Болатты термиялық өңдеу оның құрылымы мен қасиеттеріне әсер етудің ең күшті механизмі болып табылады. Ол температуралар ойынына байланысты кристалдық торларды модификациялауға негізделген. Темір-көміртекті қорытпада әртүрлі жағдайларда феррит, перлит, цементит және аустенит болуы мүмкін. Соңғысы болаттағы барлық термиялық түрлендірулерде үлкен рөл атқарады.
Анықтама
Болат – темір мен көміртектің қорытпасы, оның құрамындағы көміртегі теориялық тұрғыдан 2,14%-ға дейін, бірақ технологиялық тұрғыдан ол 1,3%-дан аспайтын мөлшерде болады. Тиісінше, онда сыртқы әсерлердің әсерінен пайда болатын барлық құрылымдар да қорытпалардың сорттары болып табылады.
Теория олардың бар болуын 4 нұсқада ұсынады: енетін қатты ерітінді, ерекше қатты ерітінді, дәндердің механикалық қоспасы немесе химиялық қосылыс.
Аустенит – γ деп аталатын темірдің бет-центрлік текше кристалдық торына көміртегі атомының енуінің қатты ерітіндісі. Темірдің γ-торының қуысына көміртек атомы енгізіледі. Оның өлшемдері Fe атомдары арасындағы сәйкес кеуектерден асып түседі, бұл олардың негізгі құрылымның «қабырғалары» арқылы шектеулі өтуін түсіндіреді. Процестерде қалыптасадыферрит пен перлиттің 727˚С жоғары температурадағы температуралық түрленулері.
Темір-көміртекті қорытпалар кестесі
Тәжірибе арқылы құрастырылған темір-цементит күй диаграммасы деп аталатын график болаттар мен шойындардағы түрлендірулердің барлық мүмкін нұсқаларының айқын көрінісі болып табылады. Қорытпадағы көміртектің белгілі бір мөлшері үшін арнайы температура мәндері қыздыру немесе салқындату процестері кезінде маңызды құрылымдық өзгерістер орын алатын сыни нүктелерді құрайды, сонымен қатар олар сыни сызықтарды құрайды.
Ac3 және Acm нүктелерін қамтитын GSE сызығы жылу деңгейі жоғарылаған сайын көміртегі ерігіштігінің деңгейін білдіреді.
| Температураға қатысты аустениттегі көміртегінің ерігіштігінің кестесі | |||||
| Температура, ˚C | 900 | 850 | 727 | 900 | 1147 |
| С-ның аустениттегі шамамен ерігіштігі, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
Білім беру ерекшеліктері
Аустенит - болатты қыздырған кезде пайда болатын құрылым. Критикалық температураға жеткенде перлит пен феррит интегралды зат түзеді.
Қызу опциялары:
- Біркелкі, қажетті мәнге жеткенше, қысқа экспозиция,салқындату. Қорытпаның сипаттамаларына байланысты аустенит толық немесе жартылай түзілуі мүмкін.
- Температураның баяу көтерілуі, таза аустенит алу үшін жылудың жеткен деңгейін ұзақ уақыт сақтау.
Алынған қыздырылған материалдың, сондай-ақ салқындату нәтижесінде болатын қасиеттері. Көп нәрсе қол жеткізілген жылу деңгейіне байланысты. Қызып кетудің немесе қызып кетудің алдын алу маңызды.
Микроқұрылымы және қасиеттері
Темір-көміртекті қорытпаларға тән фазалардың әрқайсысының торлар мен дәндердің өзіндік құрылымы бар. Аустениттің құрылымы қабыршақ тәрізді, пішіні ұшты және қабыршақтыға жақын. γ-темірде көміртегі толық еріген кезде дәндер қара цементит қосындылары жоқ ақшыл пішінге ие болады.
Қаттылық 170-220 HB. Жылу және электр өткізгіштік ферриттікінен төмен дәрежеде. Магниттік қасиеттер жоқ.
Суытудың нұсқалары және оның жылдамдығы «суық» күйдің әртүрлі модификацияларының қалыптасуына әкеледі: мартенсит, бейнит, троостит, сорбит, перлит. Олардың ұқсас құрылымы бар, бірақ бөлшектердің дисперсиясы, түйір өлшемі және цементит бөлшектері бойынша ерекшеленеді.
Суытудың аустенитке әсері
Аустениттің ыдырауы бірдей критикалық нүктелерде жүреді. Оның тиімділігі келесі факторларға байланысты:
- Суыту жылдамдығы. Көміртекті қосындылардың табиғатына, дәндердің түзілуіне, түпкілікті қалыптасуына әсер етедімикроқұрылымы және оның қасиеттері. Салқындату сұйықтығы ретінде пайдаланылатын ортаға байланысты.
