Austenit je co?

Tepelné zpracování oceli je silným mechanismem ovlivňujícím jeho strukturu a vlastnosti. Je založen na změnách krystalové mřížky

Definice

Ocel je slitina železa a uhlíku, v níž je obsah uhlíku teoreticky až 2,14%, ale technologicky neobsahuje více než 1,3%. Proto jsou všechny struktury, které se v něm vytvářejí pod vlivem vnějších vlivů, také odrůdy slitin.

Teorie představuje jejich existenci ve čtyřech variantách: pevný penetrační roztok, pevný vyloučený roztok, mechanická zrna nebo chemická sloučenina.

Austenit je pevný roztok pronikání atomu uhlíku do tvárně orientované krychlové mřížky železa, označované jako gama-. Atom uhlíku se zavádí do dutiny gama - železné mřížky. Jeho rozměry přesahují odpovídající póry mezi atomy Fe, což vysvětluje omezení jejich průchodu "stěnami" základní struktury. Vzniká v procesech teplotních transformací feritu a perlitu, když se teplo zvýší nad 727 ° C.

Schéma slitin železa a uhlíku

Graf nazýván fázový diagram železa cementitu konstruovaného experimentů, je jasným důkazem všech možných variant transformace v ocelí a litin. Specifické hodnoty pro dané teplotě množství uhlíku ve slitině tvoří kritický bod, ve kterém jsou důležité strukturální změny v topných nebo chladicích procesů, ale také tvořit podstatnou linii.

Řádek GSE obsahující body Ac₃ a Ac_m, Zobrazuje úroveň rozpustnosti uhlíku se zvyšující se hladinou tepla.

Charakteristiky vzdělávání

Austenit je struktura, která se vytváří během ohřevu oceli. Po dosažení kritické teploty tvoří perlit a ferit integrální substance.

Možnosti vytápění:

1. Jednotná, až do požadované hodnoty, krátká expozice, chlazení. V závislosti na charakteristikách slitiny může být austeniť buď zcela vytvarován, nebo částečně tvořen.
2. Pomalý nárůst teploty, dlouhá doba udržování dosažené úrovně tepla za účelem získání čistého austenitu.

Vlastnosti výsledného ohřátého materiálu, stejně jako vlastnosti, které se uskuteční v důsledku chlazení. Hodně závisí na dosažené úrovni tepla. Je důležité, aby nedošlo k přehřátí nebo rozdělení.

Mikrostruktura a vlastnosti

Každá z fází charakteristických pro slitiny železa a uhlíku je charakterizována správnou strukturou mřížek a zrn. Struktura austenitu je podobná desce, která má tvary blízké jak jehlové, tak vločkovité. Po úplném rozpuštění uhlíku v gama-železo, zrna mají lehkou formu bez přítomnosti tmavých cementitických inkluzí.

Tvrdost je 170-220 HB. Tepelná vodivost a elektrická vodivost jsou řádově nižší než ferit. Magnetické vlastnosti chybí.

Varianty a rychlost chlazení vede k tvorbě různých verzí „studené“ stavu: martenzitu, bainitu, troostite, sorbitol, perlit. Mají podobnou strukturu, ale liší se v rozptýlení částic, velikosti zrna a částic cementu.

Vliv ochlazování na austenit

Rozklad austenitu nastává ve stejných kritických bodech. Jeho účinnost závisí na následujících faktorech:

1. Rychlost chlazení. Ovlivňuje povahu uhlíkových inkluzí, tvorbu zrn, tvorbu finální mikrostruktury a její vlastnosti. Závisí na médiu, které se používá jako chladivo.
2. Dostupnost izotermická součást v jedné z fází rozpadu - se sníží na určitou úroveň teploty, je teplo udržuje stabilní po určitou dobu, po které se pokračuje rychlé ochlazení, nebo zda se vyskytuje ve spojení s topným zařízením (trouba).

Tak jsou izolovány nepřetržité a izotermické transformace austenitu.

