Օստենիտ - ինչ է դա:

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-18 04:13

Պողպատի ջերմային մշակումը նրա կառուցվածքի և հատկությունների վրա ազդելու ամենահզոր մեխանիզմն է: Այն հիմնված է բյուրեղյա ցանցերի փոփոխությունների վրա՝ կախված ջերմաստիճանների խաղից: Տարբեր պայմաններում երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքում կարող են առկա լինել ֆերիտը, պեռլիտը, ցեմենտիտը և ավստենիտը: Վերջինս մեծ դեր է խաղում պողպատի բոլոր ջերմային փոխակերպումների մեջ։

Սահմանում

Պողպատը երկաթի և ածխածնի համաձուլվածք է, որի մեջ ածխածնի պարունակությունը տեսականորեն մինչև 2,14% է, սակայն տեխնոլոգիապես կիրառելի է այն պարունակում է ոչ ավելի, քան 1,3%: Համապատասխանաբար, բոլոր այն կառուցվածքները, որոնք ձևավորվում են դրանում արտաքին ազդեցության տակ, նույնպես համաձուլվածքների տարատեսակներ են։

Տեսությունը ներկայացնում է դրանց գոյությունը 4 տարբերակով.

Օստենիտը ածխածնի ատոմի պինդ լուծույթ է, որը ներթափանցում է երկաթի դեմքակենտրոն խորանարդ բյուրեղային ցանցի մեջ, որը կոչվում է γ: Ածխածնի ատոմը ներմուծվում է երկաթի γ-ցանցի խոռոչ։ Դրա չափերը գերազանցում են համապատասխան ծակոտիները Fe ատոմների միջև, ինչը բացատրում է դրանց սահմանափակ անցումը հիմնական կառուցվածքի «պատերով»։ Գործընթացներում ձևավորվածՖերիտի և պեռլիտի ջերմաստիճանի փոխակերպումները 727˚С-ից բարձր ջերմության աճով:

Երկաթի-ածխածնի համաձուլվածքների աղյուսակ

Գրաֆիկը, որը կոչվում է երկաթ-ցեմենտիտ վիճակի դիագրամ, որը կառուցվել է փորձարարական եղանակով, հստակ ցուցադրում է պողպատների և չուգունի փոխակերպումների բոլոր հնարավոր տարբերակները: Համաձուլվածքում ածխածնի որոշակի քանակի հատուկ ջերմաստիճանի արժեքները ձևավորում են կրիտիկական կետեր, որոնցում տեղի են ունենում կարևոր կառուցվածքային փոփոխություններ ջեռուցման կամ հովացման գործընթացների ընթացքում, դրանք նաև կրիտիկական գծեր են կազմում:

GSE տողը, որը պարունակում է Ac₃ և Ac_{m կետերը, ներկայացնում է ածխածնի լուծելիության մակարդակը ջերմության մակարդակի բարձրացման հետ:}

Աստենիտի մեջ ածխածնի լուծելիության աղյուսակ՝ համեմատած ջերմաստիճանի
Ջերմաստիճան, ˚C	900	850	727	900	1147
C-ի մոտավոր լուծելիությունը ավստենիտում, %	0, 2	0, 5	0, 8	1, 3	2, 14

Կրթության առանձնահատկությունները

Օստենիտը կառուցվածք է, որը ձևավորվում է պողպատի տաքացման ժամանակ: Կրիտիկական ջերմաստիճանի հասնելուց հետո մարլիտը և ֆերիտը կազմում են անբաժանելի նյութ։

Ջեռուցման տարբերակներ՝

1. Միատեսակ, մինչև պահանջվող արժեքի հասնելը, կարճ բացահայտում,սառեցում. Կախված համաձուլվածքի բնութագրերից՝ ավստենիտը կարող է ձևավորվել ամբողջությամբ կամ մասամբ։
2. Ջերմաստիճանի դանդաղ աճ, ջերմության հասած մակարդակի պահպանման երկար ժամանակ՝ մաքուր ավստենիտ ստանալու համար։

Ստացված տաքացվող նյութի հատկությունները, ինչպես նաև այն, որը տեղի կունենա սառեցման արդյունքում։ Շատ բան կախված է ձեռք բերված ջերմության մակարդակից: Կարևոր է կանխել գերտաքացումն ու գերտաքացումը։

Միկրոկառուցվածք և հատկություններ

Երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքներին բնորոշ փուլերից յուրաքանչյուրն ունի վանդակաճաղերի և հատիկների իր կառուցվածքը։ Օստենիտի կառուցվածքը շերտավոր է, ունի թե՛ ասեղային և թե՛ շերտավոր ձևեր: Գ-երկաթի մեջ ածխածնի լիակատար լուծարման դեպքում հատիկներն ունենում են բաց ձև՝ առանց մուգ ցեմենտիտի ներդիրների առկայության։

