Hypoeutectoid staal: struktuur, eienskappe, produksie en toepassing

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Die gebruik van koolstofstaal is wydverspreid in konstruksie en nywerheid. Die groep van sogenaamde tegniese yster het baie voordele wat lei tot verhoogde prestasie van finale produkte en strukture. Saam met die optimum eienskappe van sterkte en weerstand teen spanning, word hierdie legerings ook deur buigsame dinamiese eienskappe onderskei. Veral hipoeutektoïede staal, wat ook 'n aansienlike persentasie koolstofmengsels bevat, word gewaardeer vir sy hoë rekbaarheid. Maar dit is nie al die voordele van hierdie verskeidenheid hoësterkte-yster nie.

Algemene inligting oor die legering

'n Kenmerkende kenmerk van staal is die teenwoordigheid van spesiale gelegeerde onsuiwerhede en koolstof in die struktuur. Eintlik word die hipoeutektoïede legering bepaal deur die koolstofinhoud. Hier is dit belangrik om te onderskei tussen klassieke eutectoid en ledeburite staal, wat baie in gemeen het met die beskryfde verskeidenheid van tegniese yster. As ons die strukturele klas staal oorweeg, sal die hipoeutektoïede legering na eutektoïede verwys, maar wat gelegeerde ferriete en perliete bevat. Die fundamentele verskil van hipereutektoïede is die vlak van koolstof onder 0,8%. Dit oorskryaanwyser stel ons in staat om staal as volwaardige eutektoïede te klassifiseer. Op een of ander manier is die teenoorgestelde van die hipoeutektoïed die hipereutektoïede staal, wat benewens perliet ook sekondêre onsuiwerhede van karbiede bevat. Daar is dus twee hooffaktore wat dit moontlik maak om hipoeutektoïede legerings van die algemene groep eutektoïede te onderskei. Eerstens is dit 'n relatief klein koolstofinhoud, en tweedens is dit 'n spesiale stel onsuiwerhede, waarvan die basis ferriet is.

Produksietegnologie

Die algemene tegnologiese proses vir die vervaardiging van hipoeutektoïede staal is soortgelyk aan die vervaardiging van ander legerings. Dit wil sê, ongeveer dieselfde tegnieke word gebruik, maar in verskillende konfigurasies. Hipoeutectoid staal vereis spesiale aandag in terme van die verkryging van sy spesifieke struktuur. Hiervoor word 'n tegnologie gebruik om die ontbinding van austeniet teen die agtergrond van verkoeling te verseker. Op sy beurt is austeniet 'n gekombineerde mengsel, insluitend dieselfde ferriet en perliet. Deur die intensiteit van verhitting en verkoeling te reguleer, kan tegnoloë die verspreiding van hierdie bymiddel beheer, wat uiteindelik die vorming van sekere prestasie-eienskappe van die materiaal beïnvloed.

Die koolstof wat deur perliet verskaf word, bly egter dieselfde. Alhoewel daaropvolgende uitgloeiing die vorming van die mikrostruktuur kan regstel, sal die koolstofinhoud in die reeks van 0,8% wees. 'n Verpligte stadium in die proses van staalstruktuurvorming is normalisering. Hierdie prosedure is nodig vir fraksionele optimalisering van korrels van dieselfdeausteniet. Met ander woorde, ferriet- en perlietdeeltjies word tot optimale groottes verminder, wat die tegniese en fisiese werkverrigting van die staal verder verbeter. Dit is 'n komplekse proses waarin baie afhang van die kwaliteit van die verwarmingsregulering. As die temperatuurregime oorskry word, kan die teenoorgestelde effek moontlik wees - 'n toename in austenietkorrels.

Staaluitgloeiing

Die gebruik van verskeie uitgloeimetodes word beoefen. Daar is 'n fundamentele verskil tussen volle en gedeeltelike uitgloeiingstegnieke. In die eerste geval word die austeniet intensief verhit tot 'n kritieke temperatuur, waarna normalisering deur middel van verkoeling uitgevoer word. Dit is waar die ontbinding van austeniet plaasvind. As 'n reël word volledige uitgloeiing van staal uitgevoer in die modus van 700-800 °C. Hittebehandeling op hierdie vlak aktiveer net die prosesse van verval van ferrietelemente. Die verkoelingstempo kan ook aangepas word, byvoorbeeld oondpersoneel kan die kamerdeur bedien deur dit toe of oop te maak. Die nuutste modelle van isotermiese oonde in outomatiese modus kan stadige verkoeling in ooreenstemming met 'n gegewe program uitvoer.

