Austenita este ce?

Tratamentul termic al oțelului este un mecanism puternic de influență asupra structurii și proprietăților sale. Se bazează pe modificări cristalite

definiție

Oțelul este un aliaj de fier și carbon, în care conținutul de carbon este teoretic de până la 2,14%, dar din punct de vedere tehnologic, el nu conține mai mult de 1,3%. În consecință, toate structurile care se formează în ea sub influența influențelor externe, sunt și varietăți de aliaje.

Teoria reprezintă existența lor în patru variante: o soluție solidă de penetrare, o soluție solidă de excludere, un amestec mecanic de cereale sau un compus chimic.

Austenita este o soluție solidă de penetrare a unui atom de carbon într-o rețea de fier cristal cubic, orientată pe față, menționată ca gamma-. Atomul de carbon este introdus în cavitate gamma - laturi de fier. Dimensiunile sale depășesc porii corespunzători între atomii de Fe, ceea ce explică limitările trecerii lor prin "pereții" structurii de bază. Se formează în procesele de transformare a temperaturii de ferită și perlit atunci când căldura este ridicată la peste 727 ° C

Diagrama aliajelor de fier-carbon

Diagrama, numită diagramă de stare a fierului-cementitei, construită prin experiment, este o demonstrație vizuală a tuturor variantelor posibile de transformare în oțeluri și fonte turnate. Valorile specifice ale temperaturii pentru o anumită cantitate de carbon din aliaj formează puncte critice în care apar modificări structurale importante în procesele de încălzire sau răcire, ele constituind și linii critice.

O linie GSE care conține puncte Ac₃ și Ac_m, Afișează nivelul de solubilitate a carbonului cu creșterea nivelului de căldură.

Caracteristicile educației

Austenita este o structură care se formează în timpul încălzirii oțelului. Când se atinge temperatura critică, perlitul și ferita formează o substanță integrală.

Opțiuni de încălzire:

1. Uniform, până la valoarea dorită, o expunere scurtă, răcire. În funcție de caracteristicile aliajului, austenita poate fi complet formată sau parțial formată.
2. O creștere lentă a temperaturii, o perioadă lungă de menținere a nivelului de căldură obținut pentru a obține austenită pură.

Proprietățile materialului încălzit rezultat, precum și cel care va avea loc ca urmare a răcirii. Depinde mult de nivelul de căldură obținut. Este important să nu se supraîncălzească sau să se despartă.

Microstructură și proprietăți

Fiecare dintre fazele caracteristice aliajelor de fier-carbon se caracterizează prin structura corespunzătoare a laturilor și granulelor. Structura austenitei este asemănătoare plăcii, având forme aproape de ambele aciculare și flocculente. Cu dizolvarea completă a carbonului în gama-fier, boabele au o formă ușoară fără prezența incluziunilor cementice întunecate.

Duritatea este de 170-220 HB. Conductivitatea termică și conductivitatea electrică sunt de ordinul mărimii mai mici decât cea a feritei. Proprietățile magnetice sunt absente.

Variantele de răcire și viteza ei conduc la formarea diferitelor modificări ale stării "reci": martensite, bainite, troostite, sorbitol, perlit. Ele au o structură aciculară similară, dar diferă în ceea ce privește dispersia particulelor, dimensiunea granulelor și particulele de cementită.

Efectul răcirii asupra austenitei

Descompunerea austenitei are loc în aceleași puncte critice. Eficacitatea acestuia depinde de următorii factori:

1. Viteza de răcire. Ea afectează natura incluziunilor de carbon, formarea boabelor, formarea microstructurii finale și a proprietăților sale. Depinde de mediul utilizat ca agent de răcire.
2. Disponibilitate componentă izotermă pe una dintre etapele de degradare - este redus la un anumit nivel de temperatură, căldura este menținută stabilă în timpul unui anumit interval de timp, după care se continuă răcirea rapidă sau dacă are loc în legătură cu un aparat de încălzire (cuptor).

Astfel, transformările continue și izotermice ale austenitei sunt izolate.

