Çeliğin ısıl işlemi, yapısını ve özelliklerini etkileyen en güçlü mekanizmadır. Sıcaklık oyununa bağlı olarak kristal kafeslerin modifikasyonlarına dayanır. Bir demir-karbon alaşımında çeşitli koşullar altında ferrit, perlit, sementit ve östenit bulunabilir. İkincisi, çelikteki tüm termal dönüşümlerde önemli bir rol oynar.
Tanım
Çelik, karbon içeriğinin teorik olarak %2.14'e kadar olduğu, ancak teknolojik olarak uygulanabilirliği, %1.3'ten fazla olmayan bir miktarda içerdiği bir demir ve karbon alaşımıdır. Buna göre, içinde dış etkilerin etkisi altında oluşan tüm yapılar da alaşım çeşitleridir.
Teori, varlıklarını 4 varyasyonda sunar: penetrasyonlu bir katı solüsyon, bir hariç tutulan katı solüsyon, mekanik bir tahıl karışımı veya bir kimyasal bileşik.
Östenit, γ olarak adlandırılan, demirin yüz merkezli kübik kristal kafesine karbon atomunun nüfuz etmesinin katı bir çözeltisidir. Karbon atomu, demirin γ-kafesinin boşluğuna verilir. Boyutları, ana yapının "duvarlarından" sınırlı geçişlerini açıklayan Fe atomları arasındaki karşılık gelen gözenekleri aşıyor. Süreçlerde oluşan727˚С. üzerinde artan ısı ile ferrit ve perlitin sıcaklık dönüşümleri
Demir-karbon alaşımları tablosu
Deneysel olarak oluşturulmuş, demir-sementit durum diyagramı adı verilen bir grafik, çelik ve dökme demirlerdeki dönüşümler için tüm olası seçeneklerin açık bir gösterimidir. Alaşımdaki belirli bir miktar karbon için belirli sıcaklık değerleri, ısıtma veya soğutma işlemleri sırasında önemli yapısal değişikliklerin meydana geldiği kritik noktaları oluşturur, ayrıca kritik çizgiler oluşturur.
Ac3 ve Acm noktalarını içeren GSE çizgisi, ısı seviyeleri arttıkça karbon çözünürlüğü seviyesini temsil eder.
| Östenitte sıcaklığa karşı karbon çözünürlüğü tablosu | |||||
| Sıcaklık, ˚C | 900 | 850 | 727 | 900 | 1147 |
| C'nin östenit içindeki yaklaşık çözünürlüğü, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
Eğitimin özellikleri
Östenit, çelik ısıtıldığında oluşan bir yapıdır. Kritik sıcaklığa ulaşıldığında perlit ve ferrit ayrılmaz bir madde oluşturur.
Isıtma seçenekleri:
- Tek tip, gerekli değere ulaşılana kadar, kısa pozlama,soğutma. Alaşımın özelliklerine bağlı olarak, östenit tamamen oluşturulabilir veya kısmen oluşturulabilir.
- Sıcaklığın yavaş artması, saf ostenit elde etmek için ulaşılan ısı seviyesinin uzun süre korunması.
Ortaya çıkan ısıtılan malzemenin yanı sıra soğutma sonucunda gerçekleşecek olan özellikleri. Çoğu, elde edilen ısı seviyesine bağlıdır. Aşırı ısınmayı veya aşırı ısınmayı önlemek önemlidir.
Mikroyapı ve özellikler
Demir-karbon alaşımlarının karakteristik fazlarının her biri, kendi kafes ve tane yapısına sahiptir. Ostenitin yapısı, hem sivri hem de pul pula yakın şekillere sahip lamellidir. γ-demirde karbonun tamamen çözünmesiyle, taneler koyu sementit kapanımları olmaksızın hafif bir şekle sahiptir.
Sertlik 170-220 HB'dir. Termal ve elektriksel iletkenlik, ferritinkinden daha düşük bir büyüklük sırasıdır. Manyetik özellik yok.
Soğutma çeşitleri ve hızı, "soğuk" durumun çeşitli modifikasyonlarının oluşmasına yol açar: martensit, beynit, troostit, sorbit, perlit. Benzer iğneli bir yapıya sahiptirler, ancak partikül dağılımı, tane boyutu ve sementit partikülleri bakımından farklılık gösterirler.
Soğutmanın ostenit üzerindeki etkisi
Östenitin ayrışması aynı kritik noktalarda gerçekleşir. Etkinliği aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
- Soğutma hızı. Karbon kapanımlarının doğasını, tanelerin oluşumunu, nihai oluşumunu etkiler.mikroyapı ve özellikleri. Soğutma sıvısı olarak kullanılan ortama bağlıdır.
