Ang heat treatment ng bakal ang pinakamakapangyarihang mekanismo para sa pag-impluwensya sa istraktura at mga katangian nito. Ito ay batay sa mga pagbabago ng mga kristal na sala-sala depende sa laro ng mga temperatura. Ang ferrite, pearlite, cementite, at austenite ay maaaring nasa isang iron-carbon alloy sa ilalim ng iba't ibang kondisyon. Ang huli ay gumaganap ng malaking papel sa lahat ng thermal transformations sa bakal.
Definition
Ang Steel ay isang haluang metal na bakal at carbon, kung saan ang nilalaman ng carbon ay hanggang 2.14% ayon sa teorya, ngunit ang teknolohikal na naaangkop ay naglalaman nito sa halagang hindi hihigit sa 1.3%. Alinsunod dito, ang lahat ng mga istruktura na nabuo dito sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na impluwensya ay mga uri din ng mga haluang metal.
Ipinapakita ng teorya ang kanilang pag-iral sa 4 na variation: isang penetration solid solution, isang exclusion solid solution, isang mekanikal na pinaghalong butil o isang kemikal na compound.
Ang Austenite ay isang solidong solusyon ng carbon atom penetration sa face-centric cubic crystal lattice ng bakal, na tinutukoy bilang γ. Ang carbon atom ay ipinakilala sa lukab ng γ-sala-sala ng bakal. Ang mga sukat nito ay lumampas sa kaukulang mga pores sa pagitan ng mga atomo ng Fe, na nagpapaliwanag sa limitadong pagpasa ng mga ito sa pamamagitan ng "mga pader" ng pangunahing istraktura. Nabuo sa mga prosesopagbabago ng temperatura ng ferrite at perlite na may pagtaas ng init sa itaas 727˚С.
Chart ng iron-carbon alloys
Ang isang graph na tinatawag na iron-cementite state diagram, na ginawa sa eksperimentong paraan, ay isang malinaw na pagpapakita ng lahat ng posibleng opsyon para sa mga pagbabago sa mga bakal at cast iron. Ang mga partikular na halaga ng temperatura para sa isang tiyak na halaga ng carbon sa haluang metal ay bumubuo ng mga kritikal na punto kung saan nagaganap ang mahahalagang pagbabago sa istruktura sa panahon ng mga proseso ng pag-init o paglamig, bumubuo rin sila ng mga kritikal na linya.
Ang linya ng GSE, na naglalaman ng mga puntong Ac3 at Acm, ay kumakatawan sa antas ng carbon solubility habang tumataas ang mga antas ng init.
| Talahanayan ng carbon solubility sa austenite kumpara sa temperatura | |||||
| Temperatura, ˚C |
900 |
850 | 727 | 900 | 1147 |
| Tinatayang solubility ng C sa austenite, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
Mga tampok ng edukasyon
Ang Austenite ay isang istraktura na nabubuo kapag pinainit ang bakal. Sa pag-abot sa kritikal na temperatura, ang pearlite at ferrite ay bumubuo ng isang mahalagang sangkap.
Mga opsyon sa pag-init:
- Uniform, hanggang sa maabot ang kinakailangang halaga, maikling exposure,paglamig. Depende sa mga katangian ng haluang metal, ang austenite ay maaaring ganap na mabuo o bahagyang mabuo.
- Mabagal na pagtaas ng temperatura, mahabang panahon ng pagpapanatili ng naabot na antas ng init upang makakuha ng purong austenite.
Mga katangian ng nagreresultang pinainit na materyal, gayundin ang magaganap bilang resulta ng paglamig. Malaki ang nakasalalay sa antas ng init na nakamit. Mahalagang maiwasan ang overheating o overheating.
Microstructure at properties
Ang bawat isa sa mga phase na katangian ng iron-carbon alloys ay may sariling istraktura ng mga sala-sala at butil. Ang istraktura ng austenite ay lamellar, na may mga hugis na malapit sa parehong acicular at flaky. Sa kumpletong pagkatunaw ng carbon sa γ-iron, ang mga butil ay may magaan na hugis nang walang pagkakaroon ng maitim na cementite inclusions.