Caracteristicile naturii transformărilor. diagramă

Graful în formă de C, care reflectă natura modificărilor microstructurii metalului în intervalul de timp, în funcție de gradul de schimbare a temperaturii, este o diagramă a transformării austenitei. Răcirea reală este continuă. Sunt posibile numai anumite faze ale retenției forțate de căldură. Graficul descrie condițiile izoterme.

Personajul poate fi difuz și difuz.

La rate standard de reducere a căldurii, schimbarea cerealelor austenitice are loc difuziv. În zona instabilității termodinamice, atomii încep să se miște între ei. Cei care nu au timp să penetreze zăbrelele de fier, formează incluziuni pe ciment. Ele sunt unite de particule de carbon vecine, eliberate din cristalele lor. Cementite se formează la granițele boabelor de dezintegrare. Cristalele de ferită purificate formează plăcile corespunzătoare. Se formează o structură dispersată - un amestec de granule a căror mărime și concentrație depind de viteza de răcire și conținutul de carbon din aliaj. Se formează, de asemenea, peritolul și fazele sale intermediare: sorbitol, troostite, bainite.

La o rată semnificativă de scădere a temperaturii, descompunerea austenită nu are un caracter de difuzie. Se produc distorsiuni complexe ale cristalelor, în care toți atomii sunt deplasați simultan în plan, fără a-și schimba locația. Absența difuziei contribuie la apariția martensitei.

Efectul stingerii asupra caracteristicilor degradării austenitei. martensită

Încălzirea este un fel de tratament termic, esența căruia este încălzirea rapidă la temperaturi ridicate deasupra punctelor critice Ac₃ și Ac_m, urmată de o răcire rapidă. Dacă temperatura scade cu apă la o viteză mai mare de 200 ° C pe secundă, se formează o fază solidă numită martensite.

Este o soluție solidă suprasaturată a penetrării cărbunelui în fier cu o latură de cristal de tipul alfa-. Datorită deplasărilor puternice ale atomilor, acesta distorsionează și formează o latură tetragonală, care este cauza întăririi. Structura formată are un volum mai mare. Ca rezultat, cristalele, legate de plan, sunt comprimate, se formează plăci asemănătoare acului.

Martenită - puternică și foarte fermă (700-750 HB). Se formează numai ca urmare a întăririi rapide a vitezei.

Calirea. Structuri de difuzie

Austenita este o formatie din care pot fi produse artificial bainite, troostite, sorbitol si perlit. Dacă răcirea răcirii are loc la rate mai mici, se efectuează transformări de difuzie, mecanismul lor fiind descris mai sus.

Troostatul este perlit, care se caracterizează printr-un grad ridicat de dispersie. Formată cu o scădere a căldurii de 100 ° C pe secundă. Un număr mare de granule mici de ferită și cementită sunt distribuite pe tot planul. "Încălzit" este caracterizat de forma cementită lamelară, iar troostitele, obținute ca rezultat al eliberării ulterioare, au o vizualizare granulară. Duritatea este de 600-650 HB.

Bainitul este o fază intermediară, care este un amestec și mai dispersat de cristale de ferită cu conținut ridicat de carbon și cementită. Datorită proprietăților sale mecanice și tehnologice, aceasta este inferioară martensitei, dar depășește cantitatea de troistenă. Formate în intervale de temperatură, când difuzarea este imposibilă, iar forțele de comprimare și deplasare a structurii cristaline pentru transformarea în structura martensitică sunt insuficiente.

Sorbitolul este o varietate mare de faze de perlit, în formă de ac, cu o temperatură de răcire de 10 ° C pe secundă. Proprietățile mecanice ocupă o poziție intermediară între perlit și troostite.

Perlit - o colecție de granule de ferită și cementită, care pot fi granulate sau în formă de plăci. Formată ca urmare a unei descompuneri netede a austenitei cu o viteză de răcire de 1 ° C pe secundă.

