Résumé : La demande croissante de boulons à haute résistance, ainsi que l'élargissement de leurs domaines d'application, ont conduit à des exigences de performance plus élevées pour l'acier à haute résistance pour boulons. L'acier doit non seulement présenter une résistance élevée, mais aussi garantir des performances fiables. Cet article explore l'état actuel de la recherche, les mécanismes de renforcement et les matériaux couramment utilisés pour les boulons à haute résistance, et met en évidence les [...]
Résumé : La demande croissante de boulons à haute résistance, ainsi que l'élargissement de leurs domaines d'application, ont conduit à des exigences de performance plus élevées pour l'acier à haute résistance pour boulons. L'acier doit non seulement présenter une résistance élevée, mais aussi garantir des performances fiables.
Ce document explore l'état actuel de la recherche, les mécanismes de renforcement et les matériaux couramment utilisés pour les boulons à haute résistance, et met en évidence les tendances futures de leur développement.
Les fixations, telles que les boulons, jouent un rôle essentiel dans l'assemblage, le positionnement et l'étanchéité des composants mécaniques. Les boulons sont le type de fixation le plus répandu.
Alors que les machines, les équipements et les projets de construction continuent de se développer et de s'améliorer en termes de puissance et de vitesse, les conditions de travail et les niveaux de contrainte des boulons sont devenus de plus en plus exigeants. Il en résulte un besoin d'acier à haute résistance pour les boulons.
Par exemple, les pompes à eau d'alimentation à haute pression utilisées dans les unités de production supercritiques et ultra-supercritiques nécessitent des boulons plus résistants pour garantir que leurs fonctions d'étanchéité et de support de pression puissent répondre aux exigences croissantes en matière de pression d'alimentation en eau.
Les boulons à haute résistance sont également des composants essentiels dans la construction de grandes structures de grilles de bâtiment, telles que celles que l'on trouve dans les bâtiments publics. Ces boulons transfèrent les forces internes alternées causées par les charges alternées et sont directement liés à la sécurité publique.
Les boulons d'origine utilisés dans les automobiles et les motos, en particulier les boulons de moteur, ont du mal à répondre aux exigences élevées des moteurs en matière de contraintes. Les boulons à haute résistance peuvent réduire la taille et la masse des boulons, ce qui peut contribuer à réduire le poids du véhicule et la consommation d'énergie.
En outre, la grande résistance des boulons contribue à la miniaturisation et à la compacité d'autres structures automobiles.
En conclusion, les boulons à haute résistance ont une valeur pratique significative et un avenir prometteur pour une large gamme d'applications.
Les niveaux de résistance des boulons à haute résistance sont divisés en quatre catégories : 8.8, 9.8, 10.9 et 12.9. Le tableau 1 présente les propriétés mécaniques des boulons à chaque niveau.
La qualité de l'acier à haute résistance pour boulons peut être divisée en trois catégories : la qualité actuelle, la qualité potentielle et la qualité finale.
Les boulons utilisés dans des atmosphères humides ou corrosives doivent avoir une faible sensibilité à la rupture différée. Les boulons supportant des charges alternées et des charges d'impact doivent avoir une résistance à la fatigue et une résistance à la traction en cas d'impacts multiples plus élevées afin de résister à la fatigue et aux fractures en cas d'impacts multiples. Pour les boulons utilisés dans des zones très froides, les matériaux utilisés doivent présenter de faibles températures de transition ductile et fragile.
Tableau.1 Indices de boulon à haute résistancePropriétés mécaniques
| Propriétés mécaniques | Classe de boulon | ||||
| 8.8 | 9.81040-1180 | 10.9 | 12.9 | ||
| ≤M16mm | >M16mm | ||||
| Résistance à la traction/MPa | 800-980 | 830~980 | 32~39 | 1040-1180 | 1220~1380 |
| Dureté Rockwell/HRC | 22~32 | 23~34 | 10.9 | 32~39 | 39~44 |
Selon les conditions de service des boulons à haute résistance, leurs propriétés mécaniques doivent généralement répondre aux exigences suivantes :
L'utilisation de boulons à haute résistance en Chine est relativement récente. Ils ont d'abord été utilisés sur certains ponts ferroviaires dans les années 1960, puis sur des structures en acier pour chaudières dans les années 1980.
