt hoặc trong hạt, điều này trở thành yếu tố thuận lợi, nhờ đó độ bền và độ dẻo dai của thép chịu lực rất phù hợp, và độ cứng và sức mạnh của thép được tăng lên rất nhiều. , đặc biệt là hiệu quả cải thiện tuổi thọ mỏi tiếp xúc là khách quan.
2. Ảnh hưởng của oxit đến tuổi thọ mỏi
Hàm lượng oxy trong thép là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến vật liệu. Hàm lượng oxy càng thấp thì độ tinh khiết càng cao và tuổi thọ định mức tương ứng càng dài. Có mối quan hệ chặt chẽ giữa hàm lượng oxy trong thép và oxit. Trong quá trình hóa rắn thép nóng chảy, oxy hòa tan của nhôm, canxi, silicon và các nguyên tố khác tạo thành oxit. Hàm lượng bao gồm oxit là một chức năng của oxy. Khi hàm lượng oxy giảm thì hàm lượng oxit sẽ giảm; hàm lượng nitơ giống như hàm lượng oxy và cũng có mối quan hệ chức năng với nitrit, nhưng do oxit phân tán nhiều hơn trong thép nên nó đóng vai trò tương tự như điểm tựa của cacbua. , do đó nó không có tác dụng phá hủy tuổi thọ mỏi của thép.
Do sự tồn tại của oxit, thép phá hủy tính liên tục của ma trận kim loại và do hệ số giãn nở của oxit nhỏ hơn hệ số giãn nở của ma trận thép chịu lực nên khi chịu ứng suất xen kẽ, dễ tạo ra nồng độ ứng suất và trở thành nguồn gốc của sự mỏi kim loại. Phần lớn sự tập trung ứng suất xảy ra giữa các oxit, các thể vùi điểm và nền. Khi ứng suất đạt giá trị đủ lớn sẽ xuất hiện các vết nứt, nhanh chóng mở rộng và phá hủy. Độ dẻo của tạp chất càng thấp và hình dạng càng sắc nét thì nồng độ ứng suất càng lớn.
3. Ảnh hưởng của sunfua đến tuổi thọ mỏi
Hầu như toàn bộ hàm lượng lưu huỳnh trong thép tồn tại ở dạng sunfua. Hàm lượng lưu huỳnh trong thép càng cao thì lượng sunfua trong thép càng cao. Tuy nhiên, do sunfua có thể được bao quanh bởi oxit nên ảnh hưởng của oxit đến tuổi thọ mỏi giảm đi, do đó ảnh hưởng của số lượng tạp chất đến tuổi thọ mỏi là không tuyệt đối, liên quan đến tính chất, kích thước và sự phân bố của sự bao gồm. Càng có nhiều tạp chất chắc chắn thì tuổi thọ mỏi càng thấp và các yếu tố ảnh hưởng khác phải được xem xét một cách toàn diện. Trong thép chịu lực, sunfua được phân tán và phân bố ở dạng mịn và được trộn với các tạp chất oxit, rất khó xác định ngay cả bằng phương pháp kim loại học. Các thí nghiệm đã xác nhận rằng trên cơ sở quy trình ban đầu, việc tăng lượng Al có tác dụng tích cực trong việc khử oxit và sunfua. Điều này là do Ca có khả năng khử lưu huỳnh khá mạnh. Các tạp chất ít ảnh hưởng đến độ bền nhưng có hại nhiều hơn đến độ bền của thép và mức độ hư hỏng phụ thuộc vào độ bền của thép.
Xiao Jimei, một chuyên gia nổi tiếng, đã chỉ ra rằng các tạp chất trong thép là pha giòn, tỷ lệ khối lượng càng cao thì độ dẻo dai càng thấp; kích thước của tạp chất càng lớn thì độ dẻo dai giảm càng nhanh. Đối với độ dẻo dai của vết nứt phân cắt, kích thước của các vùi càng nhỏ và khoảng cách của các vùi càng nhỏ thì độ cứng không những không giảm mà còn tăng lên. Khả năng gãy xương do phân cắt ít xảy ra hơn, do đó độ bền của vết nứt do phân cắt tăng lên. Có người đã thực hiện một cuộc kiểm tra đặc biệt: hai lô thép A và B thuộc cùng một loại thép nhưng hàm lượng tạp chất chứa trong mỗi lô là khác nhau.