Što je Austenite?

Toplinska obrada čelika snažan je mehanizam utjecaja na njegovu strukturu i svojstva. Temelji se na izmjenama kristalnih rešetki

definicija

Čelik je legura željeza i ugljika, u kojem sadržaj ugljika iznosi do 2,14% teorijski, no tehnološki ne sadrži više od 1,3%. Prema tome, sve strukture koje se u njemu formiraju pod utjecajem vanjskih utjecaja, također su vrste legura.

Teorija predstavlja svoje postojanje u četiri varijante: čvrstu penetracijsku otopinu, krutu izolacijsku otopinu, mehaničku smjesu zrna ili kemijski spoj.

Austenit je čvrsta otopina prodora ugljikovog atoma u središnju kubnu kristalnu rešetku željeza, označenu kao gama. Atom ugljika uvede se u šupljinu gama - rešetke od željeza. Njegove dimenzije prelaze odgovarajuće pore između atoma Fe, što objašnjava ograničenja njihovog prolaska kroz "zidove" osnovne strukture. Formira se u procesima temperaturne transformacije ferita i perlita kada se zagrijava iznad 727 ° C.

Dijagram legura od željeza i ugljena

Grafikon, koji se zove željezni cementni dijagram, konstruiran eksperimentom, predstavlja vizualni prikaz svih mogućih varijanti transformacije u čelicima i lijevanim željeznicama. Specifične temperaturne vrijednosti za određenu količinu ugljika u legurama kritične točke u kojima se pojavljuju važne strukturne promjene u procesima grijanja ili hlađenja, oni također tvore kritične linije.

GSE linija koja sadrži Ac bodove₃ i Ac_m, Prikazuje razinu topljivosti ugljika s povećanjem razine topline.

Značajke obrazovanja

Austenit je struktura koja se formira tijekom zagrijavanja čelika. Kada se postigne kritična temperatura, perlit i ferit tvore integralnu tvar.

Opcije grijanja:

1. Uniform, do željene vrijednosti, kratka ekspozicija, hlađenje. Ovisno o karakteristikama legure, austenit se može potpuno oblikovati ili djelomično oblikovati.
2. Sporo porast temperature, dugo razdoblje održavanja postignute razine topline kako bi se dobio čisti austenit.

Svojstva rezultirajućeg zagrijanog materijala, kao i ona koja će se dogoditi kao posljedica hlađenja. Mnogo ovisi o postignutoj toplini. Važno je ne pregrijavati se ili podijeliti.

Mikrostruktura i svojstva

Svaka od faza karakterističnih za željezo-ugljik legure karakterizira pravilna struktura rešetki i žitarica. Struktura austenita je ploča slična oblika koja je bliska oba sporedna i flocculentna. S potpunim otapanjem ugljika u gama - željezo, žitarice imaju lagani oblik bez prisutnosti tamnih cementitskih inkluzija.

Tvrdoća je 170-220 HB. Toplinska vodljivost i električna vodljivost su red veličine manji od feritne. Magnetna svojstva su odsutna.

Varijacije hlađenja i njegove brzine dovode do formiranja raznih modifikacija "hladnog" stanja: martenzit, bainit, troostit, sorbitol, perlit. Oni imaju sličnu stožastu strukturu, ali se razlikuju u disperziji čestica, veličini zrna i česticama cementa.

Učinak hlađenja na austenit

Razgradnja austenita događa se na istim kritičnim točkama. Njegova učinkovitost ovisi o sljedećim čimbenicima:

1. Brzina hlađenja. To utječe na prirodu ugljika uključivanja, stvaranje žitarica, stvaranje konačne mikrostrukture i njegova svojstva. Ovisi o mediju koji se koristi kao rashladna tekućina.
2. Dostupnost izoterma element na jednom od faza raspadanja - spušta se do određene razine temperature, toplina održava stabilan tijekom određenog vremena, nakon čega se brzo hlađenje se nastavlja, ili da li se pojavljuje u vezi sa uređajem za grijanje (peći).