Dans les années 1990, la Chine a commencé à introduire des voitures et des technologies de production étrangères et a découvert des boulons d'une résistance de 12,9, d'une résistance à la traction de 1 200 MPa et d'une résistance à la traction de 2 000 MPa. limite d'élasticité de 1080 MPa. À l'époque, ces boulons représentaient le niveau de résistance le plus élevé parmi les boulons automobiles.
Après que FAW Group a importé le moteur Chrysler 488 des États-Unis, les boulons du volant moteur dépendaient des importations. Pour réaliser la localisation, FAW Group a identifié les matériaux utilisés pour les boulons du volant moteur aux États-Unis et les boulons à haute résistance utilisés pour les voitures allemandes Audi, tous deux équivalents à ML35MnMo et ML35CrMo, respectivement, en comparant la composition des matériaux étrangers pour boulons à haute résistance avec les matériaux existants en Chine.
Par conséquent, le ML35CrMo a été choisi comme matériau pour la production expérimentale nationale de boulons de volant d'inertie de qualité 12.9. La couche décarburée à la surface des matières premières a été enlevée par la technologie de pelage des matériaux. Après le forgeage à froid et les essais de trempe finale, recuitGrâce aux essais de trempe et de revenu, aux essais de performance du produit fini, aux essais sur banc et aux essais de charge, des boulons à haute résistance présentant des propriétés équivalentes à celles des boulons de volant moteur CA488 ont été mis au point avec succès.
Wang Rongbin et al. ont utilisé des lattes structure de la martensite pour améliorer les performances des boulons à haute résistance. Ils peuvent également obtenir des boulons à haute performance de grade supérieur à 10.9 et remplacer partiellement les boulons à haute résistance. trempé et revenu acier de construction de haute qualité. L'acier martensitique à faible teneur en carbone est largement utilisé pour sa résistance élevée, sa plasticité, sa ténacité et sa faible sensibilité à l'entaille.
Taiyuan Iron and Steel Co. a mis au point une série d'aciers martensitiques à faible teneur en carbone destinés à l'industrie automobile et à l'industrie des pièces standard. Par exemple, ML15MnVB, ML20MnVB, ML15MnB et ML15Mn sont utilisés pour fabriquer des boulons à haute résistance de grade 8.8, 9.8 et 10.9, qui ont obtenu de bons résultats.
Leng Guangrong et son équipe ont réussi à contrôler les propriétés d'un acier moyennement allié à faible teneur en carbone (22Cr2Ni4MoV) pour obtenir une résistance à la traction de 1560 MPa, un allongement de 12%, une dureté de 45 HRC et une énergie d'impact de 60 J grâce à un processus de traitement thermique approprié.
Cependant, les boulons à haute résistance fabriqués dans ce matériau ne peuvent que difficilement répondre aux exigences du laminoir à quatre hauteurs de 2500 mm en ce qui concerne les propriétés mécaniques des matériaux des boulons. De plus, la durée de vie moyenne des boulons n'est que de deux mois, ce qui n'est pas satisfaisant en termes de durabilité.
Afin d'améliorer la résistance du matériau, Pan Zuyi et al. ont utilisé le matériau 22Cr2Ni4MoV et contrôlé la composition chimique, la structure et les propriétés par le biais de la trempe+revenu à basse température ou de la trempe+haute température. trempe traitement thermique Le processus d'élaboration de l'acier a été réalisé par un groupe de travail composé d'experts. Il en résulte une bonne adéquation entre la résistance, la plasticité et la ténacité de l'acier.
L'acier à haute résistance nouvellement développé pour les boulons a une longue durée de vie pour le boulon du joint universel de 2500 mm du broyeur à quatre étages.
Toutefois, lorsque la résistance à la traction dépasse 1200 MPa, la rupture différée devient un problème important. Les boulons à haute résistance sont des pièces entaillées et ont une grande sensibilité à l'entaille, ce qui les rend susceptibles de subir une rupture différée à la position de concentration de contrainte de l'entaille. Par conséquent, leur champ d'application est limité.
Pour résoudre ce problème, Hui Weijun et al. ont augmenté la teneur en Mo et ajouté des éléments de microalliage V et Nb, tout en réduisant la teneur en Mn et en éléments d'impureté P et S, dans le 42CrMo la composition du matériau. Ils ont mis au point un acier à haute résistance pour boulons, l'ADF1, qui présente une bonne résistance à la rupture différée à un niveau de résistance de 1300 MPa.
