Como a ciência material dos parafusos de ancoragem de aço carbono afeta sua resistência à tração e durabilidade?

No campo da engenharia de construção e máquinas pesadas, Âncora de ataque de aço carbono é uma conexão fundamental e componente de fixação, e seu desempenho determina diretamente a vida útil da segurança e serviço da estrutura. O aço carbono é seu material central e a sinergia de sua composição química, microestrutura e tecnologia de processamento molda as propriedades mecânicas e a durabilidade do parafuso de ancoragem.
1. Composição química: o "mapa genético" da resistência à tração
A resistência à tração do aço carbono está não linearmente correlacionada positivamente com seu teor de carbono (c%). De acordo com o padrão ASTM A36, o teor de carbono de um parafuso típico de ancoragem de aço carbono é controlado na faixa de 0,25%-0,29%, e essa proporção atinge um equilíbrio entre força e ductilidade. Quando o teor de carbono excede 0,3%, a dureza do material aumenta, mas a fragilidade aumenta significativamente, o que pode fazer com que o parafuso da âncora fraturas fraturas sob carga dinâmica. Ao mesmo tempo, a adição do elemento manganês (Mn) (0,6%-1,2%) pode melhorar a ligação do limite de grãos através do fortalecimento da solução sólida com carbono e aumentar a resistência à tração em 15%a 20%.
Verificação de casos: Uma planta industrial usa âncoras de aço carbono com um teor de C de 0,27% e um conteúdo de Mn de 0,9%. Sua resistência à tração final atinge 580MPa, 34% maior que a das âncoras de aço com baixo carbono comum, resistindo com sucesso à carga de vibração de alta frequência do equipamento de elevação.
2. Microestrutura: o "escudo invisível" da durabilidade
A durabilidade do aço carbono depende da resistência de sua microestrutura à corrosão e fadiga. Através do processo de resfriamento controlado e de resfriamento controlado (TMCP), a proporção de ferrita e pérola pode ser otimizada para formar uma estrutura de grão fino (o tamanho do grão atinge o ASTM grau 8 ou superior). Os grãos finos não apenas melhoram a tenacidade do material, mas também reduzem o acúmulo de luxações nos limites dos grãos e atrasam o início das rachaduras. Além disso, adicionar quantidades vestigiais de cobre (Cu, 0,2%-0,5%) e cromo (Cr, 0,3%-0,6%) pode formar um filme denso de óxido, reduzindo a taxa de corrosão para menos de 0,02 mm/ano.
Dados experimentais: Após a comparação com o teste de pulverização de sal (padrão ASTM B117), a área de ferrugem dos parafusos de ancoragem de aço carbono que contém Cr/Cu após 720 horas é de apenas 1/5 do aço carbono comum, e a vida útil do serviço no ambiente marítimo é estendida a mais de 30 anos.
V. direção futura: avanços na ciência do material inteligente
Com o desenvolvimento do projeto do genoma do material e da ciência dos materiais computacionais, novos aços carbono de alta resistência e resistência (como aço nano-bainita e aço médio de manganês) estão entrando no estágio de verificação de engenharia. Ao controlar com precisão a distribuição de carbono e o caminho da mudança de fase, espera -se que a resistência à tração da nova geração de parafusos de ancoragem exceda 800MPa, mantendo a excelente resistência à corrosão.