Ang tigas ay 170-220 HB. Ang thermal at electrical conductivity ay isang order ng magnitude na mas mababa kaysa sa ferrite. Walang magnetic properties.
Ang mga variant ng paglamig at ang bilis nito ay humahantong sa pagbuo ng iba't ibang pagbabago ng "malamig" na estado: martensite, bainite, troostite, sorbite, perlite. Ang mga ito ay may katulad na acicular na istraktura, ngunit naiiba sa dispersion ng particle, laki ng butil at mga particle ng cementite.
Epekto ng paglamig sa austenite
Ang agnas ng austenite ay nangyayari sa parehong kritikal na mga punto. Ang pagiging epektibo nito ay nakasalalay sa mga sumusunod na salik:
- Rate ng paglamig. Nakakaapekto sa likas na katangian ng carbon inclusions, ang pagbuo ng mga butil, ang pagbuo ng pangwakasmicrostructure at mga katangian nito. Depende sa medium na ginamit bilang coolant.
- Ang pagkakaroon ng isothermal na bahagi sa isa sa mga yugto ng pagkabulok - kapag ibinaba sa isang tiyak na antas ng temperatura, pinapanatili ang matatag na init para sa isang tiyak na tagal ng panahon, pagkatapos nito ay nagpapatuloy ang mabilis na paglamig, o nangyayari ito kasama ng isang heating device (furnace).
Kaya, nakikilala ang tuluy-tuloy at isothermal na pagbabago ng austenite.
Mga tampok ng katangian ng mga pagbabago. Chart
C-shaped na graph, na nagpapakita ng likas na katangian ng mga pagbabago sa microstructure ng metal sa pagitan ng oras, depende sa antas ng pagbabago ng temperatura - ito ang austenite transformation diagram. Ang tunay na paglamig ay tuloy-tuloy. Ilang yugto lamang ng sapilitang pagpapanatili ng init ang posible. Inilalarawan ng graph ang mga isothermal na kondisyon.
Ang character ay maaaring diffusion at non-diffusion.
Sa karaniwang mga rate ng pagbabawas ng init, nagbabago ang austenite grain sa pamamagitan ng diffusion. Sa zone ng thermodynamic instability, ang mga atomo ay nagsisimulang lumipat sa kanilang mga sarili. Ang mga walang oras na tumagos sa iron lattice ay bumubuo ng mga inklusyon ng cementite. Pinagsasama sila ng mga kalapit na carbon particle na inilabas mula sa kanilang mga kristal. Ang cementite ay nabuo sa mga hangganan ng mga nabubulok na butil. Ang mga purified ferrite crystals ay bumubuo sa kaukulang mga plato. Ang isang dispersed na istraktura ay nabuo - isang halo ng mga butil, ang laki at konsentrasyon nito ay nakasalalay sa bilis ng paglamig at ang nilalamanhaluang metal na carbon. Ang perlite at ang mga intermediate phase nito ay nabuo din: sorbite, troostite, bainite.
Sa makabuluhang mga rate ng pagbaba ng temperatura, ang decomposition ng austenite ay walang diffusion character. Ang mga kumplikadong pagbaluktot ng mga kristal ay nangyayari, kung saan ang lahat ng mga atom ay sabay-sabay na inilipat sa isang eroplano nang hindi binabago ang kanilang lokasyon. Ang kakulangan ng diffusion ay nakakatulong sa nucleation ng martensite.
Impluwensiya ng hardening sa mga katangian ng decomposition ng austenite. Martensite
Anghardening ay isang uri ng heat treatment, ang esensya nito ay ang mabilis na pag-init hanggang sa mataas na temperatura sa itaas ng mga kritikal na punto Ac3 at Acm, na sinusundan ng mabilis na paglamig. Kung ang temperatura ay ibinaba sa tulong ng tubig sa bilis na higit sa 200˚С bawat segundo, pagkatapos ay nabuo ang isang solidong acicular phase, na tinatawag na martensite.
