Wie wirkt sich die Materialwissenschaft von Kohlenstoffstahl -Ankerschrauben auf ihre Zugfestigkeit und Haltbarkeit aus?

Im Bereich der Bauingenieurwesen und schwerer Maschinen,, Strikeanker aus Kohlenstoffstahl ist eine wichtige Verbindung und Korrekturkomponente, und ihre Leistung bestimmt direkt die Sicherheit und Lebensdauer der Struktur. Kohlenstoffstahl ist sein Kernmaterial, und die Synergie seiner chemischen Zusammensetzung, der Mikrostruktur und der Verarbeitungstechnologie prägt die mechanischen Eigenschaften und Haltbarkeit des Ankerschraubens.
1. Chemische Zusammensetzung: Die "Genkarte" der Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit von Kohlenstoffstahl ist nichtlinear positiv mit ihrem Kohlenstoffgehalt (c%) korreliert. Gemäß dem ASTM A36-Standard wird der Kohlenstoffgehalt eines typischen Kohlenstoffstahlankerschraubens im Bereich von 0,25%-0,29%gesteuert, und dieses Verhältnis entspricht einem Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität. Wenn der Kohlenstoffgehalt 0,3%übersteigt, nimmt die materielle Härte zu, die Sprödigkeit steigt jedoch signifikant an, was dazu führen kann, dass der Ankerschrauben unter dynamischer Belastung spröde Frakturen für einen spröden Fraktur verursacht. Gleichzeitig kann die Zugabe von Mangan (Mn) Element (0,6%-1,2%) die Korngrenze durch feste Lösung mit Kohlenstoff verbessern und die Zugfestigkeit um 15%-20%erhöhen.
Fallüberprüfung: Eine Industrieanlage verwendet Kohlenstoffstahlanker mit einem C -Gehalt von 0,27% und einem Mn -Gehalt von 0,9%. Seine endgültige Zugfestigkeit erreicht 580 MPa, was 34% höher ist als die von gewöhnlichen Kohlenstoffstahlankern und widerstand erfolgreich der Hochfrequenzschwingungslast der Hebegeräte.
2. Mikrostruktur: Der "unsichtbare Schild" der Haltbarkeit
Die Haltbarkeit von Kohlenstoffstahl hängt vom Widerstand seiner Mikrostruktur gegenüber Korrosion und Müdigkeit ab. Durch den kontrollierten Roll- und Kontrollkühlprozess (TMCP) kann das Verhältnis von Ferrit zu Perlit optimiert werden, um eine feinkörnige Struktur zu bilden (die Korngröße erreicht ASTM Grad 8 oder höher). Feinkörner verbessern nicht nur die Zähigkeit des Materials, sondern verringern auch die Ansammlung von Versetzungen an den Korngrenzen und verzögern die Initiierung von Rissen. Zusätzlich können die Zugabe von Spurenmengen Kupfer (Cu, 0,2%-0,5%) und Chrom (CR, 0,3%-0,6%) einen dichten Oxidfilm bilden, wodurch die Korrosionsrate auf weniger als 0,02 mm/Jahr reduziert wird.
Experimentelle Daten: Nach dem Vergleich mit dem Salzspray -Test (ASTM B117 -Standard) beträgt der Rostbereich von COM -Stahlankerschrauben, die CR/Cu nach 720 Stunden enthalten, nur 1/5 des normalen Kohlenstoffstahls, und die Lebensdauer in der Meeresumgebung wird auf mehr als 30 Jahre verlängert.
V. Zukunftsrichtung: Durchbrüche in der intelligenten Materialwissenschaft
Mit der Entwicklung des Projekts Genomprojekts und der Computermaterialienwissenschaft in der Computermaterialien treten neue hochfeste und harte Kohlenstoffstähle (wie Nano-Bainit-Stahl und mittelgroße Manganstahl) in die technische Überprüfungsphase ein. Durch die genaue Kontrolle der Kohlenstoffverteilung und des Phasenwechselwegs wird die Zugfestigkeit der neuen Erzeugung von Ankerschrauben voraussichtlich 800 mPa überschreiten und gleichzeitig eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufrechterhalten.