Болатты жылуулук менен иштетүү анын түзүлүшүнө жана касиеттерине таасир этүүчү эң күчтүү механизм болуп саналат. Ал температуранын оюнуна жараша кристалл торлордун модификацияларына негизделген. Темир-көмүртек эритмесинде ар кандай шарттарда феррит, перлит, цементит жана аустенит болушу мүмкүн. Акыркысы болоттун бардык термикалык трансформацияларында чоң роль ойнойт.
Аныктама
Болот – темир менен көмүртектин эритмеси, анын курамындагы көмүртектин мазмуну теориялык жактан 2,14%ке чейин, бирок технологиялык жактан колдонулуучу аны 1,3%дан көп эмес өлчөмдө камтыйт. Демек, сырткы таасирлердин таасири астында анда пайда болгон бардык структуралар да эритмелердин сорттору болуп саналат.
Теория алардын бар экенин 4 вариацияда көрсөтөт: өтүүчү катуу эритме, эксклюзивдүү катуу эритме, дандардын механикалык аралашмасы же химиялык кошулма.
Аустенит - γ деп аталган темирдин бет-центрдик куб кристалл торуна көмүртек атомунун киришинин катуу эритмеси. Көмүртек атому темирдин γ-торчасынын көңдөйүнө киргизилет. Анын өлчөмдөрү Fe атомдорунун ортосундагы тиешелүү тешикчелерден ашат, бул алардын негизги түзүлүштүн «дубалдары» аркылуу чектелген өтүшүн түшүндүрөт. процесстерде пайда болгонферриттин жана перлиттин температуранын 727˚С жогору көтөрүлүшү менен температуралык трансформациялары.
Темир-көмүртек эритмелеринин диаграммасы
Эксперименттик жол менен курулган темир-цементит абалынын диаграммасы деп аталган график болоттордогу жана чоюндардагы трансформациялардын бардык мүмкүн болгон варианттарынын ачык-айкын демонстрациясы болуп саналат. Эритмедеги көмүртектин белгилүү бир өлчөмү үчүн спецификалык температура маанилери ысытуу же муздатуу процесстеринде маанилүү структуралык өзгөрүүлөр болгон критикалык чекиттерди түзөт, ошондой эле критикалык сызыктарды түзөт.
Ac3 жана Acm чекиттерин камтыган GSE сызыгы жылуулук деңгээли жогорулаган сайын көмүртектин эригичтигинин деңгээлин билдирет.
| Температурага карата аустенитте көмүртектин эригичтигинин таблицасы | |||||
| Температура, ˚C | 900 | 850 | 727 | 900 | 1147 |
| Стин аустенитте болжолдуу эригичтиги, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
Билим берүүнүн өзгөчөлүктөрү
Аустенит – болот ысытылганда пайда болуучу түзүлүш. Критикалык температурага жеткенде перлит менен феррит интегралдык затты түзөт.
Жытуу параметрлери:
- Бирдиктүү, керектүү мааниге жеткенге чейин, кыска экспозиция,муздатуу. Эритменин өзгөчөлүктөрүнө жараша аустенит толук же жарым-жартылай түзүлүшү мүмкүн.
- Температуранын жай өсүшү, таза аустенитти алуу үчүн жылуулуктун жеткен деңгээлин узак убакыт бою кармап туруу.
Алынган ысытылган материалдын, ошондой эле муздатуу натыйжасында боло турган касиеттери. Көп нерсе жетишилген жылуулуктун деңгээлинен көз каранды. Ашыкча ысып кетүүнүн же ысып кетүүнүн алдын алуу маанилүү.
Микроструктура жана касиеттери
Темир-көмүртек эритмелерине мүнөздүү фазалардын ар бири торлордун жана дандардын өзүнүн түзүлүшүнө ээ. Аустениттин түзүлүшү аккулярдуу жана кабыкчага жакын формага ээ, пластинкалуу. γ-темирде көмүртектин толук эриши менен бүртүкчөлөр кара цементит кошулмалары жок ачык формага ээ.
Катуулугу 170-220 HB. Жылуулук жана электр өткөргүчтүгү ферриттикинен бир топ төмөн. Магниттик касиеттери жок.
Муздатуунун варианттары жана анын ылдамдыгы «муздак» абалынын ар кандай модификацияларынын пайда болушуна алып келет: мартенсит, бейнит, троостит, сорбит, перлит. Алардын окшош түзүлүшү бар, бирок бөлүкчөлөрдүн дисперсиясы, дан өлчөмү жана цементит бөлүкчөлөрү менен айырмаланат.
Муздатуунун аустенитке тийгизген таасири
Аустениттин ажыроосу ошол эле критикалык чекиттерде жүрөт. Анын натыйжалуулугу төмөнкү факторлорго көз каранды:
- Муздатуу ылдамдыгы. Көмүртек кошулмаларынын мүнөзүнө, бүртүкчөлөрдүн пайда болушуна, финалдын пайда болушуна таасир этетмикроструктура жана анын касиеттери. Муздаткыч катары колдонулган чөйрөгө жараша болот.