Charakteristika povahy transformací. Graf

Graf ve tvaru písmene C, který odráží povahu změn v mikrostruktuře kovu v časovém intervalu v závislosti na stupni změny teploty, je schéma transformace austenitu. Skutečné chlazení je nepřetržité. Pouze určité fáze zadržování tepla jsou možná. Graf popisuje izotermické podmínky.

Postava může být difúzní a difúzní.

Při standardních rychlostech redukce tepla dochází difúzně ke změně austenitického zrna. V zóně termodynamické nestability se atomy začínají pohybovat mezi sebou. Ti, kteří nemají čas proniknout do železné mřížky, tvoří cementové vměstky. Jsou spojeny sousedními uhlíkovými částicemi, uvolněnými z jejich krystalů. Cementite se vytváří na hranicích rozpadavých zrn. Purifikované feritové krystaly tvoří odpovídající desky. Vytvoří se rozptýlená struktura - směs zrn, jejichž velikost a koncentrace závisí na rychlosti ochlazování a obsahu uhlíku v slitině. Také se tvoří perlit a jeho meziprodukty: sorbitol, troostit, bainit.

Při výrazném poklesu teploty nemá rozklad austenitu difúzní charakter. Dochází k komplexnímu zkreslení krystalů, ve kterém jsou všechny atomy současně přemísťovány v rovině bez změny umístění. Absence difúze přispívá k vzniku martenzitu.

Vliv kalení na vlastnosti rozpadu austenitu. Martensit

Kalení je druh tepelného zpracování, jehož podstatou je rychlé zahřátí na vysoké teploty nad kritické body Ac₃ a Ac_m, následované rychlým chlazením. Pokud teplota klesne s vodou rychlostí vyšší než 200 ° C za sekundu, vytvoří se pevná fáze jehly nazývaná martenzit.

Jedná se o přesycený pevný roztok pronikání uhlíku do železa s krystalovou mřížkou tohoto druhu alfa-. Díky mocným posunům atomů narušuje a vytváří tetragonální mřížku, která je příčinou vytvrzení. Vytvořená struktura má větší objem. Výsledkem je, že krystaly, ohraničené rovinou, jsou stlačeny, jsou vytvořeny jehlovité desky.

Martenzit - silný a velmi pevný (700-750 HB). Je tvořena výhradně díky vysokorychlostnímu vytvrzení.

Kalení. Difúzní struktury

Austenit je forma, ze které lze uměle vyrábět bainit, troustite, sorbitol a perlit. Pokud dochází k ochlazení ochlazování při nižších rychlostech, jsou prováděny difúzní transformace, jejich mechanismus je popsán výše.

Troostát je perlit, který je charakterizován vysokým stupněm disperze. Vytváří se snížením tepla o 100 ° C za sekundu. Velké množství malých zrn z feritu a cemenitu je rozloženo po celé rovině. "Tvrzený" je charakterizován cementitovou lamelární formou a trostite, získané v důsledku následného uvolnění, má zrnitou vizualizaci. Tvrdost je 600-650 HB.

Bainit je mezilehlá fáze, která je ještě rozptýlenější směsí krystalů s vysokým obsahem uhlíku a ferite a cementitem. Díky svým mechanickým a technologickým vlastnostem je nižší než martenzit, ale převyšuje troštit. Vzniká v teplotních intervalech, kdy difúze není možná, a síly komprese a posunutí krystalové struktury pro transformaci do martenzitické struktury jsou nedostatečné.

Sorbitol je velkorozměrová paleta perlitových fází ve tvaru jehly s ochlazením rychlostí 10 ° C za sekundu. Mechanické vlastnosti zaujímají mezilehlou pozici mezi perlitu a trostite.

Perlit - sbírka zrn z feritu a cementu, která může být granulovaná nebo ve tvaru desky. Vzniká v důsledku hladkého rozkladu austenitu rychlostí ochlazování 1 ° C za sekundu.