Tako su izolirane kontinuirane i izotermalne transformacije austenita.

Karakteristike prirode transformacija. grafikon

Grafikon C, koji odražava prirodu promjena u mikrostrukturi metala u vremenskom intervalu, ovisno o stupnju promjene temperature, je dijagram transformacije austenita. Pravo hlađenje je kontinuirano. Moguće su samo određene faze zadržavanja prisilne topline. Graf prikazuje izotermne uvjete.

Karakter može biti difuzivan i difuzivan.

Kod standardnih stope smanjenja topline, promjena austenitnog zrna javlja se difuzno. U zoni termodinamičke nestabilnosti, atomi se počinju kretati među sobom. Oni koji nemaju vremena prodrijeti u željezne rešetke, tvore cementnu inkluziju. Pridružuju im se susjedne čestice ugljika, oslobođene njihovih kristala. Cementit se formira na granicama dezintegrirajućih zrna. Pročišćeni feritni kristali tvore odgovarajuće ploče. Formirana je dispergirana struktura - mješavina žitarica čija veličina i koncentracija ovise o brzini hlađenja i sadržaju ugljika u leguri. Također se formira perlit i njegove međufaze: sorbitol, troostit, bainit.

Pri značajnim stopama sniženja temperature, razgradnja austenita nema difuzni karakter. Odvijaju se kompleksna iskrivljenja kristala, unutar kojih se svi atomi istodobno istiskuju u ravnini bez promjene položaja. Odsutnost difuzije pridonosi nastanku martenzita.

Učinak gašenja na značajke propadanja austenita. martenzita

Stvrdnjavanje je vrsta toplinske obrade čija je suština brzo zagrijavanje na visokim temperaturama iznad kritičnih točaka Ac₃ i Ac_m, nakon čega slijedi brzo hlađenje. Ako temperatura padne vodom pri brzini većoj od 200 ° C u sekundi, nastaje čvrsta faza igle koja se naziva martenzit.

To je supersaturirana čvrsta otopina prodiranja ugljika u željezo s kristalnom rešetkom tipa alfa. Zbog snažnih pomaka atoma, on izobličuje i tvori tetragonalnu rešetku, koja je uzrok otvrdnjavanja. Formirana struktura ima veći volumen. Kao rezultat toga, kristali, omeđeni ravninom, su komprimirani, nastaju igličaste ploče.

Martenzit - jak i vrlo čvrst (700-750 HB). Formira se samo kao rezultat brzog otvrdnjavanja.

Kaljenja. Difuzijske strukture

Austenit je formacija iz koje se umjetno može proizvesti bainit, troostit, sorbitol i perlit. Ako se hlađenje usporava kod nižih stopa, provode se difuzijske transformacije, njihov mehanizam je gore opisan.

Troostit je perlit, koji je karakteriziran visokim stupnjem disperzije. Stvoren je smanjenjem toplote od 100 ° C u sekundi. Veliki broj malih zrna ferita i cementita se raspoređuje po ravnini. "Očvrsnuta" je karakterizirana lamelarnim oblikom cementa, a troostit, dobiven kao posljedica kasnijeg oslobađanja, ima zrnastu vizualizaciju. Tvrdoća je 600-650 HB.

Bainit je međufazna faza, koja je još disperzirana mješavina kristala visoko-ugljikovog ferita i cementita. Zbog svojih mehaničkih i tehnoloških svojstava, ona je inferiorna od martenzita, ali premašuje troostit. Nastala je u intervalima temperature, kada difuziju nije moguće, a sile kompresije i pomicanja kristalne strukture za transformaciju u martenzitnu strukturu nisu dovoljne.

Sorbitol je velika raznolikost flipernih faza u obliku igle s hlađenjem pri brzini od 10 ° C u sekundi. Mehanička svojstva zauzimaju srednji položaj između perlit i troostit.

Perlite - zbirka zrna ferita i cementita, koji mogu biti zrnasti ili pločasti. Nastala je zbog glatke razgradnje austenita s brzinom hlađenja od 1 ° C u sekundi.

