Hiệu suất kéo của vật liệu thép không gỉ là một trong những đặc tính cơ học quan trọng nhất của chúng, với các thông số như cường độ chảy và độ bền kéo cuối cùng đóng vai trò là chỉ số cần thiết cho thiết kế kỹ thuật, phân tích cơ học và tính toán ứng suất. Đối với các bộ phận hoạt động trong-môi trường nhiệt độ cao-bao gồm động cơ hàng không vũ trụ, bình chịu áp lực, hệ thống năng lượng hạt nhân và đường ống dẫn nhiệt,-dữ liệu độ bền nhiệt độ cao-chính xác là nền tảng để đánh giá hiệu suất và chứng nhận vật liệu.
1. Chuẩn bị mẫu
Các mẫu tiêu chuẩn để kiểm tra độ bền kéo của thép không gỉ được gia công từ các mẫu thử thông qua các nguyên công chính xác như tiện, phay, bào và mài. Trong suốt quá trình gia công, tốc độ tiến dao và tốc độ làm mát phải được kiểm soát cẩn thận để tránh hư hỏng do nhiệt hoặc cứng lại, có thể làm thay đổi tính chất cơ học bên trong của vật liệu.
Mẫu hoàn thiện phải đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn về độ chính xác về kích thước và độ nhám bề mặt để đảm bảo kết quả đáng tin cậy. Chiều dài thước đo sau đó được xác định và đánh dấu theo thông số kỹ thuật thử nghiệm.
2. Căn chỉnh và lắp đặt mẫu
Trước khi lắp mẫu, thiết bị kiểm tra và đồ đạc phải được kiểm tra kỹ lưỡng để xác nhận tình trạng phù hợp. Việc căn chỉnh mẫu là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của phép thử. Bất kỳ sai lệch nào giữa trục tải và đường tâm của mẫu đều có thể tạo ra ứng suất uốn, có khả năng dẫn đến trượt hoặc gãy bất thường trong quá trình thử nghiệm. Căn chỉnh phù hợp đảm bảo tải đồng đều và độ chính xác đo nhất quán.
3. Lắp đặt cặp nhiệt điện, máy đo độ giãn và lò nung
Trong-thử nghiệm độ bền kéo ở nhiệt độ cao, việc đo và kiểm soát nhiệt độ là những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của thử nghiệm. Cặp nhiệt điện đã hiệu chuẩn đóng vai trò là thành phần giám sát nhiệt độ lõi, đảm bảo kiểm soát chính xác trong suốt quá trình thử nghiệm.
Máy đo độ giãn cơ học thanh gốm-thường được sử dụng cho các thử nghiệm này. Nó phải được lắp đặt tại điểm giữa của mẫu, với các cạnh dao vuông góc với bề mặt và hai thanh đỡ song song và thẳng hàng với trục của mẫu. Sau đó, chiều dài đo của máy đo độ giãn phải được điều chỉnh tinh vi để phù hợp với thông số kỹ thuật thử nghiệm.
Hầu hết các lò nung nhiệt độ-cao dùng để thử nghiệm thép không gỉ đều sử dụng cấu trúc kiểu chia-theo chiều dọc với ba-điều khiển nhiệt độ vùng (vùng gia nhiệt trên, giữa và dưới). Cấu hình này đảm bảo tính đồng nhất về nhiệt độ dọc theo mẫu và cung cấp vùng đẳng nhiệt mở rộng để gia nhiệt ổn định.
4. Kiểm soát nhiệt độ và vùng đẳng nhiệt
Vùng đẳng nhiệt được định nghĩa là vùng trong lò nơi dao động nhiệt độ vẫn nằm trong giới hạn quy định sau khi đạt được trạng thái cân bằng. Do hiệu ứng "khí nóng bốc lên" tự nhiên, phần trên của lò có xu hướng nóng hơn một chút, nghĩa là vùng đẳng nhiệt thường nằm phía trên tâm hình học của lò một chút.
Trước khi thử nghiệm, cần đo và đánh dấu vùng đẳng nhiệt, đảm bảo tiết diện đo của mẫu thử nằm trong vùng ổn định này. Do quán tính nhiệt, các bộ phận làm nóng phản ứng chậm hơn so với cặp nhiệt điện, dẫn đến độ trễ nhiệt độ vài độ giữa giá trị thực tế và giá trị cài đặt. Cần thực hiện các điều chỉnh để giảm thiểu sai lệch này và duy trì điều kiện nhiệt độ ổn định.
5. Quy trình kiểm tra độ bền kéo
Sự ổn định nhiệt độ là khó duy trì nhất trong giai đoạn tải. Trong giai đoạn biến dạng đàn hồi, việc kiểm soát nhiệt độ tương đối ổn định vì mẫu tự tạo ra nhiệt độ-không đáng kể. Tuy nhiên, khi biến dạng dẻo bắt đầu sau khi chảy dẻo, nhiệt sinh ra bên trong sẽ tăng đáng kể-đặc biệt là ở thép không gỉ austenit-có thể làm tăng nhiệt độ mẫu lên vài chục độ C.
Để đảm bảo tính nhất quán về nhiệt độ, nhiệt độ thử nghiệm ban đầu phải được đặt thấp hơn một chút so với phạm vi mục tiêu để bù lại sự tự -nóng trong quá trình biến dạng dẻo. Cần phải giám sát liên tục và điều chỉnh thủ công hệ thống gia nhiệt để duy trì nhiệt độ thử nghiệm trong phạm vi dung sai quy định trong suốt quá trình kéo.