Oțel preeutectoid: structura, proprietățile, producția și aplicarea

utilizarea carbon

Informații generale despre aliaj

O proprietate distinctă a oțelului este prezența în structura de impurități speciale aliate și carbon. De fapt, conținutul de carbon este determinat de aliajul pre-eutectoid. Aici este important să se facă distincția între eutectoidul clasic și oțelul lebedebury, care au multe în comun cu varietatea descrisă de fier tehnic. Dacă luăm în considerare clasa structurală a oțelului, aliajul pre-eutectoid se va referi la eutectoide, dar care conține ferite și perlite dopate. Diferența principală de la hipereutectoid este nivelul de carbon, care este sub 0,8%. Depășind acest indice, ne permite să referim oțel la eutectoide de grad înalt. În unele moduri, opusul preeutectoidului este oțelul hipereutectoid, care conține, în plus față de perlit, impurități secundare ale carburilor. Astfel, există doi factori principali care fac posibilă izolarea aliajelor preeutectoide din grupul general de eutectoide. În primul rând, acesta este un conținut relativ redus de carbon și, în al doilea rând, este un set special de impurități, care are la bază ferită.

Tehnologie de fabricație

Procesul tehnologic general de fabricare a oțelului preeutectoid este similar cu cel al altor aliaje. Adică, se folosesc aceleași tehnici, dar în alte configurații. O atenție deosebită se acordă oțelului preeutectoid în partea de obținere a structurii sale specifice. În acest scop, este implicată tehnologia de asigurare a descompunerii austenitelor pe fundalul răcirii. La rândul său, austenita este un amestec combinat care include aceeași ferită și perlit. Prin reglarea intensității încălzirii și răcirii, tehnologii pot controla dispersia acestui aditiv, care în cele din urmă afectează formarea diferitelor calități operaționale ale materialului.

Cu toate acestea, indicele de carbon furnizat de perlit rămâne la același nivel. Deși recoacerea ulterioară poate corecta formarea microstructurii, conținutul de carbon va fi de 0,8%. Etapa obligatorie în procesul de formare a structurii metalice este normalizarea. Această procedură este necesară pentru optimizarea fracționată a boabelor din același austenit. Cu alte cuvinte, particulele de ferită și perlit sunt reduse la dimensiuni optime, ceea ce îmbunătățește în continuare proprietățile tehnice și fizice ale oțelului. Acesta este un proces complex, în care depinde mult de calitatea reglementării încălzirii. Dacă regimul de temperatură este depășit, atunci poate fi prevăzut efectul opus - o creștere a boabelor de austenită.

Reacția oțelului

Se practică utilizarea mai multor metode de recoacere. Tehnicile de reacție completă și incompletă sunt fundamentale diferite. În primul caz, încălzirea austenită intensivă până la temperatura critică, după care răcirea este normalizată. Aici, austenita se descompune. De regulă, recoacerea completă a oțelurilor este efectuată în modul 700-800 ° C. Tratamentul termic la acest nivel doar activează procesele de degradare a elementelor de ferită. De asemenea, viteza de răcire poate fi reglată, de exemplu, personalul de întreținere poate controla ușa camerei prin închiderea sau deschiderea acesteia. Cele mai noi modele de cuptoare izotermice în modul automat pot efectua o răcire lentă în conformitate cu programul specificat.

În ceea ce privește recoacerea incompletă, este produsă prin încălzire cu o temperatură de peste 800 ° C. Cu toate acestea, există limitări serioase în ceea ce privește timpul de retenție al efectului de temperatură critică. Din acest motiv, are loc recoacerea incompletă, ca urmare a faptului că ferita nu dispare. În consecință, multe deficiențe în structura viitorului material nu sunt eliminate. De ce avem nevoie de o astfel de recoacere a oțelurilor dacă nu îmbunătățește calitățile fizice? De fapt, tratamentul termic incomplet permite păstrarea structurii moi. Este posibil ca materialul final să nu fie necesar în fiecare sferă de aplicare tipică pentru oțelurile de carbon ca atare, dar va permite o prelucrare ușoară. Aliajul pre-eutectoid moale poate fi tăiat fără dificultăți și este mai ieftin de realizat în procesul de fabricație.