Une analyse plus poussée indique que la taille des grains de l'acier a été affinée, passant d'environ 12 μm à environ 5 μm. Cet affinage, combiné à l'effet de durcissement secondaire des carbures Mo et V et au traitement thermique cyclique, a considérablement augmenté la contrainte critique de traction de l'entaille.
On peut donc conclure que la résistance à la rupture différée des boulons à haute résistance peut être améliorée en ajustant la teneur en alliage, en ajoutant des éléments d'alliage résistants à la corrosion, en affinant les grains, en réduisant la ségrégation des joints de grains, en augmentant la température de revenu et en neutralisant l'hydrogène envahissant.
Grâce à ces mesures, la série ADS de Sumitomo Metal, la série KNDS de Kobe Iron et la série ADF de China Iron and Steel Research Institute ont réussi à développer un acier à haute résistance pour boulons avec une bonne résistance à la rupture différée.
Cependant, par rapport aux pays développés, le niveau de recherche et de développement de l'acier à haute résistance pour boulons en Chine est encore relativement en retrait. Actuellement, seuls des matériaux tels que le ML20MnVB, le ML35CrMoV et le 35CrMo peuvent répondre aux exigences des boulons à haute résistance de classe 12.9.
En 2005, la Chine importait encore des boulons de bielle de qualité 12.9 utilisés dans les moteurs automobiles en raison de l'absence de production nationale d'acier à haute résistance pour les boulons.
Bien que Hui Weijun et d'autres aient développé un matériau pour boulons à haute résistance de 1300 MPa, 42CrMoVNb, basé sur 42CrMo, ses performances dans les applications pratiques doivent être étudiées de manière plus approfondie.
Les propriétés des matériaux requises pour les boulons à haute résistance varient en fonction des environnements de service.
Yang Xinglin et ses collègues ont découvert que le matériau 35CrMnSiA utilisé pour les boulons à haute résistance dans l'environnement marin est susceptible de se fracturer en cours de service.
L'analyse a révélé que la rupture du boulon n'était pas due à une usure normale. fragilisation par l'hydrogènemais à la corrosion sous contrainte causée par la forte corrosion de l'atmosphère marine et de l'eau de mer sur les matériaux des boulons.
Il a été suggéré que le remplacement du revêtement et l'amélioration du niveau de détection des produits finis permettraient d'améliorer la résistance du boulon à la corrosion fissurante sous contrainte, mais le problème de la résistance du boulon à la corrosion fissurante sous contrainte a été résolu. performance des matériaux n'ont pas été résolus.
Après avoir pris en compte l'environnement de service, Fang Dong et son équipe ont choisi le matériau 16Co14Ni10Cr2Mo pour remplacer le 35CrMnSiA.
Cet acier présente une résistance élevée, une bonne plasticité, une bonne ténacité et d'excellentes performances générales.
Bien qu'il ait été largement utilisé dans l'aviation, c'est la première fois qu'il est utilisé pour la fabrication de boulons de grande section et qu'il est appliqué dans l'environnement marin.
L'essai en milieu marin simulé a montré que le boulon M56 en acier 16Col4Nil0Cr2MoE ne se rompt pas en raison d'une fragilité à basse température ou d'une fragilité d'entaille. En outre, la fissuration par corrosion sous contrainte et la rupture en surcharge ne se produisent pas à l'état de pré-serrage, même si le revêtement est usé, et le fonctionnement normal n'entraîne pas de rupture en surcharge.
Le boulon est utilisable en toute sécurité pendant un an dans la pratique. L'étude des chercheurs chinois sur les boulons à haute résistance s'est concentrée sur le mécanisme de rupture par fragilisation par l'hydrogène, l'amélioration du processus de traitement thermique et l'analyse des défaillances des boulons à haute résistance. Cette recherche constitue une base essentielle pour le développement de matériaux pour boulons à haute résistance dans le futur.
Les performances des boulons à haute résistance dépendent fortement de l'alliage et des oligo-éléments. La recherche a montré que l'ajout d'éléments de micro-alliage, tels que 0,02% Ti, à l'acier non trempé et revenu peut précipiter une phase qui empêche la croissance du grain pendant le chauffage et le travail à chaud, et renforce la matrice pendant le refroidissement, améliorant ainsi les propriétés globales de l'acier.