- Изотермикалык компоненттин ажыроо стадияларынын биринде болушу - белгилүү бир температура деңгээлине түшүргөндө, туруктуу жылуулук белгилүү убакытка чейин сакталат, андан кийин тез муздатуу уланат, же ал менен бирге пайда болот. жылытуу аппараты (меш).
Ошентип, аустениттин үзгүлтүксүз жана изотермиялык өзгөрүшү айырмаланат.
Трансформациялардын мүнөзүнүн өзгөчөлүктөрү. Диаграмма
С формасындагы график, температуранын өзгөрүү даражасына жараша убакыт аралыгында металлдын микроструктурасынын өзгөрүү мүнөзүн көрсөтөт - бул аустениттин трансформациясынын диаграммасы. Чыныгы муздатуу үзгүлтүксүз. Жылуулукту мажбурлап кармоонун кээ бир фазалары гана мүмкүн. График изотермикалык шарттарды сүрөттөйт.
Мүнөз диффузиялык жана диффузиялык эмес болушу мүмкүн.
Жылуулукту азайтуунун стандарттык темптеринде аустенит бүртүкчөлөрү диффузия жолу менен өзгөрөт. Термодинамикалык туруксуздук зонасында атомдор өз ара кыймылдай башташат. Темир тордун ичине кире албагандар цементит кошулмаларын түзөт. Аларга кристаллдарынан бөлүнүп чыккан коңшу көмүртек бөлүкчөлөрү кошулат. Цементит чириген дандардын чегинде пайда болот. Тазаланган феррит кристаллдары тиешелүү плиталарды түзөт. Дисперстүү структура түзүлөт - дандардын аралашмасы, алардын өлчөмү жана концентрациясы муздатуу ылдамдыгына жана мазмунуна жараша болот.эритме көмүртек. Перлит жана анын аралык фазалары да түзүлөт: сорбит, троостит, бейнит.
Температуранын олуттуу төмөндөшүндө аустениттин ажыроосу диффузиялык мүнөзгө ээ болбойт. Кристаллдардын татаал бурмалоолору пайда болот, анын ичинде бардык атомдор бир убакта алардын ордун өзгөртпөстөн бир тегиздикте орун алмашат. Диффузиянын жоктугу мартенситтин ядролук түзүлүшүнө өбөлгө түзөт.
Катуулануунун аустениттин ажыроо өзгөчөлүктөрүнө тийгизген таасири. Мартенсит
Катуулоо - бул жылуулук менен дарылоонун бир түрү, анын маңызы Ac3 жана Acm критикалык чекиттеринен жогору жогорку температурага чейин тез ысытуу болуп саналат., андан кийин тез муздатуу. Температураны суунун жардамы менен секундасына 200˚С ашык ылдамдыкта төмөндөтсө, анда мартенсит деп аталган катуу акцикулярдык фаза пайда болот.
Бул көмүртектин α тибиндеги кристалл торчосу менен темирге кирүүнүн өтө каныккан катуу эритмеси. Атомдордун күчтүү жылыштарынан улам ал бурмаланып, катып калууга себеп болгон тетрагоналдык торду түзөт. Түзүлгөн структура чоң көлөмгө ээ. Натыйжада, учак менен чектелген кристаллдар кысылып, ийне сымал плиталар пайда болот.
Мартенсит күчтүү жана абдан катуу (700-750 HB). Жогорку ылдамдыктагы өчүрүүнүн натыйжасында гана пайда болгон.
Катуу. Диффузия структуралары
Аустенит - бейнит, троостит, сорбит жана перлитти жасалма жол менен алууга боло турган формация. катуулануу муздатуу учурда пайда болсотөмөнкү ылдамдыктар, диффузиялык трансформациялар ишке ашырылат, алардын механизми жогоруда сүрөттөлгөн.
Троостит - бул перлит, ал дисперстүүлүктүн жогорку даражасы менен мүнөздөлөт. Ал жылуулук секундасына 100˚С төмөндөгөндө пайда болот. Феррит менен цементиттин көп сандагы майда дандары бүткүл тегиздикте таралган. «Катууланган» цементит пластинкалуу форма менен мүнөздөлөт, ал эми кийинки чымыркануунун натыйжасында алынган троостит гранулдуу визуализацияга ээ. Катуулугу - 600-650 HB.
Бейнит – орто фаза, ал жогорку көмүртектүү феррит менен цементиттин кристаллдарынын андан да дисперстүү аралашмасы. Механикалык жана технологиялык касиеттери боюнча мартенситтен төмөн, бирок трооститтен ашып кетет. Ал диффузия мүмкүн болбогон температуралык диапазондо түзүлөт, ал эми мартенситтикке айландыруу үчүн кристаллдык түзүлүштүн кысуу жана кыймылы жетишсиз болгондо түзүлөт.
Сорбитол – секундасына 10˚С ылдамдыкта муздаганда перлит фазаларынын орой ийне сымал түрү. Механикалык касиеттери перлит менен трооститтин ортосунда.
Перлит феррит жана цементит дандарынын айкалышы, гранулдуу же ламеллярдуу болушу мүмкүн. Муздатуу ылдамдыгы секундасына 1˚C болгон аустениттин жылмакай ажыроосунун натыйжасында пайда болгон.
