Performanța la tracțiune a materialelor din oțel inoxidabil este una dintre caracteristicile mecanice cele mai critice ale acestora, parametrii cum ar fi limita de curgere și rezistența la tracțiune finală servind ca indicatori esențiali pentru proiectarea inginerească, analiza mecanică și calculul tensiunii. Pentru componentele care funcționează în medii cu-temperatură înaltă-inclusiv motoare aerospațiale, vase sub presiune, sisteme de energie nucleară și conducte termice-datele exacte de tracțiune la-înaltă temperatură sunt fundamentale pentru evaluarea performanței și calificarea materialelor.
1. Pregătirea probei
Eșantioanele standard pentru încercarea la tracțiune a oțelului inoxidabil sunt prelucrate din semifabricate de testare prin operații de precizie, cum ar fi strunjirea, frezarea, rindeluirea și șlefuirea. Pe parcursul procesului de prelucrare, viteza de avans și viteza de răcire trebuie controlate cu atenție pentru a evita deteriorarea termică sau întărirea prin lucru, care pot modifica proprietățile mecanice intrinseci ale materialului.
Eșantionul finit trebuie să îndeplinească toate standardele de precizie dimensională și rugozitate a suprafeței pentru a asigura rezultate fiabile. Lungimea ecartamentului este apoi determinată și marcată conform specificațiilor de testare.
2. Alinierea și montarea probei
Înainte de montarea eșantionului, echipamentul și dispozitivele de testare trebuie inspectate temeinic pentru a confirma starea corespunzătoare. Alinierea probei este crucială pentru a asigura acuratețea testului. Orice abatere între axa de încărcare și linia centrală a probei poate genera tensiuni de încovoiere, ceea ce poate duce la alunecare sau fracturi anormale în timpul testului. Alinierea corectă garantează încărcare uniformă și precizie constantă a măsurătorilor.
3. Instalarea termocuplurilor, extenzometrelor și cuptorului
În încercările de tracțiune la-înaltă temperatură, măsurarea și controlul temperaturii sunt factori cheie care influențează precizia testului. Un termocuplu calibrat servește ca componentă de monitorizare a temperaturii centrale, asigurând un control precis pe tot parcursul testului.
Un extenzometru mecanic cu tijă ceramică este folosit în mod obișnuit pentru aceste teste. Trebuie instalat la mijlocul probei, cu muchiile cuțitului perpendiculare pe suprafață și cele două tije de sprijin paralele și coliniare cu axa specimenului. Lungimea măsurată a extensometrului trebuie apoi ajustată fin pentru a se potrivi cu specificațiile testului.
Majoritatea cuptoarelor cu temperatură înaltă-utilizate pentru testarea oțelului inoxidabil adoptă o structură de tip divizat-vertical cu control al temperaturii în trei-zone (zone de încălzire superioară, mijlocie și inferioară). Această configurație asigură uniformitatea temperaturii de-a lungul probei și oferă o zonă izotermă extinsă pentru încălzire constantă.
4. Controlul temperaturii și zona izotermă
Zona izotermă este definită ca regiunea din interiorul cuptorului în care fluctuația temperaturii rămâne într-o limită prescrisă odată ce echilibrul este atins. Datorită efectului natural de „creștere a aerului cald”, porțiunea superioară a cuptorului tinde să fie puțin mai fierbinte, ceea ce înseamnă că zona izotermă este situată de obicei puțin deasupra centrului geometric al cuptorului.
Înainte de testare, este necesar să se măsoare și să se marcheze zona izotermă, asigurându-se că secțiunea de măsurare a specimenului se află în această regiune stabilă. Din cauza inerției termice, elementele de încălzire răspund mai lent decât termocuplurile, rezultând o întârziere de temperatură de câteva grade între valoarea reală și cea setată. Ar trebui făcute ajustări pentru a minimiza această abatere și pentru a menține condiții stabile de temperatură.
5. Procesul de încercare la tracțiune
Stabilitatea temperaturii este cel mai dificil de menținut în timpul fazei de încărcare. În stadiul de deformare elastică, controlul temperaturii este relativ stabil, deoarece specimenul generează o auto-încălzire neglijabilă. Cu toate acestea, odată ce deformarea plastică începe după cedare, generarea de căldură internă crește semnificativ-în special în oțelurile inoxidabile austenitice-care pot crește temperatura probei cu câteva zeci de grade Celsius.
Pentru a asigura consistența temperaturii, temperatura de testare inițială trebuie setată puțin sub intervalul țintă pentru a compensa auto--încălzirea în timpul deformării plastice. Monitorizarea continuă și reglarea manuală a sistemului de încălzire sunt necesare pentru a menține temperatura de testare în toleranța specificată pe tot parcursul procesului de tracțiune.