Cependant, tous les précipités n'améliorent pas les propriétés globales de l'acier. En utilisant Thermo scale et le logiciel Dicta, la précipitation dans l'acier microallié 40MnV a été calculée.
La composition, la morphologie et la distribution des précipités ont été étudiées par analyse électrolytique, diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission. Les résultats indiquent qu'une petite quantité de N et de Ti dans l'acier peut provoquer la précipitation de grosses particules de TiN, d'une taille de 50 nm, dans la zone biphasée solide-liquide.
La théorie de Gladman suggère que les particules (Ti, V) (C, N) précipitées dans la zone biphasée solide-liquide ne peuvent empêcher la croissance des grains pendant le chauffage. Au contraire, ces particules grossières nuisent aux propriétés de l'acier.
En réduisant la teneur en N ou Ti, la température de précipitation et la quantité de TiN dans la zone biphasée solide-liquide peuvent être efficacement réduites, assurant ainsi une meilleure précipitation du VN. Environ 0,02% Ti dans l'acier microallié doit être réduit dans une fourchette appropriée, et la teneur en N doit également être contrôlée dans une fourchette appropriée.
En étudiant l'influence des éléments d'alliage sur les propriétés des matériaux, nous pouvons établir une base pour le développement de nouveaux matériaux pour boulons à haute résistance. Cependant, une composition d'alliage appropriée ne peut à elle seule garantir que les boulons développés répondront aux exigences de performance réelles. Ce n'est que grâce à un processus de traitement thermique raisonnable et à la coordination de la dureté, de la résistance, de la plasticité et de la ténacité des matériaux que l'on peut développer des boulons offrant d'excellentes performances.
30NCD16 est un produit à haute résistance acier allié Le 30NCD16 présente une résistance à la chaleur robuste ainsi qu'une résistance et une ténacité élevées après un revenu à moyenne-haute température. Liu Xiangjiang et Liu Hua ont étudié l'influence de la température de trempe et de revenu sur la structure et les propriétés du 30NCD16.
Ils ont déterminé que le processus de traitement thermique optimal pour l'acier à haute résistance 30NCD16 se situe entre 840 et 870 ℃. Après une trempe et un revenu à 560 ℃, une structure de sorbite fine et uniforme peut être obtenue. La résistance à la traction de l'acier est supérieure à 1200 MPa, et l'énergie d'impact Akus est supérieure à 50 J.
Wang Genji et al. ont étudié l'effet de différents processus de traitement thermique sur la microstructure et les propriétés mécaniques de la plaque épaisse en acier Q390 faiblement allié et à haute résistance en utilisant l'observation de la microstructure et la mesure des propriétés mécaniques.
Les résultats montrent que la normalisation à 920 ℃ pendant 36 minutes peut entièrement austénitiser la structure cristalline mixte dans le Q390 faiblement allié et à haute résistance laminé à chaud. tôle d'acierLe refroidissement ultérieur le transforme en ferrite polygonale et en perlite, ce qui lui confère d'excellentes propriétés mécaniques. Un refroidissement ultérieur le transforme en ferrite polygonale et en perlite, ce qui lui confère d'excellentes propriétés mécaniques globales.
L'allongement et la résistance aux chocs de l'acier CrNiMoBNb16-16 sont significativement plus élevés que ceux de l'état laminé à chaud, et le rupture par traction Le phénomène de délamination est complètement éliminé. Cet acier fortement allié est un matériau important pour la production industrielle, principalement utilisé comme boulon dans les applications nécessitant une résistance à haute température, telles que les turbines à vapeur, les turbines à gaz, les moteurs, les réacteurs chimiques et les équipements thermiques à haute pression.
He Wei et al. ont analysé la relation entre la structure et les propriétés mécaniques de l'acier CrNiMoBNb16-16 sous deux angles : l'influence des processus de traitement thermique sur les propriétés de traction à température ambiante et à haute température et l'influence de la température d'essai sur les propriétés de traction.
