Rawatan haba keluli ialah mekanisme paling berkuasa untuk mempengaruhi struktur dan sifatnya. Ia berdasarkan pengubahsuaian kekisi kristal bergantung pada permainan suhu. Ferit, pearlit, simentit, dan austenit mungkin terdapat dalam aloi besi-karbon dalam pelbagai keadaan. Yang terakhir ini memainkan peranan utama dalam semua transformasi terma dalam keluli.
Definisi
Keluli ialah aloi besi dan karbon, di mana kandungan karbon adalah sehingga 2.14% secara teori, tetapi boleh digunakan secara teknologi mengandunginya dalam jumlah tidak lebih daripada 1.3%. Sehubungan itu, semua struktur yang terbentuk di dalamnya di bawah pengaruh pengaruh luar juga merupakan jenis aloi.
Teori membentangkan kewujudannya dalam 4 variasi: larutan pepejal penembusan, larutan pepejal pengecualian, campuran mekanikal bijirin atau sebatian kimia.
Austenite ialah larutan pepejal penembusan atom karbon ke dalam kekisi hablur padu muka berpusatkan besi, dirujuk sebagai γ. Atom karbon dimasukkan ke dalam rongga γ-kisi besi. Dimensinya melebihi liang yang sepadan antara atom Fe, yang menerangkan laluan terhad mereka melalui "dinding" struktur utama. Terbentuk dalam prosesperubahan suhu ferit dan perlit dengan peningkatan haba melebihi 727˚С.
Carta aloi besi-karbon
Graf yang dipanggil rajah keadaan besi-simentit, dibina secara eksperimen, ialah demonstrasi yang jelas tentang semua pilihan yang mungkin untuk transformasi dalam keluli dan besi tuang. Nilai suhu khusus untuk sejumlah karbon dalam aloi membentuk titik kritikal di mana perubahan struktur penting berlaku semasa proses pemanasan atau penyejukan, ia juga membentuk garis kritikal.
Garis GSE, yang mengandungi titik Ac3 dan Acm, mewakili tahap keterlarutan karbon apabila tahap haba meningkat.
| Jadual keterlarutan karbon dalam austenit berbanding suhu | |||||
| Suhu, ˚C | 900 | 850 | 727 | 900 | 1147 |
| Anggaran keterlarutan C dalam austenit, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
Ciri pendidikan
Austenit ialah struktur yang terbentuk apabila keluli dipanaskan. Apabila mencapai suhu kritikal, pearlit dan ferit membentuk bahan kamiran.
Pilihan pemanasan:
- Seragam, sehingga nilai yang diperlukan dicapai, pendedahan singkat,penyejukan. Bergantung pada ciri aloi, austenit boleh terbentuk sepenuhnya atau sebahagiannya terbentuk.
- Peningkatan suhu yang perlahan, tempoh yang lama mengekalkan tahap haba yang dicapai untuk mendapatkan austenit tulen.
Sifat bahan panas yang terhasil, serta yang akan berlaku akibat penyejukan. Banyak bergantung pada tahap haba yang dicapai. Adalah penting untuk mengelakkan terlalu panas atau terlalu panas.
Mikrostruktur dan sifat
Setiap fasa ciri aloi besi-karbon mempunyai struktur kekisi dan bijirin tersendiri. Struktur austenit adalah lamellar, mempunyai bentuk yang hampir sama dengan acicular dan flaky. Dengan pelarutan karbon sepenuhnya dalam γ-besi, butiran mempunyai bentuk yang ringan tanpa kehadiran kemasukan simentit gelap.
Kekerasan ialah 170-220 HB. Kekonduksian haba dan elektrik adalah susunan magnitud yang lebih rendah daripada ferit. Tiada sifat magnetik.
Varian penyejukan dan kelajuannya membawa kepada pembentukan pelbagai pengubahsuaian keadaan "sejuk": martensit, bainit, troostit, sorbite, perlite. Mereka mempunyai struktur acicular yang serupa, tetapi berbeza dalam serakan zarah, saiz butiran dan zarah simentit.
Kesan penyejukan pada austenit
Penguraian austenit berlaku pada titik kritikal yang sama. Keberkesanannya bergantung pada faktor berikut:
- Kadar penyejukan. Mempengaruhi sifat kemasukan karbon, pembentukan bijirin, pembentukan akhirstruktur mikro dan sifatnya. Bergantung pada medium yang digunakan sebagai penyejuk.