Կարծրությունը 170-220 HB է: Ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությունը մի կարգով ավելի ցածր է, քան ֆերիտինը: Մագնիսական հատկություններ չկան։

Սառեցման տարբերակները և դրա արագությունը հանգեցնում են «սառը» վիճակի տարբեր մոդիֆիկացիաների ձևավորմանը՝ մարտենսիտ, բայնիտ, տրոստիտ, սորբիտ, պեռլիտ։ Նրանք ունեն նույն ասեղնաձեւ կառուցվածքը, սակայն տարբերվում են մասնիկների ցրվածությամբ, հատիկի չափով և ցեմենտիտի մասնիկներով։

Սառեցման ազդեցությունը ավստենիտի վրա

Օստենիտի տարրալուծումը տեղի է ունենում նույն կրիտիկական կետերում: Դրա արդյունավետությունը կախված է հետևյալ գործոններից՝

1. Սառեցման արագություն. Ազդում է ածխածնի ներդիրների բնույթի, հատիկների ձևավորման, վերջնական ձևավորման վրամիկրոկառուցվածքը և դրա հատկությունները. Կախված է որպես հովացուցիչ նյութ օգտագործվող միջավայրից:
2. Քայքայման փուլերից մեկում իզոթերմային բաղադրիչի առկայություն. երբ իջեցվում է որոշակի ջերմաստիճանի մակարդակ, կայուն ջերմությունը պահպանվում է որոշակի ժամանակահատվածում, որից հետո արագ սառեցումը շարունակվում է, կամ այն տեղի է ունենում ջեռուցման սարք (վառարան).

Այսպիսով, առանձնանում է ուստենիտի շարունակական և իզոթերմային փոխակերպումը:

Փոխակերպումների բնավորության առանձնահատկությունները. Գծապատկեր

C-աձև գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս մետաղի միկրոկառուցվածքի փոփոխությունների բնույթը ժամանակային միջակայքում՝ կախված ջերմաստիճանի փոփոխության աստիճանից. սա ավստենիտի փոխակերպման դիագրամն է։ Իրական սառեցումը շարունակական է: Հնարավոր են միայն հարկադիր ջերմության պահպանման որոշ փուլեր: Գրաֆիկը նկարագրում է իզոթերմային պայմանները։

Նիշերը կարող են լինել դիֆուզիոն և ոչ դիֆուզիոն:

Ստանդարտ ջերմային նվազեցման արագություններով ավստենիտի հատիկը փոխվում է դիֆուզիայի միջոցով: Ջերմոդինամիկական անկայունության գոտում ատոմները սկսում են շարժվել իրար մեջ։ Նրանք, ովքեր ժամանակ չունեն երկաթե վանդակի մեջ ներթափանցելու համար, կազմում են ցեմենտիտային ներդիրներ։ Նրանց միանում են հարեւան ածխածնի մասնիկները, որոնք ազատվում են իրենց բյուրեղներից։ Ցեմենտիտը ձևավորվում է քայքայվող հատիկների սահմաններում։ Մաքրված ֆերիտի բյուրեղները կազմում են համապատասխան թիթեղները: Ձևավորվում է ցրված կառուցվածք՝ հատիկների խառնուրդ, որի չափն ու կոնցենտրացիան կախված են սառեցման արագությունից և պարունակությունից։խառնուրդ ածխածին. Առաջանում են նաև պեռլիտը և նրա միջանկյալ փուլերը՝ սորբիտ, տրոստիտ, բայնիտ։

Ջերմաստիճանի նվազման զգալի տեմպերով ուստենիտի տարրալուծումը դիֆուզիոն բնույթ չի կրում։ Բյուրեղների բարդ աղավաղումներ են տեղի ունենում, որոնցում բոլոր ատոմները միաժամանակ տեղաշարժվում են հարթության մեջ՝ չփոխելով իրենց գտնվելու վայրը։ Դիֆուզիայի բացակայությունը նպաստում է մարտենզիտի միջուկացմանը:

Աստենիտի քայքայման բնութագրերի վրա կարծրացման ազդեցությունը. Martensite

Կարծրացումը ջերմային մշակման տեսակ է, որի էությունը արագ տաքացումն է մինչև բարձր ջերմաստիճան Ac₃ և Ac_{m կրիտիկական կետերից բարձր:, որին հաջորդում է արագ սառեցումը: Եթե ջերմաստիճանը ջրի օգնությամբ իջեցվում է վայրկյանում 200˚С-ից ավելի արագությամբ, ապա ձևավորվում է պինդ ասեղնաձև փուլ, որը կոչվում է մարտենսիտ։}