- Ыдырау кезеңдерінің бірінде изотермиялық компоненттің болуы - белгілі бір температура деңгейіне дейін төмендетілгенде, тұрақты жылу белгілі бір уақыт аралығында сақталады, содан кейін жылдам салқындату жалғасады немесе ол бір мезгілде пайда болады. жылыту құрылғысы (пеш).
Осылайша аустениттің үздіксіз және изотермиялық түрленуі ажыратылады.
Трансформациялар сипатының ерекшеліктері. Диаграмма
С-тәрізді график, температураның өзгеру дәрежесіне байланысты уақыт аралығында металдың микроқұрылымының өзгеру сипатын бейнелейді - бұл аустенит түрлендіру диаграммасы. Нағыз салқындату үздіксіз. Ыстықты мәжбүрлі ұстаудың кейбір фазалары ғана мүмкін. График изотермиялық жағдайларды сипаттайды.
Таңба диффузиялық және диффузиялық емес болуы мүмкін.
Жылуды азайтудың стандартты жылдамдықтарында аустенит түйіршіктері диффузия арқылы өзгереді. Термодинамикалық тұрақсыздық аймағында атомдар өзара қозғала бастайды. Темір торға еніп үлгермейтіндер цементит қосындыларын құрайды. Олар кристалдарынан бөлінген көрші көміртек бөлшектерімен қосылады. Цементит шіріген дәндердің шекарасында түзіледі. Тазартылған феррит кристалдары сәйкес пластиналарды құрайды. Дисперстік құрылым түзіледі - мөлшері мен концентрациясы салқындату жылдамдығына және мазмұнына байланысты дәндердің қоспасы.көміртегі қорытпасы. Перлит және оның аралық фазалары да түзіледі: сорбит, троостит, бейнит.
Температураның айтарлықтай төмендеуі кезінде аустениттің ыдырауы диффузиялық сипатқа ие болмайды. Кристалдардың күрделі бұрмаланулары пайда болады, олардың ішінде барлық атомдар бір мезгілде орналасуын өзгертпестен жазықтықта орын ауыстырады. Диффузияның болмауы мартенсит нуклеациясына ықпал етеді.
Аустениттің ыдырау сипаттамасына қатаюдың әсері. Мартенсит
Қаттыландыру – термиялық өңдеудің бір түрі, оның мәні Ac3 және Acm сыни нүктелерінен жоғары жоғары температураға дейін жылдам қыздыру болып табылады., одан кейін жылдам салқындату. Температураны судың көмегімен секундына 200˚С жоғары жылдамдықпен төмендетсе, онда мартенсит деп аталатын қатты ацикулярлық фаза пайда болады.
Бұл көміртектің α типті кристалдық торы бар темірге енуінің аса қаныққан қатты ерітіндісі. Атомдардың күшті орын ауыстыруларына байланысты ол бұрмаланып, қатаюдың себебі болып табылатын тетрагональды тор түзеді. Қалыптасқан құрылым үлкен көлемге ие. Нәтижесінде жазықтықпен шектелген кристалдар қысылып, ине тәрізді пластиналар пайда болады.
Мартенсит күшті және өте қатты (700-750 HB). Тек жоғары жылдамдықтағы сөндіру нәтижесінде пайда болды.
Қаттылау. Диффузия құрылымдары
Аустенит - жасанды жолмен бейнит, троостит, сорбит және перлит алуға болатын қабат. Егер қатаюдың салқындауы орын алсатөмен жылдамдықтар, диффузиялық түрлендірулер жүзеге асырылады, олардың механизмі жоғарыда сипатталған.
Троостит - дисперсияның жоғары дәрежесімен сипатталатын перлит. Ол жылу секундына 100˚С төмендегенде пайда болады. Феррит пен цементиттің ұсақ түйіршіктерінің үлкен саны бүкіл жазықтықта таралған. «Қатты» цементит пластинкалы пішінмен сипатталады, ал кейінгі шынықтыру нәтижесінде алынған троостит түйіршікті визуализацияға ие. Қаттылық - 600-650 HB.
Бейнит – аралық фаза, ол жоғары көміртекті феррит пен цементит кристалдарының одан да дисперсті қоспасы. Механикалық және технологиялық қасиеттері бойынша мартенситтен төмен, бірақ трооститтен асып түседі. Ол диффузия мүмкін болмаған кезде температура диапазонында қалыптасады, ал кристалдық құрылымның мартенситтіге айналуы үшін қысу және қозғалыс күштері жеткіліксіз.
Сорбитол - секундына 10˚С жылдамдықпен салқындатылған кезде перлит фазаларының өрескел ине тәрізді алуан түрі. Механикалық қасиеттері перлит пен троостит арасында аралық.
Перлит – түйіршікті немесе пластиналы болуы мүмкін феррит пен цементит түйірлерінің қосындысы. Салқындату жылдамдығы секундына 1˚C аустениттің тегіс ыдырауы нәтижесінде пайда болды.