Les résultats des essais indiquent qu'avec l'augmentation de la température d'essai (20 ～ 650 ℃), la résistance et la plasticité du matériau diminuent de manière significative. Pour ce matériau, le forgeage à chaud présente de meilleures performances globales que le forgeage à haute température. Par conséquent, le forgeage à chaud est considéré comme la solution optimale. thermomécanique pour ce matériau, ce qui permet d'obtenir la meilleure combinaison de résistance et de ténacité.
Pour la plupart des aciers de construction alliés, la résistance à la traction peut être augmentée jusqu'à 1200MPa en ajustant la composition de l'alliage et en effectuant un traitement thermique approprié. Toutefois, une augmentation supplémentaire de la résistance peut réduire la valeur d'utilisation du matériau et entraîner une plus grande insécurité en raison d'une rupture tardive.
Les résultats montrent que la résistance à la rupture différée des acier à haute résistance peut être améliorée en réduisant la ségrégation des joints de grains, en affinant les grains, en augmentant la température de revenu, en ajustant les éléments d'alliage, en réduisant la quantité d'intrusion d'hydrogène à la surface et en rendant l'intrusion d'hydrogène inoffensive.
Les aciers faiblement alliés contiennent généralement une quantité moyenne de carbone. La composition de l'alliage comprend des séries de Cr, Cr Mo, Cr Ni, Ni Cr Mo, Mn et Mn Cr.
Le tableau 2 montre que l'acier à boulons faiblement allié a une large gamme d'applications, et que la classe de résistance peut être choisie entre 700 et 1000 MPa.
Cependant, lorsque la résistance dépasse 1200 MPa, le problème de la rupture tardive des boulons en acier faiblement allié devient important et doit être traité.
Actuellement, l'acier faiblement allié reste le principal matériau pour les boulons à haute résistance.
Les boulons en acier faiblement allié doivent être trempés et revenus, ce qui signifie qu'ils doivent d'abord être trempés puis revenus.
En outre, en raison de la teneur élevée en carbone et en éléments d'alliage, l'acier présente une dureté et une résistance à la déformation élevées.
Par conséquent, un traitement de recuit de sphéroïdisation est nécessaire avant le forgeage à froid.
Étant donné que l'acier faiblement allié contient divers éléments d'alliage, il est essentiel de trouver des moyens d'économiser l'alliage dans l'acier des boulons et de réduire les coûts.
En outre, en raison de la teneur relativement élevée en carbone et en éléments d'alliage, la plasticité et la ténacité de l'acier sont médiocres.
Pour améliorer encore la résistance et garantir la plasticité nécessaire, cette question doit faire l'objet de recherches plus approfondies.
Tab.2 Grade de résistance de certains aciers pour boulons MPa
| Type d'acier | 400 | 500~600 | 700~800 | 900~1000 | 1100 |
| acier au carbone | √ | √ | √ | ||
| acier non trempé et revenu | √ | ||||
| acier au bore | √ | √ | √ | ||
| acier faiblement allié | √ | √ | √ |
Avec le développement de la technologie du forgeage à froid, la demande d'acier pour boulons forgés à froid a considérablement augmenté.
Les boulons à haute résistance étaient traditionnellement fabriqués en acier à moyenne teneur en carbone et en acier à moyenne teneur en carbone. acier allié au carbone. Toutefois, ces aciers présentent une dureté élevée et une résistance importante à la déformation à froid, ce qui nécessite une sphéroïdisation. recuit traitement avant le forgeage à froid. Ce processus consomme beaucoup d'énergie.
Pour résoudre ce problème, des aciers au bore à faible teneur en carbone ont été mis au point. Le principe de base de la composition de l'acier au bore à faible teneur en carbone est de réduire les émissions de gaz à effet de serre. teneur en carbone et améliorer la capacité de déformation à froid de l'acier. Une petite quantité de bore est ajoutée pour compenser la perte de résistance et de trempabilité causée par la réduction du carbone. En outre, de petites quantités de Cr, de Mn et d'autres éléments d'alliage peuvent être ajoutées si nécessaire pour améliorer encore la trempabilité.
Les caractéristiques de l'acier au bore à faible teneur en carbone sont les suivantes :
Les boulons en acier au bore sont de plus en plus utilisés dans les secteurs de l'automobile, de la construction, des machines et d'autres industries. Comme le montre le tableau 2, les boulons en acier au bore peuvent avoir une résistance allant de 700 MPa à 1100 MPa.