Ito ay isang supersaturated solid solution ng pagtagos ng carbon sa bakal na may kristal na sala-sala ng uri ng α. Dahil sa makapangyarihang mga displacement ng mga atomo, ito ay nasira at bumubuo ng isang tetragonal na sala-sala, na siyang sanhi ng pagtigas. Ang nabuong istraktura ay may mas malaking dami. Bilang resulta, ang mga kristal na nakatali sa eroplano ay na-compress, ang mga parang karayom na plato ay ipinanganak.
Martensite ay malakas at napakatigas (700-750 HB). Eksklusibong nabuo bilang resulta ng high-speed quenching.
Pagpapatigas. Mga istruktura ng pagsasabog
Ang Austenite ay isang pormasyon kung saan ang bainite, troostite, sorbite at perlite ay maaaring artipisyal na gawin. Kung ang paglamig ng hardening ay nangyayari samas mababang bilis, ang mga pagbabago sa pagsasabog ay isinasagawa, ang kanilang mekanismo ay inilarawan sa itaas.
Ang Troostite ay perlite, na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na antas ng dispersion. Nabubuo ito kapag bumababa ang init ng 100˚С bawat segundo. Ang isang malaking bilang ng mga maliliit na butil ng ferrite at cementite ay ipinamamahagi sa buong eroplano. Ang "hardened" cementite ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang lamellar form, at ang troostite na nakuha bilang resulta ng kasunod na tempering ay may butil na visualization. Tigas - 600-650 HB.
Ang Bainite ay isang intermediate phase, na isang mas nakakalat na halo ng mga kristal ng high-carbon ferrite at cementite. Sa mga tuntunin ng mekanikal at teknolohikal na mga katangian, ito ay mas mababa sa martensite, ngunit lumampas sa troostite. Ito ay nabuo sa mga hanay ng temperatura kapag imposible ang pagsasabog, at ang mga puwersa ng compression at paggalaw ng kristal na istraktura para sa pagbabagong-anyo sa isang martensitic ay hindi sapat.
Ang Sorbitol ay isang magaspang na parang karayom na iba't ibang mga phase ng perlite kapag pinalamig sa bilis na 10˚С bawat segundo. Ang mga mekanikal na katangian ay intermediate sa pagitan ng pearlite at troostite.
Ang Perlite ay isang kumbinasyon ng mga butil ng ferrite at cementite, na maaaring granular o lamellar. Nabuo bilang resulta ng makinis na pagkabulok ng austenite na may bilis ng paglamig na 1˚C bawat segundo.
Ang beitite at troostite ay higit na nauugnay sa mga hardening na istruktura, habang ang sorbite at perlite ay maaari ding mabuo sa panahon ng tempering, annealing at normalization, na ang mga tampok nito ay tumutukoy sa hugis ng mga butil at sa kanilang laki.
Epekto ng pagsusubo samga feature ng austenite decay
Praktikal na lahat ng uri ng annealing at normalization ay nakabatay sa reciprocal transformation ng austenite. Ang buong at hindi kumpletong pagsusubo ay inilalapat sa mga bakal na hypoeutectoid. Ang mga bahagi ay pinainit sa furnace sa itaas ng mga kritikal na punto Ac3 at Ac1 ayon sa pagkakabanggit. Ang unang uri ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang mahabang panahon ng paghawak, na nagsisiguro ng kumpletong pagbabagong-anyo: ferrite-austenite at pearlite-austenite. Sinusundan ito ng mabagal na paglamig ng mga workpiece sa pugon. Sa output, ang isang pinong dispersed na pinaghalong ferrite at pearlite ay nakuha, nang walang panloob na mga stress, plastik at matibay. Ang hindi kumpletong pagsusubo ay hindi gaanong masinsinang enerhiya at binabago lamang ang istraktura ng pearlite, na iniiwan ang ferrite na halos hindi nagbabago. Ang normalisasyon ay nagpapahiwatig ng isang mas mataas na rate ng pagbaba ng temperatura, ngunit din ng isang mas magaspang at mas kaunting plastic na istraktura sa labasan. Para sa mga bakal na haluang metal na may carbon content na 0.8 hanggang 1.3%, sa paglamig, bilang bahagi ng normalisasyon, nangyayari ang agnas sa direksyon: austenite-pearlite at austenite-cementite.
