تحليل الخصائص الفيزيائية لدرجات الحرارة المنخفضة للمواد الرئيسية للصمامات

من أجل دراسة الأداء ، تتغير قواعد الحجم عند درجات الحرارة المنخفضة ، وتغييرات البنية المجهرية ، وتكسير طبقات السطح لمادة جسم الصمام AISI 304 وسطح الختم الذي يغطي سبائك صلبة Ni40 و Ni60 عند درجات حرارة منخفضة ، تم إجراء الاختبارات التالية خارج:

اختبار تدرج الصلابة من المعدن الأساسي إلى طبقة السطح قبل وبعد المعالجة المبردة
اختبارات التصادم والشد AISI 304 في درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المنخفضة
اختبارات تأثير المعدن الأساسي بالإضافة إلى طبقات السطح ذات الأخاديد في مواضع مختلفة في درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المنخفضة
التحليل المعدني للمعادن الأساسية وطبقات السطح قبل وبعد المعالجة المبردة
تحليل المجهر الإلكتروني الماسح للمعادن الأساسية وطبقات السطح قبل وبعد المعالجة المبردة
تحليل طور XRD للمعادن الأساسية وطبقات السطح قبل المعالجة المبردة وبعدها

1.اختبارات التأثير

يعتبر مؤشر أداء المواد الأكثر أهمية في الخدمة في درجات حرارة منخفضة هو صلابة تأثير درجات الحرارة المنخفضة. من الضروري جدًا تحديد صلابة الصدمات لسبائك AISI 304 و AISI 304 الصلابة السطحية في درجات حرارة مختلفة من خلال اختبارات التأثير في درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المنخفضة. قم بمعالجة AISI 304 في عينة تأثير قياسية مع مقطع مربع طوله 55 مم و 10 مم × 10 مم في المقطع العرضي ، وأخدود على شكل حرف V في منتصف طول العينة. تمت معالجة AISI 304 بسطح سبيكة صلبة Ni40 و Ni60 على السطح إلى عينات تأثير وفقًا للشكل 1. كان سمك طبقة السطح والمعدن الأساسي 5 مم لكل منهما. يتم إنشاء أخدود على شكل حرف V على جانب المعدن الأساسي والسطوح ، وجانب التداخل من طبقة السطح والمواد الأساسية لعينة الاختبار مع تسطيح سبيكة Ni40 الصلبة. يتم إنشاء الأخدود على شكل حرف V على جانب المادة الأساسية للعينة مع تسطيح سبيكة Ni60 الصلبة. الأخدود على شكل حرف V بزاوية 45 درجة. عمقها 2 مم ، ونصف قطر انحناءها السفلي 0.25 مم. يتم إجراء اختبارات تأثير تجويف Charpy على شكل حرف V لكل عينة في درجات حرارة الغرفة من -60 درجة مئوية ، -100 درجة مئوية ، -140 درجة مئوية و -196 درجة مئوية. يتم عرض المعدات المستخدمة لاختبار تأثير درجات الحرارة المنخفضة في الشكل 1.

الشكل 1 الرسم التخطيطي لعينات تأثير المعدن الأساسي بالإضافة إلى طبقات السطح

ضع عينة الصدمة في صندوق درجة الحرارة المنخفضة المزود بجهاز اختبار تأثير درجة الحرارة المنخفضة ، وقم بنفخ النيتروجين السائل. تستمر درجة حرارة العينة في الانخفاض. بعد التبريد لدرجة الحرارة المحددة ، احتفظ بها عند درجة الحرارة هذه لمدة 20 دقيقة. بعد ذلك ، من خلال جهاز الدفع الأوتوماتيكي ، يتم دفع عينة التأثير من صندوق درجات الحرارة المنخفضة إلى جدول العينات ، ويتم إجراء اختبار التأثير.

الشكل 2 معدات التمدد ذات درجة الحرارة المنخفضة: (أ) أجهزة التبريد بالنيتروجين السائل (ب) الغرف البيئية (ج) أنظمة التحكم في درجة الحرارة

من أجل دراسة التغيرات في اللدونة وقوة AISI 304 في درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المنخفضة ، تم قياس مقاومة الخضوع واستطالة مقاومة الشد بعد الكسر وتقليل مساحة AISI 304 في درجات حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المنخفضة باختبارات الشد في درجات حرارة الغرفة و -196 ℃. يتم إجراء العينات وطرق الاختبار لاختبار الشد في درجات حرارة الغرفة بالكامل وفقًا لطرق اختبار الشد للمواد المعدنية في درجات حرارة الغرفة في GB228-2002. حجم العينة هو عينة قصيرة قياسية 5 مم. يتم إجراء العينات وطرق الاختبار لاختبار الشد عند درجة الحرارة المنخفضة وفقًا لاختبارات الشد ذات درجة الحرارة المنخفضة للمواد المعدنية GB / T13239-2006 ، وحجم العينة هو أيضًا عينة قصيرة قياسية φ5 مم. إن معدات اختبار الشد ذات درجة الحرارة المنخفضة موضحة في الشكل 2. (أ) هو جهاز تبريد النيتروجين السائل المطابق. (ب) هو الهيكل الداخلي لغرفة البيئة ذات درجة الحرارة المنخفضة ، وعينة الشد موجودة في غرفة البيئة ؛ سلك الحديد هو المزدوج الحراري. (ج) الجانب الأيسر هو مظهر الغرفة البيئية ، والجانب الأيمن هو المتحكم في درجة الحرارة (يعرض درجة حرارة -81 ℃). الأنبوب الأبيض الموجود في الجزء الخلفي من الغرفة البيئية هو أنبوب توصيل النيتروجين السائل. لقد تم تجميده ، لذلك فهو أبيض. أثناء الاختبار ، يتم تثبيت العينة على آلة اختبار الشد ذات درجة الحرارة المنخفضة ، ويتم صب النيتروجين السائل في غرفة درجة الحرارة المنخفضة. احتفظ بها لمدة 20 دقيقة لإجراء اختبار الشد بعد الوصول إلى درجة الحرارة المحددة.