- Ayrışma aşamalarından birinde izotermal bir bileşenin varlığı - belirli bir sıcaklık seviyesine indirildiğinde, belirli bir süre boyunca sabit ısı korunur, ardından hızlı soğutma devam eder veya bir ısıtma cihazı (fırın).
Böylece, ostenitin sürekli ve izotermal dönüşümü ayırt edilir.
Dönüşümlerin karakterinin özellikleri. Grafik
Sıcaklık değişiminin derecesine bağlı olarak zaman aralığında metalin mikro yapısındaki değişikliklerin doğasını gösteren C-şekilli grafik - bu ostenit dönüşüm diyagramıdır. Gerçek soğutma süreklidir. Zorla ısı tutmanın yalnızca bazı aşamaları mümkündür. Grafik, izotermal koşulları açıklar.
Karakter yayılma ve yayılmama olabilir.
Standart ısı az altma oranlarında, östenit tanesi difüzyonla değişir. Termodinamik kararsızlık bölgesinde atomlar kendi aralarında hareket etmeye başlar. Demir kafese nüfuz etmek için zamanı olmayanlar sementit kapanımları oluşturur. Kristallerinden salınan komşu karbon parçacıkları ile birleştirilirler. Çürüyen tanelerin sınırlarında sementit oluşur. Saflaştırılmış ferrit kristalleri, karşılık gelen plakaları oluşturur. Dağınık bir yapı oluşur - boyutu ve konsantrasyonu soğutma hızına ve içeriğe bağlı olan bir tanecik karışımıalaşım karbon. Perlit ve ara fazları da oluşur: sorbit, troostit, beynit.
Önemli sıcaklık düşüş oranlarında, östenitin ayrışması bir difüzyon karakterine sahip değildir. Tüm atomların konumlarını değiştirmeden aynı anda bir düzlemde yer değiştirdiği karmaşık kristal bozulmaları meydana gelir. Difüzyon eksikliği martenzitin çekirdeklenmesine katkıda bulunur.
Sertleşmenin östenitin bozunma özellikleri üzerindeki etkisi. Martenzit
Sertleştirme, özü Ac3 ve Acm kritik noktalarının üzerindeki yüksek sıcaklıklara hızlı ısıtma olan bir tür ısıl işlemdir., ardından hızlı soğutma. Sıcaklık, su yardımıyla saniyede 200˚С'den daha fazla bir oranda düşürülürse, martensit adı verilen katı bir iğnemsi faz oluşur.
α tipi bir kristal kafes ile karbonun demire nüfuz etmesinin aşırı doymuş katı bir çözeltisidir. Atomların güçlü yer değiştirmeleri nedeniyle bozulur ve sertleşmenin nedeni olan dörtgen bir kafes oluşturur. Oluşan yapı daha büyük bir hacme sahiptir. Sonuç olarak, düzlemle sınırlanan kristaller sıkıştırılır, iğne benzeri plakalar doğar.
Martenzit güçlü ve çok serttir (700-750 HB). Yalnızca yüksek hızlı su vermenin bir sonucu olarak oluşturulmuştur.
Sertleştirme. Difüzyon yapıları
Östenit, beynit, troostit, sorbit ve perlitin yapay olarak üretilebildiği bir oluşumdur. Sertleşmenin soğuması meydana gelirsedaha düşük hızlarda, difüzyon dönüşümleri gerçekleştirilir, mekanizmaları yukarıda açıklanmıştır.
Troostite, yüksek derecede dispersiyon ile karakterize edilen perlittir. Isı saniyede 100˚С düştüğünde oluşur. Tüm düzleme çok sayıda küçük ferrit ve sementit taneleri dağılmıştır. “Sertleştirilmiş” sementit, katmanlı bir form ile karakterize edilir ve müteakip tavlama sonucunda elde edilen troostit, granül bir görselleştirmeye sahiptir. Sertlik - 600-650 HB.
Bainit, yüksek karbonlu ferrit ve sementit kristallerinin daha da dağılmış bir karışımı olan bir ara fazdır. Mekanik ve teknolojik özellikler açısından martensitten daha düşüktür, ancak troostiti aşar. Difüzyonun imkansız olduğu sıcaklık aralıklarında oluşur ve kristal yapının martenzitik yapıya dönüşmesi için sıkıştırma ve hareket kuvvetleri yeterli değildir.
Sorbitol, saniyede 10˚С hızında soğutulduğunda iri iğne benzeri perlit fazları çeşididir. Mekanik özellikler perlit ve troostit arasında orta düzeydedir.
