Kaj je Austenite?

Toplotna obdelava jekla je močan mehanizem vpliva na njegovo strukturo in lastnosti. Temelji na spremembah kristalne rešetke

Opredelitev

Jeklo je zlitina železa in ogljika, pri kateri je vsebnost ogljika teoretično do 2,14%, vendar tehnološko ne vsebuje več kot 1,3%. V skladu s tem so vse strukture, ki so v njej oblikovane pod vplivom zunanjih vplivov, tudi sorte zlitin.

Teorija predstavlja njihov obstoj v štirih različicah: trdna penetracijska raztopina, trdna izločitvena raztopina, mehanska mešanica zrn ali kemična spojina.

Austenit je trdna raztopina penetracije ogljikovega atoma v obrazno centrično kubično kristalno mrežo iz železa, imenovana gama-. Ogljični atom se vnese v votlino gama - rešetke železa. Njene dimenzije presegajo ustrezne pore med atomi Fe, kar pojasnjuje omejitve njihovega prehoda skozi "stene" osnovne strukture. Nastaja v procesih temperaturnih transformacij ferita in perlita, ko se toplota dvigne nad 727 ° C.

Diagram zlitin železa in ogljika

Graf, ki se imenuje diagram stanja železovega cementita, zgrajen z eksperimentom, je vizualna demonstracija vseh možnih variant preoblikovanja v jekla in litega železa. Specifične temperaturne vrednosti za določeno količino ogljika v zlitini so kritične točke, v katerih se v procesih ogrevanja ali hlajenja zgodijo pomembne strukturne spremembe.

Linija GSE, ki vsebuje točke Ac₃ in Ac_m, Prikazuje raven topnosti ogljika s povečano stopnjo toplote.

Značilnosti izobraževanja

Austenit je struktura, ki nastane med ogrevanjem jekla. Ko dosežemo kritično temperaturo, perlit in ferit tvorita integralno snov.

Možnosti ogrevanja:

1. Enotna, do želene vrednosti, kratke izpostavljenosti, hlajenja. Glede na značilnosti zlitine je avstenit lahko v celoti oblikovan ali delno oblikovan.
2. Počasno dvigovanje temperature, dolgo obdobje vzdrževanja dosežene ravni toplote, da bi dobili čisti austenit.

Lastnosti nastalega segretega materiala, pa tudi tiste, ki bo posledica hlajenja. Veliko je odvisno od stopnje dosežene toplote. Pomembno je, da se ne pregrevate ali delite.

Mikrostruktura in lastnosti

Za vsako fazo, značilno za zlitine železa in ogljika, je značilna pravilna struktura rešetk in zrn. Struktura avstenita je podobna ploščam, ki ima oblike, ki so blizu zglobnim in flokulentnim. S popolnim raztapljanjem ogljika v gama - železo, imajo zrna lahka oblika brez prisotnosti temnih cementnih vključkov.

Trdota je 170-220 HB. Toplotna prevodnost in električna prevodnost sta manjša kot ferita. Magnetne lastnosti so odsotne.

Variante hlajenja in njene hitrosti povzročajo nastanek različnih modifikacij "hladnega" stanja: martenzita, bainita, troostita, sorbitola, perlita. Imajo podobno zvočno strukturo, vendar se razlikujejo po disperziji delcev, v velikosti zrn in cementnih delcev.

Vpliv hlajenja na austenit

Razkroj austenita poteka na istih kritičnih točkah. Njena učinkovitost je odvisna od naslednjih dejavnikov:

1. Hitrost hlajenja. To vpliva na naravo vsebnosti ogljika, nastajanje zrn, nastanek končne mikrostrukture in njegove lastnosti. Odvisno od medija, ki se uporablja kot hladilno sredstvo.
2. Prisotnost izotermne komponente na eni od stopenj razpadanja - ko se temperatura spusti na določeno temperaturo, se ohrani stabilna toplota za določeno časovno obdobje, po kateri se hitro ohlajanje nadaljuje ali se pojavlja skupaj z ogrevalno napravo (peč).

Tako se izolirajo neprekinjene in izotermne transformacije avstenita.

