Efectul carbonului și al impurităților permanente asupra structurii și proprietăților oțelului.
Efectul conținutului de carbon asupra proprietăților mecanice de bază ale oțelului este prezentat în Fig. 33. Pe măsură ce conținutul de carbon crește, structura oțelului se modifică. Oțel cu conținut de carbon este mai mic de 0,8%, este compusă din ferită și perlită, în cazul în care conținutul de C egal cu 0,8%, oțelul este format din perlită prin creșterea conținutului de carbon mai mare de 0,8% în altul decât cementita perlitei apare secundar din oțel. Modificarea compoziției chimice conduce la o schimbare a structurii oțelului și a proprietăților acestuia. O creștere a conținutului de carbon determină o creștere a rezistenței și o scădere a ductilității.
Proprietățile mecanice rezultate se referă la produsele laminate la cald fără tratament termic, i. cu structura de perlit + ferită sau perlit + cementită. Cu o creștere a conținutului de carbon, densitatea variază nesemnificativ de la 7,85 la 7,7 g / cm3. forța coercitivă, creșterea rezistenței electrice de la 3 la 18 Oe și de la 0,12 la 0,23 O mmmmkv / m, respectiv, cu o schimbare în C de 0,2 până la 1,6%.
Faza fragilă în oțel este cementite. Creșterea conținutului de carbon în oțel conduce la formarea structurilor bazate pe perlită (ferita + cementită) și, prin urmare, pentru C = 0,8% rezistența la tracțiune a oțelului începe să scadă și continuă să crească duritatea. Pentru a menține proprietățile de rezistență, aceștia încearcă să obțină cementită granulară dar granulară după tratament termic.
Fig. 33. Influența conținutului de carbon asupra proprietăților mecanice ale oțelului.
Manganul - este introdus în oțel în timpul dezoxidării pentru a elimina efectul nociv al oxidului feros. Mn mărește rezistența oțelului laminat la cald, a căldurii, proprietăților elastice. Cu un conținut mai mare de 1,5%, este raportată tendința de a tempera fragilitatea. Cu un conținut de peste 13% și mai mare, dă o structură austenitică din oțel, rezistență la șocuri, o rezistență ridicată la uzură. Când este încălzit, ajută la creșterea cerealelor. Cremui - este introdus pentru dezoxidare. Complet solubil în ferită. Crește rezistența, durabilitatea și oferă calități antifricționale și elastice. Mai mult de 2% - reduce ductilitatea. Sporește rigiditatea, dar crește temperaturile de călire, normalizare și temperatură de recoacere.
F о о о о р - Dizolvarea în ferită provoacă fragilitatea la rece a oțelului. Cu acțiunea combinată a lui C și P (P nu este mai mare de 1,2%), este produs un eutectic de fosfid topit la T <1100 ° C. Fosforul este un amestec dăunător de oțel. Cu toate acestea, crește gradul de prelucrabilitate prin tăiere și crește rezistența la coroziune în prezența cuprului.
Cepa este insolubil în fier, formează Fe cu sulfură de fier. Ultima parte a topirii eutectic la 988 C. Prezența boabelor și eutectice legkoplavyascheysya fragile pe limitele granulelor de oțel se face la temperaturi de 800 C sau mai mare (în zona temperaturilor de căldură roșu) - r o c n o l o m timp de aproximativ minute. În t.zh. timp, sulful mărește prelucrabilitatea prin tăiere. Efectul dăunător al sulfului este neutralizat prin introducerea de mangan, care formează cu acesta sulfură de MnS. MnS atunci când prese calde deformate și creează lentile alungite - linii. Prezența lor de oțel, ca și alte incluziuni, din oțel nu este permisă pentru produsele critice. MnS tind să traducă în zgură atunci când se topeste oțel.
V o d o rd, a z ot, k și slord - se dizolvă în oțel. Oxigenul și azotul formează incluziuni dăunătoare, greu deformate și greu. Hidrogenul provoacă turmă. Și gazele în general - efectele îmbătrânirii deformării, reducând caracteristicile de oboseală (viscozitatea și pragul de fragilitate la rece). Inclinările nonmetalice după tratamentul sub presiune creează - o stare (sau stres), care determină o anizotropie puternică a proprietăților. Pentru a elimina efectul dăunător al dizolvării gazelor, se utilizează turnarea în vid a oțelului și metodele speciale de dezoxidare.
Clasificarea oțelurilor prin compoziție, calitate și clase structurale.