Ang isa pang uri ng heat treatment batay sa structural transformations ay homogenization. Naaangkop ito para sa malalaking bahagi. Ipinahihiwatig nito ang ganap na tagumpay ng austenitic coarse-grained state sa temperatura na 1000-1200 ° C at pagkakalantad sa pugon ng hanggang 15 oras. Ang mga isothermal na proseso ay nagpapatuloy sa mabagal na paglamig, na tumutulong upang maging pantay ang mga istrukturang metal.
Isothermal annealing
Bawat isa sa mga nakalistang paraan ng pag-impluwensya sa metal upang pasimplehin ang pag-unawaitinuturing bilang isang isothermal transformation ng austenite. Gayunpaman, ang bawat isa sa kanila lamang sa isang tiyak na yugto ay may mga tampok na katangian. Sa totoo lang, nangyayari ang mga pagbabago na may tuluy-tuloy na pagbaba ng init, ang bilis nito ay tumutukoy sa resulta.
Ang isa sa mga paraan na pinakamalapit sa perpektong kondisyon ay ang isothermal annealing. Ang kakanyahan nito ay binubuo rin sa pag-init at paghawak hanggang sa kumpletong pagkabulok ng lahat ng mga istruktura sa austenite. Ang pagpapalamig ay ipinapatupad sa ilang yugto, na nag-aambag sa isang mas mabagal, mas matagal at mas matatag na pagkabulok sa init.
- Ang mabilis na pagbaba ng temperatura sa 100˚C sa ibaba ng Ac point1.
- Sapilitang pagpapanatili ng nakamit na halaga (sa pamamagitan ng paglalagay sa furnace) nang mahabang panahon hanggang sa makumpleto ang mga proseso ng pagbuo ng mga ferrite-pearlite phase.
- Palamig sa hangin.
Naaangkop din ang pamamaraan sa mga bakal na haluang metal, na nailalarawan sa pagkakaroon ng natitirang austenite sa cooled state.
Napanatiling austenite at austenitic na bakal
Minsan ang hindi kumpletong pagkabulok ay posible kapag may nananatiling austenite. Ito ay maaaring mangyari sa mga sumusunod na sitwasyon:
- Masyadong mabilis ang paglamig kapag hindi nangyari ang kumpletong pagkabulok. Ito ay isang structural component ng bainite o martensite.
- High-carbon o low-alloy steel, kung saan kumplikado ang mga proseso ng austenitic dispersed transformations. Nangangailangan ng mga espesyal na paraan ng paggamot sa init gaya ng homogenization o isothermal annealing.
Para sa high-alloyed -walang mga proseso ng inilarawang pagbabago. Ang paghahalo ng bakal na may nikel, mangganeso, kromo ay nag-aambag sa pagbuo ng austenite bilang pangunahing malakas na istraktura, na hindi nangangailangan ng karagdagang mga impluwensya. Ang mga Austenitic na bakal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas, paglaban sa kaagnasan at paglaban sa init, paglaban sa init at paglaban sa mahirap na agresibong mga kondisyon sa pagtatrabaho.
Ang Austenite ay isang istraktura na walang nabuong kung saan hindi posible ang mataas na temperatura na pag-init ng bakal at kasangkot sa halos lahat ng paraan ng heat treatment nito upang mapabuti ang mekanikal at teknolohikal na mga katangian.