Beit troostit a - viz chladicího struktury, přičemž sorbitol a perlit mohou být vytvořeny a popouštění, žíhání a normalizační vlastnosti, které definují tvar a velikost zrn.

Vliv žíhání na vlastnosti rozpadu austenitu

Prakticky všechny typy žíhání a normalizace jsou založeny na vzájemném zvratu transformace austenitu. Plné a částečné žíhání je aplikováno na před-eutektoidní oceli. Podrobnosti se zahřívají v peci nad kritickými body Ac₃ a Ac₁ resp. První typ se vyznačuje dlouhou dobou držení, která zajišťuje kompletní transformaci: ferit-austenit a perlit-austenit. Potom následuje pomalé chlazení polotovarů v peci. Výstup je jemně rozptýlená směs feritu a perlitu, bez vnitřních napětí, z plastu a silné. Neúplné žíhání je méně energeticky náročné, mění pouze strukturu perlitu, takže ferit se prakticky nemění. Normalizace znamená vyšší rychlost snížení teploty, ale hrubší zrnitost a méně plastické struktury na výstupu. Pro slitiny oceli s obsahem uhlíku 0,8 až 1,3%, když se ochladí v normalizace rozpadu dochází k: austenitu, perlitu, austenit cementitu.

Jiným typem tepelného zpracování, který je založen na strukturálních změnách, je homogenizace. Je vhodný pro velké části. To znamená absolutní dosažení austenitického hrubého zrna při teplotách 1000 až 1200 ° C a udržování v peci po dobu až 15 hodin. Izotermické procesy pokračují s pomalým chlazením, což usnadňuje vyrovnání kovových konstrukcí.

Izotermické žíhání

Každý z těchto způsobů ovlivňování kovu pro snadné pochopení je považován za izotermickou přeměnu austenitu. Nicméně každá z nich má v určité fázi pouze určité vlastnosti. Ve skutečnosti dochází ke změnám při stabilním poklesu tepla, jehož rychlost určuje výsledek.

Jedním ze způsobů, které jsou nejblíže ideálním podmínkám, je izotermické žíhání. Jeho podstatou je také vytápění a stárnutí až do úplného rozpadu všech struktur na austeni. Chlazení se provádí v několika etapách, což přispívá k pomalejšímu, delšímu a teplotně stabilnějšímu rozpadu.

1. Rychlý pokles teploty na hodnotu 100 ° C pod bod Ac₁.
2. Nucené zadržení dosažené hodnoty (umístěním do pece) po dlouhou dobu až do dokončení vytváření feriticko-perlitových fází.
3. Chlazení v klidném vzduchu.

Tato metoda je rovněž použitelná pro legované oceli, pro které je přítomnost zbytkového austenitu v chlazeném stavu charakteristická.

Zbytkové austenitické a austenitické oceli

Někdy může dojít k neúplnému rozpadu při zbytkovém austenitu. To se může stát v následujících situacích:

1. Příliš rychlé chlazení, když nedojde k úplnému rozpadu. Jedná se o konstrukční složku bainitu nebo martenzitu.
2. Vysoce uhlíková nebo nízkolegovaná ocel, u které jsou procesy rozptýlených transformací austenitu komplikované. Vyžaduje použití zvláštních metod tepelného zpracování, jako je například homogenizace nebo izotermické žíhání.

Pro vysoce dopované - neexistují žádné procesy popsaných transformací. Legování oceli nikl, mangan, chróm přispívá k tvorbě austenitu jako hlavní silné struktury, která nevyžaduje další vlivy. Austenitické oceli se vyznačují vysokou pevností, odolností proti korozi a tepelnou odolností, tepelnou odolností a odolností vůči složitým agresivním pracovním podmínkám.

Austenit je struktura, bez níž není možné vytvářet vysokoteplotní ohřev oceli a podílí se prakticky na všech metodách tepelného zpracování za účelem zlepšení mechanických a technologických vlastností.