2.اختبارات الصلابة الدقيقة
استخدم جهاز اختبار الصلابة MVC-1000B Vickers لقياس تدرج الصلابة لـ AISI 304 plus Ni40 و AISI 304 plus Ni60 من المادة الأساسية إلى طبقة السطح قبل وبعد المعالجة المبردة ، ولخص تأثير المعالجة المبردة على صلابة المادة. حمل العمل لجهاز اختبار الصلابة MVC-1000B Vickers هو 1000 جرام ووقت التحميل 15 ثانية. أولاً ، قم بإجراء اختبار الصلابة على كل عينة في درجة حرارة الغرفة ، ثم قم بإجراء المعالجات المبردة. درجات حرارة المعالجة المبردة هي -60 درجة مئوية ، -100 درجة مئوية ، -140 درجة مئوية و -196 درجة مئوية ، ووقت المعالجة المبردة هو ساعتان. بعد المعالجة المبردة ، تم إجراء اختبار الصلابة على كل عينة. تمت مقارنة الصلابة قبل وبعد المعالجة المبردة.

3.تأثير درجات الحرارة المنخفضة على شكل وحجم المادة

قم بمعالجة AISI 304 في عينة 10 × 22 ملم. قم بقياس قطرها وطولها في درجات حرارة الغرفة وعند درجة حرارة -196 درجة مئوية ، واحسب معدل تغيير الحجم لـ AISI 304 في اتجاه الطول واتجاه القطر عند درجة حرارة -196 درجة مئوية.
قم بمعالجة AISI 304 في عينة محاكاة قرص من aصماممع 50 × 20 ملم. السطح أرضي وسلس ، والتشطيب يصل إلى 10. بعد ساعتين من المعالجة المبردة عند درجة حرارة -196 درجة مئوية ، يتم قياس تفاوت السطح بواسطة ميكرومتر في درجة حرارة الغرفة. بعد اكتمال القياس ، قم بطحن السطح لجعل النعومة تصل إلى 10. بعد ذلك ، قم بقياس تفاوت السطح بعد إخضاع العينة للمعالجة المبردة عند درجة حرارة -196 درجة مئوية لمدة ساعتين.

4.مراقبة البنية المجهرية
من أجل دراسة تأثير المعالجة المبردة على البنية المجهرية للمادة ، تم استخدام المجهر المعدني Nikon-MA100 والمجهر الإلكتروني الماسح ZEISS EVO 18 لمراقبة AISI 304 وطبقة السطح Ni40 و Ni60 قبل وبعد المعالجة المبردة ، و MVC -1000B تم استخدام أجهزة اختبار صلابة Vickers لترك المسافة البادئة على العينة كعلامة. مقارنة الصور المعدنية والصور الممسوحة ضوئيًا بالقرب من المسافة البادئة قبل وبعد المعالجة المبردة. كانت عمليات تحضير العينة على النحو التالي:

استخدام قطع الأسلاك لقطع العينات

قطع العينات من المنطقة الوسطى لطبقة التسطيح وفقًا للرسم التخطيطي الموضح في الشكل 3 ؛ تجنب قطع العينات عند نقاط البداية والنهاية القوسية. كان حجم العينة 15 × 15 × 15 ملم ، ويظهر المقطع العرضي للعينة في الشكل 4.

صقل العينة بورق صنفرة 200 إلى 1500 #.
صقل العينة بعامل التلميع.
تستخدم الكواشف الكيميائية لتآكل العينة ؛ كان عامل التآكل المختار لـ AISI 304 هو HCI: HNO3 = 3: 1 ؛ تم تآكل Ni40 و Ni60 كهربائيا. كان محلول التلميع عبارة عن حمض أكساليك بمقدار 10 جم زائد 100 مل LH2O ؛ كان الجهد 6V. كان الوقت 10 ثوان.

5.تحليل طور XRD
من أجل مزيد من الدراسة لتأثير المعالجة المبردة على تحليل الطور لكربيدات AISI 304 و Ni40 و Ni60 قبل المعالجة المبردة وبعدها ، تم إجراء تحليل المرحلة قبل وبعد المعالجة المبردة باستخدام Shimadzu XRD-6000 مقياس حيود الأشعة السينية. تمت مقارنة التغيرات الطورية للمادة قبل وبعد المعالجة المبردة. كانت عمليات تحضير العينة على النحو التالي:

استخدام قطع الأسلاك الكهربائية لقطع العينة بحجم 10 × 4 × 4 مم على المادة الأساسية وطبقة السطح على التوالي.
صقل العينة بورق صنفرة 200 إلى 600 # لجعل السطح أملس.
إجراء التنظيف بالموجات فوق الصوتية.

تعليقات

التالي: صمامات نصف كروية غريب الأطوار وصمامات كروية على شكل V.

سابق: متطلبات تركيب الصمامات المبردة

حول المؤلف

Teresa

Teresa is a skilled author specializing in industrial technical articles with over eight years of experience. She has a deep understanding of manufacturing processes, material science, and technological advancements. Her work includes detailed analyses, process optimization techniques, and quality control methods that aim to enhance production efficiency and product quality across various industries. Teresa's articles are well-researched, clear, and informative, making complex industrial concepts accessible to professionals and stakeholders.