Normalizarea aliajului

După ardere, se produce o serie de proceduri avansate de tratament termic. Izolați operațiunile de normalizare și încălzire. În ambele cazuri este vorba de acțiunea termică pe piesa de prelucrat, la care temperatura poate depăși 1000 ° C. Dar, în sine, normalizarea oțelurilor preeutectoide are loc după terminarea tratamentului termic. În această etapă, răcirea începe într-un aer calm, la care îmbătrânirea are loc până când austenita fină este complet formată. Aceasta înseamnă că încălzirea este un fel de operațiune pregătitoare înainte de aducerea aliajului într-o stare normalizată. Dacă vorbim despre schimbări structurale specifice, atunci cel mai adesea acestea sunt exprimate în scăderea dimensiunii de ferită și perlit, precum și în creșterea durității lor. Proprietățile de rezistență ale particulelor cresc în termeni comparativ cu caracteristicile similare obținute prin procedurile de recoacere.

După normalizare, se poate urma o altă procedură de încălzire cu expunere lungă. Piesa de prelucrat este apoi răcită și acest pas poate fi realizat în mai multe moduri. Oțelul preeutectoid final este obținut fie în aer, fie într-un cuptor cu răcire lentă. După cum arată practica, aliajul de cea mai bună calitate este format din utilizarea tehnologiei complete de normalizare.

Influența temperaturii asupra structurii aliajului

Intervenția de temperatură în procesul de formare a structurii oțelului începe cu momentul transformării masei ferită-cementită în austenită. Cu alte cuvinte, perlitul trece într-o stare de amestec funcțional, care devine parțial baza pentru formarea oțelului cu rezistență ridicată. La următoarea etapă de acțiune termică, oțelul întărit scapă de ferită în exces. După cum sa menționat deja, nu întotdeauna scăpa complet de ea, ca în cazul recoacerii incomplete. Dar aliajul clasic preeutectoid încă sugerează eliminarea acestei componente austenite. În etapa următoare, optimizarea compoziției existente are loc deja cu așteptarea formării unei structuri optimizate. Adică, există o scădere a particulelor de aliaj cu obținerea de proprietăți de rezistență crescute.

Transformarea izotermică cu un amestec de austenită supercooled poate fi efectuată în moduri diferite, iar nivelul de temperatură este doar unul dintre parametrii care este controlat de tehnolog. Intervalele de vârf ale acțiunii termice, viteza de răcire etc. variază de asemenea. În funcție de modul de selectare selectat, se obține oțel călit cu anumite caracteristici tehnice și fizice. De asemenea, în această etapă este posibilă stabilirea unor proprietăți operaționale specifice. Un exemplu viu este un aliaj cu o structură moale, obținut în scopul unei prelucrări ulterioare eficiente. Dar, de cele mai multe ori, producătorii sunt orientați spre necesitățile utilizatorului final și cerințele acestuia la calitățile tehnice și operaționale de bază ale metalului.

Structura oțelului

Modul de normalizare la o temperatură de 700 ° C determină formarea unei structuri în care baza va fi boabele de ferite și perlite. Apropo, otelurile hipereutectoide în loc de ferită au cementite în structură. La temperatura camerei, cantitatea de ferită în exces este de asemenea observată în starea obișnuită, deși această parte este redusă la minimum prin creșterea cărbunelui. Este important să subliniem că structura oțelului depinde în mică măsură de conținutul de carbon. Practic nu afectează comportamentul componentelor principale în același proces de încălzire și aproape toate sunt concentrate în perlit. De fapt, perlit, și poate determina nivelul de conținut de carbon - de regulă, aceasta este o sumă nesemnificativă.

O altă nuanță structurală este interesantă. Faptul este că particulele de perlit și ferită au aceeași greutate specifică. Acest lucru înseamnă că, prin numărul unuia dintre aceste componente în masa totală, puteți afla care este suprafața totală ocupată de acesta. Astfel, sunt studiate suprafețele microsecțiilor. În funcție de modul în care a fost încălzit oțelul pre-eutectoid, se formează parametrii fractionari ai particulelor de austenită. Dar acest lucru se întâmplă aproape într-un format individual, cu formarea de valori unice - este o altă problemă că limitele indicatorilor diferiți rămân standard.