L'acier non trempé et revenu contient une faible quantité d'éléments d'alliage et ne nécessite pas de trempe et de revenu. En contrôlant la déformation à chaud et la vitesse de refroidissement qui s'ensuit, les propriétés mécaniques nécessaires peuvent être assurées, ce qui permet d'économiser l'énergie nécessaire au traitement thermique, de raccourcir le cycle de production et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. coût de l'acier.
Actuellement, les boulons en acier non trempé et trempé sont principalement utilisés dans la construction automobile, mais leur nombre total est encore faible et leur champ d'application n'est pas très étendu. Bien que leur coût soit inférieur à celui des acier trempé et revenuLeur ténacité est plus faible, le niveau de résistance n'est pas assez stable et la durée de vie de la matrice est plus courte pendant le forgeage à froid. Ces limitations restreignent le champ d'application de l'acier non trempé et revenu.
L'acier non trempé et revenu est principalement utilisé pour les boulons de grade 700-800 MPa, et parfois pour les boulons de grade supérieur à 900 MPa. Généralement, les systèmes C-Mn non trempés et revenus avec une teneur en carbone d'environ 0,25% ou les systèmes C-Mo avec une teneur en carbone d'environ 0,10% sont utilisés pour les boulons d'une qualité de 700-800 MPa. Des traces de Nb, V, Ti et d'autres éléments sont ajoutées, et la structure est ferrite+perlite.
Lorsque le niveau de résistance est supérieur à 900 MPa, du Cr, du Ti, du B et d'autres éléments sont généralement ajoutés au système C-Mo Si contenant environ 0,10% de carbone pour améliorer la trempabilité et garantir une résistance et une ténacité satisfaisantes. La structure est ferrite+baïnite.
Pour améliorer la ténacité de l'acier non trempé et revenu et obtenir une résistance et une ténacité bien adaptées, l'ajustement de la technologie de traitement (comme la température de travail à chaud, la déformation par laminage et le refroidissement contrôlé après le laminage), en plus du contrôle de la composition chimique, peut également être une solution.
Tous les aciers non alliés (acier au carbone) ou les aciers de construction faiblement alliés au carbone dont la teneur en carbone est inférieure à 0,25% peuvent obtenir plus de 80% et parfois même 100% à faible teneur en carbone. structure de la martensite après une trempe intensive.
Le présent type d'acier est communément appelé acier martensitique à faible teneur en carbone. Il a une dureté de 45-50 HRC, une limite d'élasticité de 1000-1300 MPa et une résistance à la traction de 1200-1600 MPa.
Il présente une bonne plasticité (A ≥ 10%, Z ≥ 40%) et une bonne ténacité (Axv ≥ 59 J), ainsi qu'une excellente aptitude à la déformation à froid, soudabilitéet une distorsion minimale due au traitement thermique.
Par conséquent, l'utilisation de produits à faible teneur en carbone acier martensitique est de plus en plus répandue, et elle est devenue un moyen essentiel de libérer le potentiel de résistance et de ténacité de l'acier et d'allonger la durée de vie des pièces de machines.
Les matériaux couramment utilisés dans la production de boulons à haute résistance comprennent le 15MnVB, le 20MnSi, l'acier 20, le 20MnTiB, etc.
Les mécanismes qui renforcent et durcissent l'acier à haute résistance comprennent principalement le renforcement des grains fins, le renforcement de la solution, le renforcement de la précipitation et de la dispersion, et le renforcement de la dislocation.
1) Renforcement du grain fin.
Il est possible d'améliorer la plasticité de l'acier en augmentant les joints de grains pour entraver le mouvement des dislocations et en limitant la déformation plastique dans une certaine fourchette. Cela permet non seulement d'améliorer efficacement la résistance, mais aussi d'optimiser considérablement la plasticité et la ténacité.
Actuellement, la technologie du laminage et du refroidissement contrôlés (TMCP) est largement utilisée dans l'industrie. Elle consiste à affiner la structure finale par austénite recristallisation, transformation de la ferrite induite par la déformation (DIFT), refroidissement accéléré et recristallisation de la ferrite.
2) Renforcement de la solution
La matrice métallique (métal solvant) peut être renforcée en utilisant les défauts ponctuels internes des matériaux métalliques, tels que les atomes interstitiels et les atomes de remplacement.