Beit troostite i - odnose se na ohlađivanja strukturama, dok sorbitol i perlit može biti formirana i kaljenja, žarenja i normalizaciju značajke koje definiraju oblik i veličinu zrna.

Učinak žarenja na značajke propadanja austenita

Gotovo sve vrste žarenja i normalizacije temelje se na međusobnom preokretu austenitne transformacije. Primjenjuje se puna i djelomična žarenja pre-eutektoidnih čelika. Pojedinosti se zagrijavaju u peći iznad kritičnih točaka Ac₃ i Ac₁ respektivno. Prvi tip karakterizira dugo razdoblje držanja, što daje potpunu transformaciju: ferit-austenit i perlit-austenit. Nakon toga slijedi lagano hlađenje praškova u peći. Izlaz je sitno raspršena smjesa ferita i perlita, bez unutarnjih naprezanja, plastičnih i jakih. Nepotpuno žarenje manje energije, mijenja samo strukturu perlita, ostavljajući ferit praktički nepromijenjen. Normalizacija podrazumijeva višu stopu smanjenja temperature, ali na grubu zrnatu i manje plastičnu strukturu na izlazu. Za legure čelika sa sadržajem ugljika od 0,8 do 1,3%, hlađenje pod normalizacijom dovodi do raspada u smjeru: austenit-perlit i austenit-cementit.

Druga vrsta toplinske obrade, koja se temelji na strukturnim transformacijama, je homogenizacija. Primjenjivo je za velike dijelove. To podrazumijeva apsolutno postizanje austenitnog grubog zrnatog stanja na temperaturama od 1000-1200 ° C i držanje u peći do 15 sati. Izotermni procesi nastavljaju s polaganim hlađenjem, što olakšava poravnanje metalnih konstrukcija.

Izotermno žarenje

Svaki od tih načina utjecaja na metal radi lakšeg razumijevanja smatra se izotermnom transformacijom austenita. Međutim, svaki od njih ima određene karakteristike u određenoj fazi. U stvarnosti, promjene se javljaju uz stabilno smanjenje toplote, čija brzina određuje rezultat.

Jedna od metoda koja je najbliža idealnim uvjetima jest izotermalno žarenje. Njegova se bit također sastoji od grijanja i starenja sve do potpunog sloma svih struktura u austenit. Hlađenje se provodi u nekoliko faza, što pridonosi sporijem, duži i termičko stabilnijem raspadu.

1. Brzo smanjenje temperature do vrijednosti 100 ° C ispod točke Ac₁.
2. Prisilno retencije postignuta vrijednost (stavi u peć), dugo do završetka formiranja feritno-Perlitna faze.
3. Hlađenje u mirnom zraku.

Metoda je također primjenjiva na legure čelika, za koje je prisutna prisutnost rezidualnog austenita u hlađenom stanju.

Preostali austenit i austenitni čelici

Ponekad je nepotpuno propadanje moguće ako se ostane austenit. To se može dogoditi u sljedećim situacijama:

1. Prebrzo hlađenje, ako se ne pojavi potpuno raspadanje. To je strukturna komponenta bainita ili martenzita.
2. Visoko ugljični ili niskolegirani čelik, za koji su procesi austenitnih raspršenih transformacija komplicirani. Zahtijeva primjenu posebnih metoda toplinske obrade, kao što je, na primjer, homogenizacija ili izotermno žarenje.

Za visoko dopiranu - nema procesa opisanih transformacija. Allocija čelika nikal, mangan, krom potiče tvorbu austenita kao primarnu strukturu krutine koja ne zahtijeva dodatni utjecaj. Austenitni čelici karakterizira visoka čvrstoća, otpornost na koroziju i toplinu, otpornost na toplinu i otpornost na agresivne radne uvjete teškim.

Austenit je struktura, bez stvaranja koje nije moguće toplo grijanje čelika i koja sudjeluje u praktički svim metodama svoje toplinske obrade radi poboljšanja mehaničkih i tehnoloških svojstava.