Proprietățile oțelului preeutectoid

Acest metal se referă la oțeluri cu conținut redus de carbon, astfel încât nu ar trebui să se aștepte caracteristicile speciale de performanță ale acestuia. Este suficient să spunem că în caracteristicile de rezistență acest aliaj pierde în mod semnificativ la eutectoizi. Acest lucru se datorează diferențelor în structură. Faptul este că clasa pre-eutectoidă a oțelului cu conținutul de ferită în exces este inferioară rezistenței față de analogii care au cementite în setul structural. Parțial din acest motiv, tehnologii recomandă folosirea aliajelor pentru industria construcțiilor, în producerea cărora a fost realizată maxim operația de ardere cu deplasarea feritelor.

Dacă vorbim despre proprietățile excepționale pozitive ale acestui material, ele constau în plasticitate, rezistență la procesele biologice naturale de distrugere etc. Împreună cu aceasta, stingerea oțelurilor preeutectoide poate adăuga o serie de calități suplimentare metalului. De exemplu, poate fi crescută stabilitatea termică și o lipsă de predispoziție la procesele de coroziune, precum și o varietate de proprietăți protectoare inerente aliajelor convenționale cu emisii scăzute de carbon.

Domenii de aplicare

În ciuda unei scăderi a proprietăților de rezistență, datorită apartenenței metalului în clasa oțelurilor de ferită, acest material este comun în diferite zone. De exemplu, în industria de inginerie se utilizează piese fabricate din oțeluri pre-eutectoide. Un alt lucru este că se folosesc grade mari de aliaje, la fabricarea cărora s-au utilizat tehnologii avansate de prăjire și normalizare. De asemenea, structura oțelului preeutectoid cu un conținut redus de ferită face posibilă utilizarea metalelor în producția de structuri de construcție. În plus, valoarea accesibilă a unor mărci de oțel de acest tip vă permite să așteptați economii semnificative. Uneori, în fabricarea materialelor de construcție și a modulelor din oțel nu necesită o rezistență sporită, dar necesită durabilitate și rezistență. În astfel de cazuri, sa justificat utilizarea aliajelor pre-eutectoide.

producere

Multe întreprinderi sunt implicate în fabricarea, pregătirea și producția metalelor preeutectoide din Rusia. De exemplu, Uzina de metale neferoase din Ural (UZTSM) produce mai multe tipuri de oțel de acest tip, oferind consumatorilor diferite seturi de proprietăți tehnice și fizice. Uzina din oțel Ural produce oțeluri ferite, care includ componente de aliat de înaltă calitate. În plus, în această gamă sunt disponibile modificări speciale ale aliajelor, inclusiv metale de înaltă temperatură, crom și de inox.

Printre cei mai mari producători pot fi identificați și întreprinderea "Metalloinvest". Capacitățile acestei companii sunt produse oțeluri structurale cu o structură pre-eutectoidă, proiectată pentru utilizare în construcții. În prezent, fabricile de oțel ale companiei operează conform noilor standarde, permițând îmbunătățirea punctului slab al aliajelor de ferită - indicele de rezistență. În special, tehnologii companiei lucrează la creșterea factorului de intensitate a tensiunii, la optimizarea durității și a rezistenței la oboseală a materialului. Acest lucru ne permite să oferim aliaje de scop aproape universal.

concluzie

Există mai multe proprietăți tehnice și operaționale ale metalelor industriale și de construcții, care sunt considerate de bază și în mod regulat îmbunătățite. Cu toate acestea, pe măsură ce structurile și procesele tehnologice devin mai complexe, apar noi cerințe pentru elementul de bază. În acest sens, oțelul pre-eutectoid se manifestă clar, în care se concentrează diferite calități de performanță. Utilizarea acestui metal este justificată nu în cazul în care este necesară o parte cu mai mulți indicatori ultrahighi, dar în situațiile în care sunt necesare seturi speciale de atipice de proprietăți diferite. În acest caz, metalul prezintă un exemplu de combinație de flexibilitate și plasticitate cu rezistență optimă la impact și calități de bază de protecție caracteristice majorității aliajelor de carbon.