Lorsque la différence entre les diamètres atomiques augmente, le degré de distorsion augmente également, ce qui entraîne un effet de renforcement plus important.
En outre, l'ajout d'éléments tels que Mn, Si, Ni, Mo au Fe peut entraîner un renforcement de la solution solide de type déplacement.
3) Renforcement des précipitations et de la dispersion
Lorsque les particules de la seconde phase précipitent, elles créent un champ de contrainte et une région à haute énergie dans la matrice, ce qui entraîne une forte augmentation de la résistance, de la dureté et du renforcement global.
On peut en conclure que :
4) Renforcement de la dislocation
Il est difficile de déplacer les dislocations en raison de leur forte densité.
L'une des propriétés mécaniques des métaux est l'amélioration de la résistance. La multiplication des dislocations peut renforcer les métaux actuels présentant des défauts cristallins.
Le mouvement des dislocations est la principale raison du renforcement de la solution, du renforcement du grain fin, de la précipitation et du renforcement de la dispersion.
Les microdéfauts de la structure de la matrice, y compris les joints de grains, les particules de précipitation, la sous-structure de dislocation et la distorsion de solution, affectent principalement la résistance et la ténacité des boulons à haute résistance.
Les structures de microdéfauts susmentionnées peuvent améliorer la résistance de l'acier. Cependant, alors qu'une augmentation des joints de grains (c'est-à-dire un renforcement des grains fins) peut accroître la ténacité, d'autres structures de microdéfauts peuvent réduire la ténacité.
Pour renforcer les boulons à haute résistance, il est nécessaire d'utiliser pleinement ces mécanismes de renforcement.
Avec le développement de l'énergie, de l'automobile, des machines, de la construction, de l'industrie légère et d'autres secteurs, il existe une demande croissante de matériaux pour produire divers types de produits. boulons de fixationIl en résulte un besoin urgent de matériaux pour boulons à haute résistance.
Au cours de la dernière décennie, l'accent a été mis sur l'avancement de cette technologie, tant au niveau national qu'international. En Chine, le projet "Major basic research on new generation steel materials" (973) a été lancé, dont l'un des domaines critiques est la recherche et le développement de l'acier à haute résistance pour boulons.
La tendance du développement de l'acier à haute résistance pour boulons peut être résumée comme suit :
1) Acier à haute résistance et à haute performance
Avec l'augmentation de la résistance de l'acier, sa sensibilité à la rupture différée augmente également. Plus précisément, lorsque la résistance à la traction dépasse 900 MPa et que la dureté est égale ou supérieure à 31 HRC, la sensibilité à la rupture différée augmente progressivement. En outre, plus la contrainte de service est élevée, plus les dommages causés par la rupture sont importants.
C'est pourquoi il est essentiel de développer un acier à haute résistance pour les boulons, avec une résistance exceptionnelle à la rupture différée. Cela contribuera à protéger la vie et les biens des personnes, tout en élargissant la gamme d'applications des boulons à haute résistance.
2) Réduire les coûts et la consommation d'énergie
Pour réduire les coûts, on peut envisager de remplacer l'acier au bore bon marché par de l'acier allié à prix élevé contenant du Ni, du Cr, du Mo, etc.
En outre, les techniques suivantes peuvent contribuer à réduire la consommation d'énergie, à améliorer le rendement des boulons et à minimiser la consommation d'énergie. décarburation tendance des pointes de fil :
3) Améliorer la qualité et la fiabilité de l'acier des boulons
La fiabilité et la durée de vie des pièces de boulons sont étroitement liées à la qualité métallurgique et à l'état de surface de l'acier des boulons, ainsi qu'à certaines propriétés de traitement.
En augmentant la pureté de l'acier et en réduisant la teneur en S et P, la capacité de déformation de l'acier peut être améliorée. Cela permet de réduire la fragilisation des joints de grains et la présence de non métallique Les inclusions de carbone, améliorant ainsi la ténacité et la plasticité de l'acier. Il améliore également la résistance à la rupture différée de l'acier.
En outre, la précision de fabrication, la technologie de fixation et les méthodes d'essai des boulons finis sont des facteurs cruciaux qui affectent la fiabilité des boulons à haute résistance.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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