Бейтит жана троостит катуулануучу структураларга көбүрөөк байланыштуу, ал эми сорбит жана перлит чыңдоо, күйдүрүү жана нормалдаштыруу учурунда да пайда болушу мүмкүн, алардын өзгөчөлүктөрү дандардын формасын жана алардын өлчөмүн аныктайт.
Жандандыруунун таасириаустениттин ажыроо өзгөчөлүктөрү
Иш жүзүндө күйдүрүү жана нормалдаштыруунун бардык түрлөрү аустениттин өз ара өзгөрүшүнө негизделген. Толук жана толук эмес күйдүрүү гипоэвтектоиддик болотторго колдонулат. Бөлүктөр меште Ac3 жана Ac1 критикалык чекиттеринен жогору ысытылат. Биринчи түрү толук трансформацияны камсыз кылган узак кармалуу мезгилинин болушу менен мүнөздөлөт: феррит-аустенит жана перлит-аустенит. Андан кийин меште даярдалган тетиктердин жай муздашы. Чыгып жатканда феррит менен перлиттин майда дисперстүү аралашмасы алынат, ички стресссиз, пластик жана бышык. Толук эмес күйгүзүү энергияны аз талап кылат жана перлиттин структурасын гана өзгөртүп, ферритти дээрлик өзгөрүүсүз калтырат. Нормалдаштыруу температуранын төмөндөшүнүн жогорку ылдамдыгын билдирет, бирок ошондой эле чыгууда одоно жана аз пластикалык түзүлүш. Көмүртектин мазмуну 0,8ден 1,3%ке чейинки болот эритмелери үчүн муздаганда нормалдаштыруунун бир бөлүгү катары: аустенит-перлит жана аустенит-цементит багытында ажыроо жүрөт.
Структуралык кайра түзүүлөргө негизделген жылуулук иштетүүнүн дагы бир түрү гомогенизация болуп саналат. Бул чоң бөлүктөрү үчүн колдонулат. Бул 1000-1200 ° C температурада жана 15 саатка чейин меште экспозицияда аустениттик ири бүртүкчөлүү абалга абсолюттук жетишүүнү билдирет. Изотермикалык процесстер жай муздатуу менен уланат, бул металл конструкцияларын тегиздөөгө жардам берет.
Изотермикалык күйгүзүү
Түшүнүүнү жөнөкөйлөтүү үчүн металлга таасир этүү ыкмаларынын ар бириаустениттин изотермиялык өзгөрүшү катары каралат. Бирок, алардын ар бири белгилүү бир этапта гана мүнөздүү өзгөчөлүктөргө ээ. Чындыгында өзгөрүүлөр жылуулуктун туруктуу төмөндөшү менен болот, анын ылдамдыгы натыйжаны аныктайт.
Идеалдуу шарттарга эң жакын ыкмалардын бири изотермикалык күйгүзүү болуп саналат. Анын маңызы ошондой эле жылытуудан жана бардык структуралар аустенитке толук ажыраганга чейин кармап туруудан турат. Муздатуу бир нече этап менен ишке ашырылат, бул жайыраак, узак жана термикалык жактан туруктуу ажыроого өбөлгө түзөт.
- Температуранын өзгөрмө чекиттен 100˚C төмөн тез төмөндөшү1.
- Феррит-перлит фазаларынын пайда болуу процесстери аяктаганга чейин жетишилген маанини мажбурлап кармап туруу (мешке коюу менен).
- Тынчсыз абада муздатуу.
Усул муздатылган абалда калган аустениттин болушу менен мүнөздөлгөн легирленген болотторго да тиешелүү.
Сакталып калган аустенит жана аустениттик болоттор
Кээде сакталып калган аустенит болгондо толук эмес ажыроо мүмкүн. Бул төмөнкү учурларда болушу мүмкүн:
- Толук чирибесе, өтө тез муздайт. Бул бейниттин же мартенситтин структуралык компоненти.
- Жогорку углероддуу же аз легирленген болот, алар үчүн аустениттик дисперстик трансформация процесстери татаал. Гомогенизация же изотермикалык күйгүзүү сыяктуу атайын жылуулук менен дарылоо ыкмаларын талап кылат.
Жогорку легирленгендер үчүн -сүрөттөлгөн кайра түзүү процесстери жок. Болотту никель, марганец, хром менен легирлөө кошумча таасирди талап кылбаган негизги күчтүү структура катары аустениттин пайда болушуна өбөлгө түзөт. Аустениттик болоттор жогорку бекемдиги, коррозияга туруктуулугу жана ысыкка туруктуулугу, ысыкка туруктуулугу жана оор агрессивдүү иштөө шарттарына туруктуулугу менен мүнөздөлөт.
Аустенит – түзүлүшүсүз болотту жогорку температурада ысытуу мүмкүн болбогон жана механикалык жана технологиялык касиеттерин жакшыртуу максатында аны жылуулук менен иштетүүнүн дээрлик бардык ыкмаларына катышкан конструкция.