Wat onvolledige uitgloeiing betref, dit word vervaardig deur verhitting met 'n temperatuur bo 800 °C. Daar is egter ernstige beperkings op die tyd om die kritieke temperatuur effek te hou. Om hierdie rede vind onvolledige uitgloeiing plaas, waardeur die ferriet nie verdwyn nie. Gevolglik word baie tekortkominge in die struktuur van die toekomstige materiaal nie uitgeskakel nie. Hoekom is sulke uitgloeiing van staal nodig as dit nie die fisiese verbeter niekwaliteit? Trouens, dit is onvolledige hittebehandeling wat jou toelaat om 'n sagte struktuur te handhaaf. Die eindmateriaal word dalk nie in elke toepassing spesifiek vir koolstofstaal per se benodig nie, maar sal maklike bewerking moontlik maak. Die sagte pro-eutektoïede legering is maklik om te sny en goedkoper om te vervaardig.

Allooi-normalisering

Na afvuur kom die prosedures van verhoogde hittebehandeling aan die beurt. Daar is bedrywighede van normalisering en verhitting. In beide gevalle praat ons van 'n termiese effek op die werkstuk, waarteen die temperatuur 1000 °C kan oorskry. Maar op sigself vind die normalisering van hipoeutektoïede staal plaas na die voltooiing van hittebehandeling. Op hierdie stadium begin afkoeling onder toestande van stil lug, waartydens blootstelling plaasvind tot die volledige vorming van fynkorrelige austeniet. Dit wil sê, verhitting is 'n soort voorbereidende operasie voordat die legering in 'n genormaliseerde toestand gebring word. As ons praat oor spesifieke strukturele veranderinge, word dit meestal uitgedruk in 'n afname in die grootte van ferriet en perliet, sowel as in 'n toename in hul hardheid. Die sterkte-eienskappe van die deeltjies word verhoog in vergelyking met dié wat deur uitgloeiprosedures bereik word.

Na normalisering kan nog 'n lang blootstelling verhittingsprosedure volg. Die werkstuk word dan afgekoel, en hierdie stap kan op verskillende maniere uitgevoer word. Die finale hipoeutektoïede staal word óf in lug óf in verkryoonde wat stadig afkoel. Soos die praktyk toon, word die hoogste geh alte legering gevorm deur die volle tegnologie van normalisering te gebruik.

Die effek van temperatuur op die struktuur van die legering

Die ingryping van temperatuur in die proses van vorming van die staalstruktuur begin vanaf die oomblik van transformasie van die ferritiese-sementietmassa in austeniet. Met ander woorde, perliet gaan oor in 'n toestand van 'n funksionele mengsel, wat deels die basis word vir die vorming van hoësterkte staal. In die volgende stadium van termiese behandeling raak die geharde staal van oortollige ferriet ontslae. Soos reeds opgemerk, word dit nie altyd heeltemal uitgeskakel nie, soos in die geval van onvolledige uitgloeiing. Maar die klassieke hipoeutektoïede legering behels steeds die uitskakeling van hierdie austenietkomponent. In die volgende stadium is die bestaande samestelling reeds geoptimaliseer met die verwagting om 'n geoptimaliseerde struktuur te vorm. Dit wil sê, daar is 'n afname in die deeltjies van die legering met die verkryging van verhoogde sterkte-eienskappe.

Isotermiese transformasie met 'n onderverkoelde mengsel van austeniete kan in verskillende modusse uitgevoer word en die temperatuurvlak is net een van die parameters wat deur die tegnoloog beheer word. Piekintervalle van termiese blootstelling, verkoelingstempo, ens wissel ook Afhangende van die gekose normaliseringsmodus word geharde staal verkry met sekere tegniese en fisiese eienskappe. Dit is in hierdie stadium dat dit ook moontlik is om spesiale operasionele eienskappe in te stel. 'n Treffende voorbeeld is 'n legering met 'n sagte struktuur, verkry met die doel van doeltreffende verdere verwerking. Maar meestalvervaardigers fokus steeds op die behoeftes van die eindverbruiker en sy vereistes vir die belangrikste tegniese en operasionele eienskappe van die metaal.

Struktuur van staal

Die normaliseringsmodus by 'n temperatuur van 700 °C veroorsaak die vorming van 'n struktuur waarin die korrels van ferriete en perliete die basis sal vorm. Terloops, hipereutektoïede staal het sementiet in hul struktuur in plaas van ferriet. By kamertemperatuur, in die normale toestand, word die inhoud van oortollige ferriet ook opgemerk, hoewel hierdie deel tot die minimum beperk word namate koolstof toeneem. Dit is belangrik om te beklemtoon dat die struktuur van staal tot 'n klein mate afhang van die koolstofinhoud. Dit beïnvloed feitlik nie die gedrag van die hoofkomponente tydens dieselfde verhitting nie, en byna alles is in perliet gekonsentreer. Eintlik kan perliet gebruik word om die vlak van koolstofmengsel-inhoud te bepaal - as 'n reël is dit 'n onbeduidende waarde.

Nog 'n strukturele nuanse is ook interessant. Die feit is dat perliet- en ferrietdeeltjies dieselfde soortlike gewig het. Dit beteken dat jy deur die hoeveelheid van een van hierdie komponente in die totale massa kan uitvind wat die totale oppervlakte dit beslaan. So word mikroseksie-oppervlaktes bestudeer. Afhangende van die modus waarin die hipoeutektoïede staal verhit is, word die fraksionele parameters van austenietdeeltjies ook gevorm. Maar dit gebeur amper in 'n individuele formaat met die vorming van unieke waardes - 'n ander ding is dat die limiete vir verskeie aanwysers standaard bly.

