Kuinka hiiliteräksen ankkuripulttien materiaalitiede vaikuttaa niiden vetolujuuteen ja kestävyyteen?

Rakennustekniikan ja raskaiden koneiden alalla, Hiiliteräslakan ankkuri on avainyhteys ja komponentti, ja sen suorituskyky määrittää suoraan rakenteen turvallisuuden ja käyttöiän. Hiiliteräs on sen ydinmateriaali, ja sen kemiallisen koostumuksen, mikrorakenteen ja prosessointitekniikan synergia muodostaa ankkuripultin mekaaniset ominaisuudet ja kestävyyden.
1. Kemiallinen koostumus: vetolujuuden "geenikartta"
Hiiliteräksen vetolujuus korreloi epälineaarisesti positiivisesti sen hiilipitoisuuden kanssa (C%). ASTM A36 -standardin mukaan tyypillisen hiiliteräksen ankkuripultin hiilipitoisuutta säädetään välillä 0,25%-0,29%, ja tämä suhde on tasapaino lujuuden ja taipuisuuden välillä. Kun hiilipitoisuus ylittää 0,3%, materiaalin kovuus kasvaa, mutta hauraus kasvaa merkittävästi, mikä voi aiheuttaa ankkuripultin hauran murtuman dynaamisen kuorman alla. Samanaikaisesti mangaanielementin (MN) lisääminen (0,6%-1,2%) voi parantaa viljarajatodistusta kiinteän liuoksen vahvistamisen kautta hiilellä ja lisätä vetolujuutta 15%-20%.
Kotelon varmennus: Teollisuuslaitos käyttää hiiliteräsankkureita, joiden C -pitoisuus on 0,27% ja MN -pitoisuus 0,9%. Sen lopullinen vetolujuus saavuttaa 580MPA: n, joka on 34% korkeampi kuin tavallisten vähähiilisen teräsankkurien ankkurit, vastustaen menestyksekkäästi nostolaitteiden korkeataajuista värähtelykuormaa.
2. Mikrorakenne: kestävyyden "näkymätön kilpi"
Hiiliteräksen kestävyys riippuu sen mikrorakenteen kestämisestä korroosioon ja väsymykseen. Ohjatun valssaus- ja ohjatun jäähdytysprosessin (TMCP) kautta ferriitin suhde helmille voidaan optimoida hienojyväisen rakenteen muodostamiseksi (raekoko saavuttaa ASTM-luokan 8 tai enemmän). Hienojyvät eivät vain paranna materiaalin sitkeyttä, vaan vähentävät myös rajojen dislokaatioiden kertymistä ja viivästyttävät halkeamien aloittamista. Lisäksi kuparin (Cu, 0,2%-0,5%) ja kromin (CR, 0,3%-0,6%) lisääminen voi muodostaa tiheän oksidikalvon, mikä vähentää korroosionopeutta alle 0,02 mm/vuosi.
Kokeelliset tiedot: Vertailun jälkeen suolaruihkutestiin (ASTM B117 -standardi) hiiliteräksen ankkuripulttien ruostepinta -ala, joka sisältää CR/CU: ta 720 tunnin kuluttua, on vain 1/5 tavallisesta hiiliterästä ja käyttöikä meriympäristössä on yli 30 vuoteen.
V. Tulevaisuuden suunta: läpimurto älykkäässä materiaalitieteessä
Materiaalien genomiprojektin ja laskennallisen materiaalitieteen kehittämisen myötä uudet erittäin luvat ja kovat hiiliteräkset (kuten nano-bainiittiteräs ja keskikokoinen mangaaniteräs) ovat tulossa tekniikan todentamisvaiheeseen. Kontrolloimalla tarkasti hiilen jakautumista ja vaihemuutosta, ankkuripulttien uuden sukupolven vetolujuuden odotetaan ylittävän 800MPa säilyttäen samalla erinomaisen korroosionkestävyyden.