- Kehadiran komponen isoterma pada salah satu peringkat penguraian - apabila diturunkan ke tahap suhu tertentu, haba yang stabil dikekalkan untuk tempoh masa tertentu, selepas itu penyejukan pantas berterusan, atau ia berlaku bersama-sama dengan peranti pemanas (relau).
Oleh itu, transformasi austenit yang berterusan dan isoterma dibezakan.
Ciri-ciri watak transformasi. Carta
Graf berbentuk C, yang memaparkan sifat perubahan dalam struktur mikro logam dalam selang masa, bergantung pada tahap perubahan suhu - ini ialah gambar rajah transformasi austenit. Penyejukan sebenar adalah berterusan. Hanya beberapa fasa pengekalan haba paksa yang mungkin. Graf menerangkan keadaan seisoterma.
Watak boleh resapan dan bukan resapan.
Pada kadar pengurangan haba standard, butiran austenit berubah melalui resapan. Dalam zon ketidakstabilan termodinamik, atom mula bergerak sesama mereka. Mereka yang tidak mempunyai masa untuk menembusi ke dalam kekisi besi membentuk kemasukan simentit. Mereka bercantum oleh zarah karbon jiran yang dibebaskan daripada kristal mereka. Simentit terbentuk di sempadan bijirin yang mereput. Hablur ferit yang disucikan membentuk plat yang sepadan. Struktur tersebar terbentuk - campuran bijirin, saiz dan kepekatannya bergantung pada kepantasan penyejukan dan kandunganaloi karbon. Perlite dan fasa perantaraannya juga terbentuk: sorbite, troostite, bainite.
Pada kadar penurunan suhu yang ketara, penguraian austenit tidak mempunyai ciri resapan. Herotan kompleks kristal berlaku, di mana semua atom secara serentak disesarkan dalam satah tanpa mengubah lokasinya. Kekurangan resapan menyumbang kepada nukleasi martensit.
Pengaruh pengerasan terhadap ciri-ciri penguraian austenit. Martensit
Pengeras ialah sejenis rawatan haba, intipatinya ialah pemanasan pantas kepada suhu tinggi di atas titik kritikal Ac3 dan Acm, diikuti dengan penyejukan pantas. Jika suhu diturunkan dengan bantuan air pada kadar lebih daripada 200˚С sesaat, maka fasa acicular pepejal terbentuk, yang dipanggil martensit.
Ia ialah larutan pepejal supertepu penembusan karbon ke dalam besi dengan kekisi kristal jenis α. Disebabkan oleh anjakan atom yang kuat, ia terherot dan membentuk kekisi tetragonal, yang merupakan punca pengerasan. Struktur yang terbentuk mempunyai isipadu yang lebih besar. Akibatnya, hablur yang dibatasi oleh satah dimampatkan, plat seperti jarum dilahirkan.
Martensit kuat dan sangat keras (700-750 HB). Dibentuk secara eksklusif hasil daripada pelindapkejutan berkelajuan tinggi.
Pengeras. Struktur resapan
Austenite ialah pembentukan daripada mana bainit, troostit, sorbite dan perlit boleh dihasilkan secara buatan. Jika penyejukan pengerasan berlaku padakelajuan rendah, transformasi resapan dijalankan, mekanismenya diterangkan di atas.
Troostite ialah perlit, yang dicirikan oleh tahap serakan yang tinggi. Ia terbentuk apabila haba berkurangan 100˚С sesaat. Sebilangan besar bijirin kecil ferit dan simentit diagihkan ke seluruh satah. Simentit "mengeras" dicirikan oleh bentuk lamellar, dan troostit yang diperoleh hasil daripada pembajaan berikutnya mempunyai visualisasi berbutir. Kekerasan - 600-650 HB.
Bainite ialah fasa pertengahan, yang merupakan campuran kristal ferit dan simentit berkarbon tinggi yang lebih tersebar. Dari segi sifat mekanikal dan teknologi, ia lebih rendah daripada martensit, tetapi melebihi troostit. Ia terbentuk dalam julat suhu apabila resapan adalah mustahil, dan daya mampatan dan pergerakan struktur kristal untuk berubah menjadi martensitik tidak mencukupi.
Sorbitol ialah pelbagai fasa perlit seperti jarum kasar apabila disejukkan pada kadar 10˚С sesaat. Sifat mekanikal adalah perantaraan antara perlit dan troostit.
Perlite ialah gabungan bijirin ferit dan simentit, yang boleh menjadi berbutir atau lamelar. Terbentuk hasil daripada pereputan licin austenit dengan kadar penyejukan 1˚C sesaat.