Beit troostite și - se referă la structuri de stingere, în timp ce sorbitol și perlit pot fi formate și călire, recoacere și normalizare caracteristici care definesc forma și mărimea boabelor.

Efectul recoacerii asupra caracteristicilor degradării austenitei

Practic, toate tipurile de recoacere și normalizare se bazează pe inversarea reciprocă a transformării austenitelor. Se aplică recoacere totală și parțială oțeluri pre-eutectoide. Detaliile sunt încălzite în cuptor deasupra punctelor critice Ac₃ și Ac₁ respectiv. Primul tip este caracterizat printr-o perioadă lungă de menținere, care asigură o transformare completă: ferită-austenită și perlit-austenită. Apoi urmează răcirea lentă a spațiilor în cuptor. Producția este un amestec fin dispersat de ferită și perlit, fără tensiuni interne, din material plastic și puternic. Reacția incompletă este mai puțin consumatoare de energie, schimbă doar structura perlitei, lăsând practic ferita ferită. Normalizarea implică o rată mai mare de reducere a temperaturii, dar o structură mai granulară și mai puțin plastică la ieșire. Pentru aliajele de oțel cu un conținut de carbon de 0,8 până la 1,3%, răcirea în condiții de normalizare duce la o dezintegrare în direcția: austenită-perlit și austenită-cementită.

Un alt tip de tratament termic, care se bazează pe transformări structurale, este omogenizarea. Este aplicabil pentru piese mari. Aceasta presupune realizarea absolută a stării austenitice cu granulație grosieră la temperaturi de 1000-1200 ° C și menținerea în cuptor timp de până la 15 ore. Procesele izotermice continuă cu răcire lentă, ceea ce facilitează alinierea structurilor metalice.

Izolarea izotermică

Fiecare dintre aceste moduri de a influența metalul pentru a ușura înțelegerea este considerată o transformare izotermică a austenitei. Cu toate acestea, fiecare dintre ele are doar anumite caracteristici la o anumită etapă. În realitate, schimbările au loc cu o scădere stabilă a căldurii, a cărei viteză determină rezultatul.

Una dintre metodele cele mai apropiate de condițiile ideale este recoacerea izotermică. Esența sa constă, de asemenea, în încălzirea și îmbătrânirea până la defalcarea completă a tuturor structurilor în austenită. Răcirea este realizată în mai multe etape, ceea ce contribuie la o decădere mai lentă, mai lungă și mai stabilă din punct de vedere termic.

1. Reducerea rapidă a temperaturii la o valoare de 100 ° C sub punctul Ac₁.
2. Retenția forțată a valorii obținute (prin plasarea în cuptor) pentru o lungă perioadă de timp până la finalizarea formării fazelor feritice-perlit.
3. Răcirea în aer calm.

Metoda este, de asemenea, aplicabilă oțeluri aliate, pentru care prezența austenitei reziduale în stare răcită este caracteristică.

Austenite reziduale și oțeluri austenitice

Uneori este posibilă destrămarea incompletă atunci când are loc austenita reziduală. Acest lucru se poate întâmpla în următoarele situații:

1. Răcirea prea rapidă, când nu se produce decădere completă. Este o componentă structurală a bainitei sau a martensitei.
2. Oțel cu conținut ridicat de carbon sau oțel slab aliat, pentru care procesele de transformări dispersate prin austenită sunt complicate. Necesită utilizarea unor metode speciale de tratament termic, cum ar fi, de exemplu, omogenizarea sau recoacerea izotermică.

Pentru dopat - nu există procese ale transformărilor descrise. Alierea oțelului nichel, mangan, crom contribuie la formarea austenitei ca principala structură puternică, care nu necesită influențe suplimentare. Oțelurile austenitice se disting prin rezistența lor ridicată, rezistența la coroziune și rezistența la căldură, rezistența la căldură și rezistența la condiții complexe de lucru agresive.

Austenita este o structură, fără formarea căreia nu este posibilă încălzirea la temperaturi ridicate a oțelului și care participă practic la toate metodele de tratament termic pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice și tehnologice.