Ածխածնի երկաթի մեջ ներթափանցման գերհագեցած պինդ լուծույթ է α տիպի բյուրեղային ցանցով։ Ատոմների հզոր տեղաշարժերի պատճառով այն աղավաղվում է և ձևավորում քառանկյուն վանդակ, որն էլ պնդացման պատճառ է հանդիսանում։ Ձևավորված կառուցվածքն ավելի մեծ ծավալ ունի։ Արդյունքում հարթությամբ սահմանափակված բյուրեղները սեղմվում են, ծնվում են ասեղանման թիթեղներ։

Մարտենսիտը ամուր է և շատ կոշտ (700-750 HB): Ձևավորվել է բացառապես արագ մարման արդյունքում։

Կարծրացում. Դիֆուզիոն կառուցվածքներ

Օստենիտը գոյացություն է, որից արհեստականորեն կարելի է արտադրել բայնիտ, տրոստիտ, սորբիտ և պեռլիտ: Եթե կարծրացման սառեցումը տեղի է ունենում ժամըավելի ցածր արագություններ, իրականացվում են դիֆուզիոն փոխակերպումներ, դրանց մեխանիզմը նկարագրված է վերևում։

Տրոստիտը պեռլիտ է, որը բնութագրվում է ցրվածության բարձր աստիճանով։ Այն ձևավորվում է, երբ ջերմությունը վայրկյանում նվազում է 100˚С։ Ամբողջ հարթության վրա բաշխված են մեծ քանակությամբ ֆերիտի և ցեմենտիտի մանր հատիկներ։ «Կարծրացած» ցեմենտիտը բնութագրվում է շերտավոր ձևով, իսկ հետագա կոփման արդյունքում ստացված տրոստիտը ունի հատիկավոր պատկերացում։ Կարծրություն - 600-650 HB.

Բայնիտը միջանկյալ փուլ է, որը բարձր ածխածնային ֆերիտի և ցեմենտիտի բյուրեղների էլ ավելի ցրված խառնուրդ է: Մեխանիկական և տեխնոլոգիական հատկություններով զիջում է մարտենզիտին, բայց գերազանցում է տրոստիտին։ Այն ձևավորվում է ջերմաստիճանի միջակայքում, երբ դիֆուզիան անհնար է, իսկ բյուրեղային կառուցվածքի սեղմման և շարժման ուժերը մարտենզիտի վերածվելու համար բավարար չեն։

Սորբիտոլը պեռլիտի փուլերի կոպիտ ասեղանման տեսակ է, երբ սառչում է վայրկյանում 10˚С արագությամբ: Մեխանիկական հատկությունները միջանկյալ են պեռլիտի և տրոստիտի միջև:

Պեռլիտը ֆերիտի և ցեմենտիտի հատիկների համակցություն է, որը կարող է լինել հատիկավոր կամ շերտավոր: Ձևավորվել է ավստենիտի սահուն քայքայման արդյունքում՝ վայրկյանում 1˚C սառեցման արագությամբ:

Բեյթիտը և տրոստիտը ավելի շատ կապված են կարծրացնող կառուցվածքների հետ, մինչդեռ սորբիտը և պեռլիտը կարող են ձևավորվել նաև կոփման, հալման և նորմալացման ժամանակ, որոնց առանձնահատկությունները որոշում են հատիկների ձևն ու չափը:

Ազդեցությունը եռացման վրաավստենիտի քայքայման առանձնահատկությունները

Գործնականում բոլոր տեսակի թրծումը և նորմալացումը հիմնված են ավստենիտի փոխադարձ փոխակերպման վրա: Հիպոէվեկտոիդ պողպատների վրա կիրառվում է լրիվ և թերի եռացում։ Մասերը ջեռուցվում են վառարանում՝ համապատասխանաբար Ac₃ և Ac_{1 կրիտիկական կետերից բարձր: Առաջին տեսակը բնութագրվում է երկար պահման շրջանի առկայությամբ, որն ապահովում է ամբողջական փոխակերպումը՝ ֆերիտ-աուստենիտ և պեռլիտ-աուստենիտ: Դրան հաջորդում է վառարանում աշխատանքային մասերի դանդաղ սառեցումը: Ելքի վրա ստացվում է ֆերիտի և մարգարիտի նուրբ ցրված խառնուրդ՝ առանց ներքին լարումների, պլաստիկ և դիմացկուն։ Անավարտ կռումը ավելի քիչ էներգիա է պահանջում և միայն փոխում է մարգարիտի կառուցվածքը՝ ֆերիտը գրեթե անփոփոխ թողնելով: Նորմալացումը ենթադրում է ջերմաստիճանի նվազման ավելի բարձր արագություն, բայց նաև ավելի կոպիտ և ավելի քիչ պլաստիկ կառուցվածք ելքի մոտ: 0,8-ից 1,3% ածխածնի պարունակությամբ պողպատե համաձուլվածքների համար, երբ սառչում է, որպես նորմալացման մաս, տարրալուծումը տեղի է ունենում ուղղությամբ՝ աուստենիտ-պերլիտ և աուստենիտ-ցեմենտիտ:}