Beitite dan troostite lebih berkaitan dengan struktur pengerasan, manakala sorbite dan perlit juga boleh dibentuk semasa pembajaan, penyepuhlindapan dan penormalan, yang ciri-cirinya menentukan bentuk butiran dan saiznya.
Kesan penyepuhlindapan padaciri pereputan austenit
Secara praktikal semua jenis penyepuhlindapan dan penormalan adalah berdasarkan transformasi timbal balik austenit. Penyepuhlindapan penuh dan tidak lengkap digunakan pada keluli hypoeutectoid. Bahagian dipanaskan dalam relau di atas titik kritikal masing-masing Ac3 dan Ac1. Jenis pertama dicirikan oleh kehadiran tempoh pegangan yang panjang, yang memastikan transformasi lengkap: ferit-austenit dan pearlit-austenit. Ini diikuti dengan penyejukan perlahan bahan kerja di dalam relau. Pada output, campuran ferit dan pearlit yang tersebar halus diperolehi, tanpa tegasan dalaman, plastik dan tahan lama. Penyepuhlindapan yang tidak lengkap adalah kurang intensif tenaga dan hanya mengubah struktur pearlit, menjadikan ferit hampir tidak berubah. Normalisasi membayangkan kadar penurunan suhu yang lebih tinggi, tetapi juga struktur plastik yang lebih kasar dan kurang di pintu keluar. Untuk aloi keluli dengan kandungan karbon 0.8 hingga 1.3%, apabila disejukkan, sebagai sebahagian daripada normalisasi, penguraian berlaku dalam arah: austenit-pearlite dan austenit-cementit.
Satu lagi jenis rawatan haba berdasarkan transformasi struktur ialah homogenisasi. Ia terpakai untuk bahagian besar. Ia membayangkan pencapaian mutlak keadaan berbutir kasar austenit pada suhu 1000-1200 ° C dan pendedahan dalam relau sehingga 15 jam. Proses isoterma diteruskan dengan penyejukan perlahan, yang membantu meratakan struktur logam.
Penyepuhlindapan isoterma
Setiap kaedah yang disenaraikan untuk mempengaruhi logam untuk memudahkan pemahamandianggap sebagai transformasi isoterma austenit. Walau bagaimanapun, setiap daripada mereka hanya pada peringkat tertentu mempunyai ciri ciri. Pada hakikatnya, perubahan berlaku dengan penurunan haba yang berterusan, yang kelajuannya menentukan hasilnya.
Salah satu kaedah yang paling hampir dengan keadaan ideal ialah penyepuhlindapan isoterma. Intipatinya juga terdiri daripada pemanasan dan pegangan sehingga penguraian lengkap semua struktur menjadi austenit. Penyejukan dilaksanakan dalam beberapa peringkat, yang menyumbang kepada penguraian yang lebih perlahan, lebih lama dan lebih stabil dari segi haba.
- Penurunan suhu yang cepat kepada 100˚C di bawah titik Ac1.
- Pengekalan paksa nilai yang dicapai (dengan meletakkan dalam relau) untuk masa yang lama sehingga proses pembentukan fasa ferit-pearlit selesai.
- Menyejukkan dalam udara pegun.
Kaedah ini juga boleh digunakan untuk keluli aloi, yang dicirikan oleh kehadiran sisa austenit dalam keadaan sejuk.
Keluli austenit dan austenit tertahan
Kadangkala pereputan yang tidak lengkap mungkin berlaku apabila terdapat austenit yang tertahan. Ini boleh berlaku dalam situasi berikut:
- Menyejukkan terlalu cepat apabila pereputan lengkap tidak berlaku. Ia adalah komponen struktur bainit atau martensit.
- Keluli berkarbon tinggi atau aloi rendah, yang mana proses transformasi tersurai austenit adalah rumit. Memerlukan kaedah rawatan haba khas seperti homogenisasi atau penyepuhlindapan isoterma.
Untuk aloi tinggi -tiada proses transformasi yang diterangkan. Mengaloi keluli dengan nikel, mangan, kromium menyumbang kepada pembentukan austenit sebagai struktur kuat utama, yang tidak memerlukan pengaruh tambahan. Keluli austenit dicirikan oleh kekuatan tinggi, rintangan kakisan dan rintangan haba, rintangan haba dan rintangan kepada keadaan kerja agresif yang sukar.
Austenite ialah struktur tanpa pembentukan yang mana tiada pemanasan suhu tinggi keluli mungkin dan yang terlibat dalam hampir semua kaedah rawatan habanya untuk meningkatkan sifat mekanikal dan teknologi.