În conformitate cu standardele moderne, oțelurilor carbon și aliaje sunt împărțite în: oțeluri aliate structurale, din oțel de calitate obișnuite, din oțel structural carbon de calitate, prelucrabilitate înaltă (pistol mitralieră) din oțel, oțel pentru arcuri - arcuri din oțel, oțel rulment, otel carbon, aliaje de otel de scule, oțel turnat , oțel rezistent la coroziune, oțel pulverizat.
Conținutul de carbon este împărțit în carbon scăzut la 0,2 - 0,2%, carbon mediu și oțel carbon ridicat 0,6 - 1,7% C.
Prin structura - oțelul de permeabilitate (perlit + cementită) - doeutectoid (ferită + perlit), eutectoid (perlit + cementită).
Prin metoda topirii oțelurile sunt împărțite în oțel fierbinte, semi-calm și calm. Lingourile de oțel fierbinți au un număr mare de bule de gaz în structură
Oțelurile structurale (ingineria mecanică) sunt separate prin caracteristici tehnologice în cele cimentate (de obicei nu mai mult de 0,2%), îmbunătățite (în curs de întreținere - îmbunătățire) și oțeluri automate.
Oțelurile de oțel sunt clasificate în funcție de destinația lor. Acest oțel de uz general st0 St1kp, StGps (GOST 380-88), turnate non-ligat 15 L, 50L, 35L (GOST 977-79) Leaf - Spring 65, 70, 80, 85 (GOST 1459-1479) a crescut și ridicat de prelucrabilitate A11, A20, A30, A40G (GOST 1414-1475), mediu-scăzut călire NIPROM, 50PST, de înaltă calitate din oțel structural 05, 08, 10, 15, 55PP, 60 (GOST 1050 -74).
Efectul elementelor de aliere asupra structurii și transformărilor de fază din oțel.
Toate elementele care se dizolvă în glandă afectează polimorfismul său, adică deplasați punctele A3 și A4. Cele mai multe elemente fie măresc punctul A4, fie reduc punctul A3, lărgind astfel regiunea existenței modificării γ sau scăzând A4 și mărind A3, îngustând regiunea modificării γ. Se formează oțeluri austenitice, feritice și de tranziție. Schematic acest lucru este arătat în Fig. 34.
Elementele de aliere se dizolvă în ferită (substituție și introducere). Proprietățile feritei variază. Duritatea și rezistența tind să crească. Tenacitate, de asemenea, crește, dar este stabilă numai pentru nichel (5%) și crom, mangan numai la o concentrație nu mai mare de 1,0 - 1,5%. Elementele de aliere se pot dizolva în cementită sau se pot auto-conecta cu carbon. Toate elementele de aliere din oțelurile sunt împărțite în două grupe: carbură de formare (Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti) și karbidoneobrazuyuschie (Ni, Si, Cu, Co, Al). Carbizii duc la creșterea oțelului în duritate, rezistență la uzură, rezistență la deformare.
Carbidele din oțeluri sunt diverse în compoziție și structură și sunt unite prin denumirea comună "faza carbidică". Elementele de dopaj schimbă punctele S și E ale diagramei fier-cementite spre stânga, formând o clasă de oțeluri ledeburite.
Bazele tratamentului termic al oțelurilor
Transformări de fază în aliaje de fier-carbon în stare solidă. Transformări de fază cu încălzirea oțelului.
Când oțelul este încălzit, apar următoarele transformări:
1. Transformarea perlitului în austenită, care curge peste A1, este peste temperatura echilibrului austenit-perlit stabil; La aceste temperaturi, austenita este energia minimă liberă a celor trei structuri de bază.
2. Transformarea austenitei în perlit, care se produce sub A1:
Transformarea perlitului în austenită, în deplină conformitate cu diagrama de stare Fe-C, se poate realiza numai la o încălzire foarte lentă. Cu încălzire reală, transformarea este întârziată, transformarea are loc doar la temperaturi de supraîncălzire (oarecum mai ridicată decât în diagrama Fe-C). Reînnoit deasupra punctului critic, perlitul la diferite rate, în funcție de gradul de supraîncălzire, se transformă în austenită.
Fig. 35. Conversia perlitului în austenită la o temperatură constantă pentru oțel conținând 0,86% C.
Creșterea boabelor de austenită. Oțeluri cu granulație fină și cu granulație grosieră.
Primele granule se formează la granița dintre ferită și cementită - constituenții structurali ai perlitei. În pătrat de 1 cm. zona dintre ferită și cementită este de câțiva metri pătrați. din cauza căruia transformarea începe cu formarea unei multitudini de boabe și se formează un număr mare de granule de austenită mici. Dimensiunea acestor boabe caracterizează dimensiunea așa-numită a granulei primare de austenită.