Značilnosti narave transformacij. Graf

Graf C, ki odraža naravo sprememb mikrostrukture kovine v časovnem intervalu, odvisno od stopnje spremembe temperature, je diagram preoblikovanja avstenita. Realno ohlajanje je neprekinjeno. Možne so samo nekatere faze prisilnega zadrževanja toplote. Graf prikazuje izotermne razmere.

Znak je lahko difuziven in difuziven.

Pri standardnih stopnjah toplotnega zmanjšanja se spremeni austenitna zrna difuzno. Na območju termodinamične nestabilnosti se atomi začnejo premikati med seboj. Tisti, ki nimajo časa, da prodrejo v železno mrežo, tvorijo cementne vključke. Povezujejo jih sosednji ogljikovi delci, sproščeni iz njihovih kristalov. Cementit se oblikuje na mejah razpadajočih zrn. Očiščene feritne kristale tvorijo ustrezne plošče. Oblikovana je razpršena struktura - mešanica zrn, katerih velikost in koncentracija sta odvisna od hitrosti hlajenja in vsebnosti ogljika v zlitini. Oblikujemo tudi perlit in njegove vmesne faze: sorbitol, troostit, bainit.

Pri bistveno znižani temperaturi razgradnja avstenita nima difuzijskega značaja. Izhajajo iz kompleksnih izkrivljanj kristalov, znotraj katerih so vsi atomi istočasno premaknjeni v ravnini, ne da bi spremenili svojo lokacijo. Odsotnost difuzije prispeva k nastanku martenzita.

Učinek gašenja na značilnosti razpada austenita. Martensit

Utrjevanje je vrsta toplotne obdelave, katere bistvo je hitro segrevanje na visoke temperature nad kritičnimi točkami Ac₃ in Ac_m, sledi hitro hlajenje. Če temperatura pade z vodo s hitrostjo nad 200 ° C na sekundo, se tvori trdna igelna faza, imenovana martenzit.

To je prenasičena trdna raztopina penetracije ogljika v železo s kristalno mrežo tipa alfa-. Zaradi močnih premikov atomov izkrivlja in tvori tetragonalno mrežo, ki je vzrok strjevanja. Oblikovana struktura ima večji volumen. Kot rezultat, so kristali, omejeni z ravnino, stisnjeni, nastajajo iglaste plošče.

Martensite - močna in zelo trdna (700-750 HB). Nastanejo samo zaradi visoke hitrosti strjevanja.

Utrjevanje. Difuzijske strukture

Austenit je tvorba, iz katere se lahko umetno proizvaja bainit, troostit, sorbitol in perlit. Če hlajenje kaljenja poteka po nižjih stopnjah, se opravijo difuzijske transformacije, njihov mehanizem je opisan zgoraj.

Troostit je perlit, za katerega je značilna visoka stopnja disperzije. Nastanejo z zmanjšanjem toplote 100 ° C na sekundo. Veliko število majhnih zrn ferita in cementita se porazdeli po celotni ravnini. Za "utrjene" je značilna cementna lamelna oblika, troostit, ki se dobi kot rezultat poznejšega sproščanja, ima zrnato vizualizacijo. Trdota je 600-650 HB.

Bainit je vmesna faza, ki je še bolj razpršena mešanica kristalov z visoko vsebnostjo ogljika in cementita. Zaradi mehanskih in tehnoloških lastnosti je nižji od martenzita, vendar presega troostit. Nastanejo v temperaturnih intervalih, ko je difuzija nemogoča, in sile kompresije in premikanja kristalne strukture za transformacijo v martenzitno strukturo niso dovolj.

Sorbitol je velika velikost igel v obliki pearlitnih faz s hlajenjem pri hitrosti 10 ° C na sekundo. Mehanske lastnosti zasedajo vmesni položaj med perlitom in troostitom.

Perlit - zbirka zrn ferita in cementita, ki je lahko granularna ali ploščata. Nastanejo kot rezultat gladkega razpada austenita s hitrostjo hlajenja 1 ° C na sekundo.