Eienskappe van hipoeutektoïede staal

Hierdie metaal behoorttot laekoolstofstaal, dus moet jy nie spesiale prestasie daarvan verwag nie. Dit is genoeg om te sê dat in terme van sterkte-eienskappe, hierdie legering aansienlik minderwaardig is as eutektoïede. Dit is as gevolg van verskille in struktuur. Die feit is dat die hipoeutektoïede klas staal met die inhoud van oortollige ferriete minderwaardig in sterkte is as analoë wat sementiet in die strukturele stel het. Deels om hierdie rede beveel tegnoloë aan om legerings vir die konstruksiebedryf te gebruik, in die vervaardiging waarvan die afvuuroperasie met die verplasing van ferriete tot die maksimum geïmplementeer is.

As ons praat oor die positiewe uitsonderlike eienskappe van hierdie materiaal, dan is dit plastisiteit, weerstand teen natuurlike biologiese prosesse van vernietiging, ens. Terselfdertyd kan verharding van hipo-eutektoïede staal 'n aantal bykomende eienskappe by die metaal. Dit kan byvoorbeeld beide verhoogde termiese weerstand en die afwesigheid van 'n geneigdheid tot korrosieprosesse wees, sowel as 'n hele reeks beskermende eienskappe inherent aan konvensionele lae-koolstoflegerings.

Aansoekgebiede

Ondanks 'n effense afname in sterkte-eienskappe as gevolg van die feit dat die metaal aan die klas ferritiese staal behoort, is hierdie materiaal algemeen in verskillende gebiede. Byvoorbeeld, in meganiese ingenieurswese word onderdele wat van hipoeutektoïede staal gemaak is, gebruik. Nog 'n ding is dat hoë grade van legerings gebruik word, in die vervaardiging waarvan gevorderde tegnologieë van vuur en normalisering gebruik is. Die struktuur van hipoeutektoïede staal met 'n verminderde ferrietinhoud is ook redeliklaat die gebruik van metaal toe in die vervaardiging van boustrukture. Verder, die bekostigbare koste van sommige staal grade van hierdie tipe laat jou toe om op aansienlike besparings te reken. Soms, in die vervaardiging van boumateriaal en staalmodules, is verhoogde sterkte glad nie nodig nie, maar slytasieweerstand en elastisiteit is nodig. In sulke gevalle is die gebruik van hipoeutektoïede legerings geregverdig.

Production

Baie ondernemings is besig met die vervaardiging, voorbereiding en vervaardiging van hipo-eutektoïede metaal in Rusland. Byvoorbeeld, die Oeral-nie-ysterhoudende metaalaanleg (UZTSM) produseer verskeie staalgrade van hierdie tipe gelyktydig, wat die verbruiker verskillende stelle tegniese en fisiese eienskappe bied. Die Oeral-staalaanleg vervaardig ferritiese staal, wat hoëgeh alte-gelegeerde komponente insluit. Daarbenewens is spesiale legeringsmodifikasies in die assortiment beskikbaar, insluitend hittebestande, hoëchroom- en vlekvrye metale.

Metalloinvest kan ook onder die grootste produsente uitgesonder word. By die fasiliteite van hierdie maatskappy word strukturele staal met 'n hipoeutektoïede struktuur vervaardig, ontwerp vir gebruik in konstruksie. Op die oomblik werk die staalaanleg van die onderneming volgens nuwe standaarde, wat dit moontlik maak om die swak punt van ferrietlegerings - die sterkte-aanwyser - te verbeter. Die maatskappy se tegnoloë werk veral daaraan om die spanningsintensiteitsfaktor te verhoog, om die impaksterkte en vermoeiingsweerstand van die materiaal te optimaliseer. Dit stel ons in staat om byna universele legerings aan te bied.

Gevolgtrekking

Daar is verskeie tegniese en operasionele eienskappe van industriële en boumetale wat as basies beskou word en gereeld verbeter word. Soos ontwerpe en tegnologiese prosesse egter meer kompleks word, ontstaan nuwe vereistes vir die elementbasis ook. In hierdie verband manifesteer hipoeutektoïede staal homself duidelik, waarin verskillende prestasie-eienskappe gekonsentreer is. Die gebruik van hierdie metaal is nie geregverdig in gevalle waar 'n onderdeel met verskeie ultrahoë werkverrigting nodig is nie, maar in situasies waar spesiale atipiese stelle verskillende eienskappe benodig word. In hierdie geval is die metaal 'n voorbeeld van die kombinasie van buigsaamheid en rekbaarheid met optimale slagweerstand en die basiese beskermende eienskappe wat in die meeste koolstoflegerings voorkom.