Бейтит пен троостит қатаю құрылымдарына көбірек қатысты, ал сорбит пен перлит шынықтыру, күйдіру және қалыпқа келтіру кезінде де түзілуі мүмкін, олардың ерекшеліктері дәндердің пішінін және олардың мөлшерін анықтайды.
Жандырудың әсеріаустенит ыдырау ерекшеліктері
Жаныландыру мен қалыпқа келтірудің іс жүзінде барлық түрлері аустениттің өзара трансформациясына негізделген. Гипоэвтектоидты болаттарға толық және толық емес күйдіру қолданылады. Бөлшектер пеште Ac3 және Ac1 сыни нүктелерінен жоғары қыздырылады. Бірінші түрі толық трансформацияны қамтамасыз ететін ұзақ ұстау кезеңінің болуымен сипатталады: феррит-аустенит және перлит-аустенит. Бұдан кейін пештегі дайындамаларды баяу салқындату жүреді. Шығу кезінде феррит пен перлиттің ұсақ дисперсті қоспасы алынады, ішкі кернеусіз, пластикалық және берік. Толық емес күйдіру энергияны аз қажет етеді және тек перлит құрылымын өзгертеді, ферритті іс жүзінде өзгеріссіз қалдырады. Нормализация температураның төмендеуінің жоғары жылдамдығын білдіреді, сонымен қатар шығу кезінде дөрекі және аз пластикалық құрылымды білдіреді. Құрамында көміртегі 0,8-ден 1,3%-ға дейінгі болат қорытпалары үшін, салқындату кезінде нормалау бөлігі ретінде ыдырау келесі бағытта жүреді: аустенит-перлит және аустенит-цементит.
Құрылымдық өзгерістерге негізделген термиялық өңдеудің тағы бір түрі гомогенизация болып табылады. Ол үлкен бөліктерге қолданылады. Ол 1000-1200 ° C температурада аустениттік ірі түйіршікті күйге абсолютті жетуді және пеште 15 сағатқа дейін экспозицияны білдіреді. Изотермиялық процестер баяу салқындатумен жалғасады, бұл металл құрылымдарын тегістеуге көмектеседі.
Изотермиялық күйдіру
Түсінуді жеңілдету үшін металға әсер етудің аталған әдістерінің әрқайсысыаустениттің изотермиялық түрленуі ретінде қарастырылады. Дегенмен, олардың әрқайсысы белгілі бір кезеңде ғана өзіне тән белгілерге ие. Шындығында өзгерістер жылудың тұрақты төмендеуімен жүреді, оның жылдамдығы нәтижені анықтайды.
Идеалды жағдайларға ең жақын әдістердің бірі изотермиялық күйдіру болып табылады. Оның мәні сонымен қатар барлық құрылымдар аустенитке толық ыдырағанша қыздыру мен ұстаудан тұрады. Салқындату бірнеше кезеңде жүзеге асырылады, бұл баяу, ұзағырақ және термиялық тұрақты ыдырауға ықпал етеді.
- Температураның айнымалы нүктеден 100˚C төмен жылдам төмендеуі1.
- Феррит-перлит фазаларының түзілу процестері аяқталғанша қол жеткізілген мәнді (пешке қою арқылы) ұзақ уақыт мәжбүрлеп ұстау.
- Тынық ауада салқындату.
Әдіс салқындатылған күйде қалдық аустениттің болуымен сипатталатын легирленген болаттарға да қолданылады.
Ұстатылған аустенит және аустениттік болаттар
Кейде аустенит сақталған кезде толық емес ыдырау мүмкін. Бұл келесі жағдайларда орын алуы мүмкін:
- Толық ыдырау болмаған кезде тым жылдам салқындау. Бұл бейниттің немесе мартенситтің құрылымдық компоненті.
- Көміртекті жоғары немесе төмен легирленген болат, олар үшін аустениттік дисперсті түрлендіру процестері күрделі. Гомогенизация немесе изотермиялық күйдіру сияқты арнайы термиялық өңдеу әдістерін қажет етеді.
Жоғары легирленгендер үшін -сипатталған түрлендіру процестері жоқ. Болатты никельмен, марганецпен, хроммен легирлеу қосымша әсер етуді қажет етпейтін негізгі күшті құрылым ретінде аустениттің пайда болуына ықпал етеді. Аустенитті болаттар жоғары беріктігімен, коррозияға төзімділігімен және ыстыққа төзімділігімен, ыстыққа төзімділігімен және қиын агрессивті жұмыс жағдайларына төзімділігімен сипатталады.
Аустенит - түзілмей болатты жоғары температурада қыздыру мүмкін емес және механикалық және технологиялық қасиеттерін жақсарту мақсатында оны термиялық өңдеудің барлық дерлік әдістеріне қатысатын құрылым.