Beytite in troostite so bolj povezani s kaljenimi strukturami, medtem ko se sorbitol in perlit lahko oblikujejo tudi med kaljenjem, žarenjem in normalizacijo, katere značilnosti določajo obliko zrn in njihovo velikost.

Vpliv žarjenja na značilnosti razpada austenita

Praktično vse vrste žarjenja in normalizacije temeljijo na vzajemnem preobratu transformacije avstenita. Uporablja se polno in delno žarjenje pre-evtektoidna jekla. Podrobnosti se ogrevajo v peči nad kritičnimi točkami Ac₃ in Ac₁ . Za prvo vrsto je značilna dolga obdobja zadrževanja, kar zagotavlja popolno preoblikovanje: ferit-avstenit in perlit-avstenit. Sledi počasno hlajenje praznih delov v peči. Proizvodnja je fino dispergirana mešanica ferita in perlita, brez notranjih napetosti, plastike in močne. Nepopolno žarjenje je manj energetsko intenzivno, spremeni le strukturo perlita, pri čemer je ferit praktično nespremenjen. Normalizacija pomeni višjo stopnjo znižanja temperature, vendar bolj grobo in manj plastično strukturo na izhodu. Za jeklene zlitine z vsebnostjo ogljika od 0,8 do 1,3% hlajenje pri normalizaciji povzroči razpad v smeri: austenit-perlit in austenit-cementit.

Druga vrsta toplotne obdelave, ki temelji na strukturnih transformacijah, je homogenizacija. Velja za velike dele. To pomeni absolutno doseganje avstenitnega grobozrnatega stanja pri temperaturi 1000-1200 ° C in držanje v peči do 15 ur. Izotermični procesi se nadaljujejo s počasnim hlajenjem, kar olajšuje poravnavo kovinskih konstrukcij.

Izotermalno žarjenje

Vsak od teh načinov vplivanja na kovine za lažje razumevanje šteje kot izotermična transformacija austenita. Vendar ima vsaka od njih le določene značilnosti v določeni fazi. V resnici se spremembe zgodijo s stabilnim zmanjšanjem toplote, katere hitrost določa rezultat.

Ena od metod, ki so najbližje idealnim pogojem, je izotermalno žarjenje. Njeno bistvo je tudi ogrevanje in staranje do popolne razgradnje vseh struktur v avstenit. Hlajenje se izvaja v več fazah, kar prispeva k počasnejšemu, daljšemu in bolj termičnemu stabilnemu razpadu.

1. Hitro znižanje temperature na vrednost 100 ° C pod točko Ac₁.
2. Prisilno zadrževanje dosežene vrednosti (z dajanjem v peč) za dolgo časa do zaključka nastajanja feritnih perlitnih faz.
3. Hlajenje v mirnem zraku.

Metoda velja tudi za legirana jekla, za katerega je značilna prisotnost preostalega avstenita v ohlajenem stanju.

Ostanki austenita in avstenitnih jekel

Včasih je nepopolno razpadanje mogoče, če pride do preostalega avstenita. To se lahko zgodi v naslednjih primerih:

1. Preveč hlajenje, če se ne zgodi popolno razpadanje. Je strukturni sestavni del bainita ali martenzita.
2. Visokogljično ali nizko legirano jeklo, za katerega so procesi difuznih pretvorb austenita zapleteni. Zahteva uporabo posebnih metod toplotne obdelave, kot je npr. Homogenizacija ali izotermično žarjenje.

Za zelo dopirane - ni procesov opisanih transformacij. Legiranje jekla nikelj, mangan, krom prispeva k nastanku austenita kot glavne močne strukture, ki ne zahteva dodatnih vplivov. Austenitna jekla se odlikujejo po njihovi visoki trdnosti, odpornosti proti koroziji in toplotni odpornosti, odpornosti na toploto in odpornosti na zapletene agresivne delovne pogoje.

Austenit je struktura, brez tvorbe katere ni mogočega visokotemperaturnega segrevanja jekla in ki sodeluje v praktično vseh načinih toplotne obdelave, da bi izboljšali mehanske in tehnološke lastnosti.