Կառուցվածքային փոխակերպումների վրա հիմնված ջերմային մշակման մեկ այլ տեսակ հոմոգենացումն է: Կիրառելի է մեծ մասերի համար։ Այն ենթադրում է ավստենիտիկ կոպիտ վիճակի բացարձակ ձեռքբերում 1000-1200 ° C ջերմաստիճանում և վառարանում մինչև 15 ժամ: Իզոթերմային պրոցեսները շարունակվում են դանդաղ սառեցմամբ, որն օգնում է հարթեցնել մետաղական կառուցվածքները։

Իզոթերմային եռացում

Մետաղի վրա ազդելու թվարկված մեթոդներից յուրաքանչյուրը հասկանալը պարզեցնելու համարհամարվում է ավստենիտի իզոթերմային փոխակերպում: Այնուամենայնիվ, նրանցից յուրաքանչյուրը միայն որոշակի փուլում ունի բնորոշ հատկանիշներ: Իրականում փոփոխությունները տեղի են ունենում ջերմության կայուն նվազմամբ, որի արագությունը որոշում է արդյունքը։

Իդեալական պայմաններին ամենամոտ մեթոդներից մեկը իզոթերմային եռացումն է: Դրա էությունը նաև բաղկացած է տաքացումից և պահումից մինչև բոլոր կառույցների ամբողջական տարրալուծումը ավստենիտի մեջ: Սառեցումն իրականացվում է մի քանի փուլով, ինչը նպաստում է ավելի դանդաղ, երկար և ջերմային առումով ավելի կայուն քայքայմանը։

1. Ջերմաստիճանի արագ անկում մինչև 100˚C Ac կետից ցածր _1.
2. Ձեռք բերված արժեքի հարկադիր պահպանումը (վառարանում դնելով) երկար ժամանակ, մինչև ավարտվեն ֆերիտ-պերլիտի ֆազերի ձևավորման գործընթացները։
3. Հովացում անշարժ օդում.

Մեթոդը կիրառելի է նաև լեգիրված պողպատների համար, որոնք բնութագրվում են սառեցված վիճակում մնացորդային ավստենիտի առկայությամբ:

Պահպանված ավստենիտ և ավստենիտիկ պողպատներ

Երբեմն թերի քայքայումը հնարավոր է, երբ կա պահպանված ուստենիտ: Դա կարող է տեղի ունենալ հետևյալ իրավիճակներում՝

1. Շատ արագ սառչում է, երբ ամբողջական քայքայումը չի առաջանում: Այն բայնիտի կամ մարտենզիտի կառուցվածքային բաղադրիչ է։
2. Բարձրածխածնային կամ ցածր լեգիրված պողպատ, որի համար ավստենիտիկ ցրված փոխակերպումների գործընթացները բարդ են։ Պահանջում է հատուկ ջերմային մշակման մեթոդներ, ինչպիսիք են հոմոգենացումը կամ իզոթերմային հալումը:

Բարձր համաձուլվածքի համար -նկարագրված վերափոխումների գործընթացներ չկան։ Պողպատի լեգիրումը նիկելի, մանգանի, քրոմի հետ նպաստում է ավստենիտի ձևավորմանը՝ որպես հիմնական ամուր կառուցվածք, որը չի պահանջում լրացուցիչ ազդեցություններ։ Աուստենիտիկ պողպատները բնութագրվում են բարձր ամրությամբ, կոռոզիոն դիմադրությամբ և ջերմակայունությամբ, ջերմակայունությամբ և դժվարին ագրեսիվ աշխատանքային պայմաններին դիմադրությամբ:

Օստենիտը կառույց է, առանց որի ձևավորման հնարավոր չէ պողպատի բարձր ջերմաստիճան տաքացնելը և որը ներգրավված է դրա ջերմային մշակման գրեթե բոլոր մեթոդներում՝ մեխանիկական և տեխնոլոգիական հատկությունները բարելավելու նպատակով։