Dans quelle mesure la résistance à la fatigue des boulons à haute résistance est-elle augmentée après traitement thermique

La résistance à la fatigue des boulons de quincaillerie à haute résistance a toujours été une préoccupation. Les données montrent que la plupart des ruptures de boulons à haute résistance sont causées par une rupture par fatigue et qu'il n'y a presque aucun signe de rupture par fatigue des boulons, de sorte que des accidents majeurs sont susceptibles de se produire en cas de rupture par fatigue.

Alors, le traitement thermique peut-il améliorer les performances des matériaux de fixation ? Dans quelle mesure augmente-t-il sa résistance à la fatigue ? Compte tenu des exigences croissantes d’utilisation de boulons à haute résistance, il est plus important d’améliorer la résistance à la fatigue des matériaux des boulons grâce à un traitement thermique.

1. Fissures de fatigue des matériaux des boulons à haute résistance:

L’endroit où commence la fissure de fatigue est appelé la source de fatigue. La source de fatigue est très sensible à la microstructure des boulons et des fissures de fatigue peuvent être induites à très petite échelle. Généralement entre 3 et 5 granulométries, la qualité de surface du boulon est la principale source de fatigue, et la majeure partie de la fatigue commence à la surface ou sous la surface du boulon. Un grand nombre de dislocations, certains éléments d'alliage ou impuretés dans le cristal du matériau du boulon, ainsi que la différence de résistance des joints de grains peuvent tous conduire à l'initiation de fissures de fatigue. Des études ont montré que les fissures de fatigue sont susceptibles de se produire aux endroits suivants : joints de grains, inclusions de surface ou particules de seconde phase et cavités. Ces emplacements sont tous liés à la microstructure complexe et changeante du matériau. Si la microstructure peut être améliorée après traitement thermique, la résistance à la fatigue du matériau du boulon peut être améliorée dans une certaine mesure.

2. L'influence du traitement thermique sur la résistance à la fatigue (Guide : Quels sont les paramètres des vis à billes en général)

Lors de l'analyse de la résistance à la fatigue des boulons, il a été constaté que l'amélioration de la capacité portante statique des boulons peut être obtenue en augmentant la dureté, tandis que l'amélioration de la résistance à la fatigue ne peut pas être obtenue en augmentant la dureté. Étant donné que la contrainte crantée du boulon entraînera une concentration de contraintes plus importante, l'augmentation de la dureté de l'échantillon sans concentration de contraintes peut améliorer sa résistance à la fatigue. La dureté est un indice permettant de mesurer le degré de dureté d'un matériau métallique. C'est la capacité d'un matériau à résister à l'intrusion d'objets plus durs que lui. Le niveau de dureté reflète également la résistance et la plasticité du matériau métallique. La concentration de contraintes sur la surface du boulon réduira sa résistance superficielle. Lorsqu'il est soumis à des charges dynamiques alternées, le processus de micro-déformation et de récupération continuera à se produire au niveau de la partie à concentration de contraintes de l'entaille, et la contrainte qu'elle reçoit est beaucoup plus grande que la partie sans concentration de contraintes, ce qui est facile à conduire à la génération de fissures de fatigue.

3. L'influence de la décarburation sur la résistance à la fatigue

La décarburation de la surface du boulon réduira la dureté de la surface et la résistance à l'usure du boulon après trempe, et réduira considérablement la résistance à la fatigue du boulon. Il existe un test de décarburation pour les performances des boulons dans la norme GB/T3098.1, et la profondeur de décarburation maximale est spécifiée. Une grande quantité de littérature montre qu'en raison d'un traitement thermique inapproprié, la surface du boulon est décarburée et la qualité de la surface est réduite, réduisant ainsi sa résistance à la fatigue. Lors de l'analyse des raisons de la défaillance des boulons à haute résistance de l'éolienne 42CrMoA, il a été constaté qu'il y avait une couche décarburée à la jonction de la tête et de la tige. Le Fe3C peut réagir avec O2, H2O et H2 à haute température pour réduire le Fe3C à l'intérieur du matériau du boulon, augmentant ainsi la phase ferrite du matériau du boulon, réduisant la résistance du matériau du boulon et provoquant facilement des microfissures. Dans le processus de traitement thermique, la température de chauffage doit être bien contrôlée et, en même temps, le chauffage de protection à atmosphère contrôlée doit être utilisé pour résoudre ce problème.

Les fixations améliorent la microstructure grâce au traitement thermique et au revenu et possèdent d'excellentes propriétés mécaniques complètes, qui peuvent améliorer la résistance à la fatigue du matériau du boulon, contrôler raisonnablement la taille des grains pour garantir une énergie d'impact à basse température et également obtenir une résistance aux chocs plus élevée. Un traitement thermique raisonnable pour affiner les grains et raccourcir la distance entre les joints des grains peut empêcher l'apparition de fissures de fatigue. S'il y a une certaine quantité de moustaches ou de secondes particules à l'intérieur du matériau, ces phases ajoutées peuvent empêcher dans une certaine mesure le glissement du résident. Le glissement de la courroie empêche l'initiation et l'expansion des microfissures.

Le traitement thermique a une grande influence sur la résistance à la fatigue des matériaux des boulons. Pendant le processus de traitement thermique, le processus de traitement thermique doit être déterminé en fonction des propriétés du boulon. Les fissures de fatigue initiales sont causées par la concentration de contraintes provoquée par les défauts de microstructure du matériau des boulons. Le traitement thermique est une méthode permettant d'optimiser l'organisation des fixations, ce qui peut améliorer dans une certaine mesure les performances en fatigue des matériaux des boulons et augmenter la durée de vie du produit. À long terme, cela peut économiser des ressources et se conformer à la stratégie de développement durable.

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