Încălzirea (sau înmuierea) la sfârșitul transformării determină creșterea boabelor de austenită. Cresterea cerealelor este un proces spontan. Există două tipuri de oțeluri: cu granulație hereditară și granulație hereditar grosieră; prima este caracterizată printr-o viteză mică la creșterea cerealelor, a doua înclinație crescută.
Fig. 36. Schema de modificare a mărimii granulelor perlitei în funcție de încălzirea austenitică
Trecerea prin punctul critic A1 este însoțită de o scădere bruscă a cerealelor. Încălzind, cerealele din oțel cu granulație fină nu cresc la 950 - 1000 ° C, după care se elimină factorii care împiedică creșterea și grâul începe să crească rapid. În oțel cu granulație groasă, creșterea începe după trecerea printr-un punct critic.
Dimensiunile granulelor pearlite sunt mai mari, cu atât granulele de austenită sunt mai mari. Răcirea ulterioară nu mășcă granulația.
Există trei tipuri de cereale de oțel: cereale primare, dimensiunea granulelor austenite la sfârșitul transformării auritenților perlitici; cerealele de cereale (cereale naturale) - tendința de creștere a boabelor de austenită; cereale de cereale - mărimea granulei austenitei în anumite condiții specifice.
Oțel dezoxidat numai feromangan (punct de fierbere de oțel) sau ferosiliciu și oțel grosier feromangan ereditar și oțel, și mai mult aluminiu dezoxidat - grăunțos. Teoria barierelor explică natura granularității fine. Aluminiu este introdus în oțelul topit, chiar înainte de turnarea mucegaiuri, formează cu dizolvat în oțelul topit prin azot și nitrură de oxigen și particule de oxid (AlN, Al2O3). Acești compuși se dizolvă în metalul topit, și după cristalizarea alocate sub formă de particule minuscule pe suprafața boabelor previne creșterea lor prin mișcarea de perete.
Fig. 38. Curba cinetică a transformării perlitei în austenită.
Fig. 39. Curbele kinetice ale transformării austenitei în perlit la diferite temperaturi.
Procesul de formare a perlitei - un proces de nucleație nucleaŃie perlită și creșterea cristalelor de perlită. Acest lucru necesită condiții fizice adecvate: Procesul are loc în timp și poate fi descris ca o curbă de conversie cinetică așa-numita arată cantitatea de perlită formată în timpul conversiei. Fig. 38. Punctul A de pe curba indică momentul când este detectată începutul transformării, iar punctul b - finalizarea conversiei. Poziția curbelor este influențată de gradul de supracolire. Fig. 39. La t1 temperatură ridicată (grad mic de subrăcire) conversie este lentă și durata perioadei de incubare și timpul de conversie este redusă.
Rata maximă de conversie este t4 temperaturii, reducând și mai mult temperatura va trebui să scadă rata de conversie. conversia Kinetic a austenitei la curbele perlită obținute pentru diferite temperaturi sunt folosite pentru a trasa transformarea izotermă a austenitei.
Diagrame de transformare izotermică a austenitelor supracoate.
Dacă punctele a și b curbele de conversie cinetice A - P poziționată vertical, cu scăderea temperaturii, diagrama de transformare izotermă obține austenită racim. Fig. 40.
Elementele de aliere măresc stabilitatea carburilor după încălzire, încetinesc difuzia de carbon și difuzează lent prea lent. Toate acestea conduc la o întârziere în formarea austenită când oțelul este încălzit. Aceasta explică creșterea temperaturii de răcire și de recoacere a oțelurilor aliate. Toate elementele, cu excepția Mn, diminuează tendința de creștere a cerealelor austenite. După răcire, elementele de aliere, în majoritatea cazurilor, reduce rata de descompunere a austenitei, C - grafice fasonate muta spre dreapta, și poate schimba forma.
Tipuri de tratament termic al materialelor.
Tratamentul termic convențional constă în trei etape principale: încălzirea, înmuierea izotermică și răcirea. În funcție de temperatura de încălzire și de viteza de răcire, se disting următoarele tipuri principale de tratament termic: recoacere, răcire, temperare și îmbătrânire. Fig. 42. Compoziția de fază se formează după răcire la o anumită viteză. Încălzirea se efectuează și la temperatura setată.