Perlit, taneli veya katmanlı olabilen ferrit ve sementit tanelerinin birleşimidir. Saniyede 1˚C soğutma hızıyla ostenitin düzgün bozunması sonucu oluşur.
Beitit ve troostit daha çok sertleştirme yapıları ile ilgiliyken, özellikleri tanelerin şeklini ve boyutlarını belirleyen tavlama, tavlama ve normalizasyon sırasında sorbit ve perlit de oluşabilir.
tavlamanın etkisiostenit bozunma özellikleri
Pratik olarak tüm tavlama ve normalleştirme türleri, ostenitin karşılıklı dönüşümüne dayanır. Ötektoid altı çeliklere tam ve eksik tavlama uygulanır. Parçalar, sırasıyla Ac3 ve Ac1 kritik noktalarının üzerinde fırında ısıtılır. İlk tip, tam dönüşüm sağlayan uzun bir bekletme periyodunun varlığı ile karakterize edilir: ferrit-ostenit ve perlit-ostenit. Bunu, fırın içinde iş parçalarının yavaş soğuması takip eder. Çıkışta, iç gerilimler olmadan, plastik ve dayanıklı, ince dağılmış bir ferrit ve perlit karışımı elde edilir. Eksik tavlama daha az enerji yoğundur ve yalnızca perlitin yapısını değiştirerek ferriti neredeyse hiç değiştirmeden bırakır. Normalleştirme, daha yüksek bir sıcaklık düşüşü hızı, ancak aynı zamanda çıkışta daha kaba ve daha az plastik bir yapı anlamına gelir. %0,8 ila %1,3 karbon içeriğine sahip çelik alaşımlar için, normalizasyonun bir parçası olarak soğutma üzerine bozunma şu yönde gerçekleşir: östenit-perlit ve östenit-sementit.
Yapısal dönüşümlere dayalı bir diğer ısıl işlem türü homojenleştirmedir. Büyük parçalar için geçerlidir. 1000-1200 ° C sıcaklıklarda östenitik kaba taneli durumun mutlak olarak elde edilmesini ve fırında 15 saate kadar maruz kalmayı ifade eder. İzotermal süreçler, metal yapıların eşitlenmesine yardımcı olan yavaş soğutma ile devam eder.
İzotermal tavlama
Anlamayı kolaylaştırmak için metali etkilemek için listelenen yöntemlerin her biriostenitin izotermal dönüşümü olarak kabul edilir. Bununla birlikte, her biri yalnızca belirli bir aşamada karakteristik özelliklere sahiptir. Gerçekte, değişiklikler, hızı sonucu belirleyen, ısıda sabit bir düşüşle gerçekleşir.
İdeal koşullara en yakın yöntemlerden biri izotermal tavlamadır. Özü ayrıca, tüm yapıların ostenite tamamen ayrışmasına kadar ısıtma ve tutmadan oluşur. Soğutma, daha yavaş, daha uzun ve termal olarak daha kararlı bir ayrışmaya katkıda bulunan birkaç aşamada gerçekleştirilir.
- Ac noktasının altında 100˚C'ye hızlı sıcaklık düşüşü1.
- Fırına yerleştirerek elde edilen değerin, ferrit-perlit fazlarının oluşum süreçleri tamamlanana kadar uzun süre zorla tutulması.
- Durgun havada soğutma.
Yöntem, soğutulmuş durumda artık östenit varlığı ile karakterize edilen alaşımlı çeliklere de uygulanabilir.
Tutulan östenit ve östenitik çelikler
Bazen, kalan östenit olduğunda eksik bozunma mümkündür. Bu, aşağıdaki durumlarda olabilir:
- Tam bozulma meydana gelmediğinde çok hızlı soğutma. Beynit veya martenzitin yapısal bir bileşenidir.
- Östenitik dağılmış dönüşüm işlemlerinin karmaşık olduğu yüksek karbonlu veya düşük alaşımlı çelik. Homojenizasyon veya izotermal tavlama gibi özel ısıl işlem yöntemleri gerektirir.
Yüksek alaşımlı için -açıklanan dönüşümlerin hiçbir süreci yoktur. Çeliğin nikel, manganez, krom ile alaşımlanması, ek etkiler gerektirmeyen ana güçlü yapı olarak östenit oluşumuna katkıda bulunur. Östenitik çelikler, yüksek mukavemet, korozyon direnci ve ısı direnci, ısı direnci ve zorlu agresif çalışma koşullarına direnç ile karakterize edilir.
Östenit, oluşumu olmadan çeliğin yüksek sıcaklıkta ısıtılması mümkün olmayan ve mekanik ve teknolojik özellikleri iyileştirmek için ısıl işleminin hemen hemen tüm yöntemlerinde yer alan bir yapıdır.