Tehnologia tratamentului termic al oțelului.
căldură tehnologie oțel tratarea bazată pe utilizarea proceselor de transformare de fază în oțel în timpul încălzirii și răcirii, interacțiunea cu schimbările mediului de procesare la fizic complex - proprietăți mecanice ale pieselor inginerești, pentru a le îmbunătăți pe secțiunea transversală și suprafața articolului. Tehnologia de tratare termică a oțelului (abreviat TO) se bazează pe parametrii: timpul sau rata de încălzire, înmuiere, răcire, temperatura procesului, ciclicitatea și mediul de întreținere. Modern este aplicat un echipament special realizarea acestor procese sunt: cuptor de diferite modele (gaz flacără electrice, lifturi, transportoare, ax, etc.), se stinge rezervoare, băi de săruri și altele. Tipurile de TO aparțin: întăririi - volumetrice, de suprafață, locale, recoacere - normalizare, omogenizare, recristalizare etc. ameliorare, tratare chimico-termică, întărirea HDTV, încălzire cu laser, câmp puls electric, tratament termic în timpul deformării plastice, tratament la rece, etc.
Reacție completă și normalizată. Reacția pe perlit granular.
О т ж и г - tratament termic, la care oțelul este încălzit peste Ac3 (sau doar peste Ac1 - reacționarea incompletă), urmată de răcire lentă. Încălzirea deasupra Ac3 asigură recristalizarea completă a oțelului. Răcirea are loc cu cuptorul. Răcirea lentă în timpul recoacerii duce la descompunerea austenitei și creează structuri de perlit. Normalizarea este un fel de recoacere produsă în aer calm, dând o răcire accelerată din regiunea superioară a temperaturii. Normalizarea este o operație mai economică. Principalele sarcini ale recoacerii sunt: recristalizarea oțelului și îndepărtarea tensiunilor interne sau corectarea structurii. Ambele sarcini se efectuează prin recoacerea completă obișnuită. Pentru a elimina neomogenitatea dendritică a oțelului turnat, se folosește recoacerea prin omogenizare sau difuzie. Ca urmare a încălzirii ridicate și a îmbătrânirii îndelungate, se observă o creștere puternică a cerealelor (structură cu granulație grosieră) urmată de recoacere convențională pentru ao corecta. Reacția incompletă conduce la recristalizarea numai a componentei perlite a structurii. Reacția incompletă a oțelului hipereutectoid este denumită și sferoidizare. Pentru a obține un perlit granulat, încălzirea nu trebuie să fie mult mai mare decât Ac1, altfel se obține perlitul lamelar. Structura granulelor asigură o prelucrare mai bună a sculei de tăiere și o tendință scăzută de supraîncălzire în timpul întăririi oțelului. Pentru a scurta timpul de recoacere și a îmbunătăți calitatea oțelului recoacere, se recoacează izotermă. Aici, oțelul încălzit peste Ac1 este răcit rapid la o temperatură de 100 ° C. C sub AC1 și la această temperatură este menținută pentru transformarea de fază A-P, apoi oțelul este opțional răcit.
Metode de întărire a volumului.
În funcție de compoziția oțelului, forma și dimensiunile elementelor și proprietățile tratate termic dorit al metodei optime de stingere selectată, cel mai ușor realizabile și care asigură simultan proprietățile dorite.
Fig. 43. Curbele de răcire pentru diferite metode de răcire, reprezentate pe diagrama izotermică de distrugere a austenitei.
1. Încălzirea într-un răcitor. (Fig. 43. 1) - aici partea încălzită este imersată într-un lichid, unde rămâne până când se răcește complet. Metoda este utilizată pentru piese geometrice simple din oțeluri carbonate și aliate. Răcitorul este apă și ulei.
3. Curățirea cu jet de cerneală - este de a pulveriza piesele cu un curent intens de apă. Se utilizează de obicei atunci când este necesar să se întărească o parte a piesei. Cu această metodă, nu se formează o jachetă de abur, ceea ce dă o densitate mai mare.
4. Încălzirea cu eliberare de sine. În procesul de întărire și temperare obișnuite, proprietățile de-a lungul secțiunii piesei de prelucrat sunt aceleași. Pentru a crea distribuția dorită a durității, numai o parte a piesei este întărită și căldura acumulată a părții ne-răcite este temperată. Această metodă este utilizată, de exemplu, pentru sculă de sculă, ciocane, nicovale etc.). Distribuția durității se realizează prin reglarea întăririi prin culori de nuanță.
6. Încălzirea izotermică. (Fig. 43. 4), unde oțelul este menținut la o temperatură sau în mediu, asigurând transformarea completă izotermă a austenitei. De obicei 200 - 250 C. Structura rezultată este bainita.
Efectul tratamentului termic asupra proprietăților mecanice.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: