ფოლადის თერმული დამუშავება მის სტრუქტურასა და თვისებებზე ზემოქმედების ყველაზე მძლავრი მექანიზმია. იგი ეფუძნება ბროლის გისოსების მოდიფიკაციას, რაც დამოკიდებულია ტემპერატურის თამაშზე. ფერიტი, პერლიტი, ცემენტიტი და აუსტენიტი შეიძლება იყოს რკინა-ნახშირბადის შენადნობში სხვადასხვა პირობებში. ეს უკანასკნელი დიდ როლს ასრულებს ფოლადის ყველა თერმულ ტრანსფორმაციაში.
განმარტება
ფოლადი არის რკინისა და ნახშირბადის შენადნობი, რომელშიც ნახშირბადის შემცველობა თეორიულად 2,14%-მდეა, მაგრამ ტექნოლოგიურად გამოსაყენებელი შეიცავს მას არაუმეტეს 1,3%-ის ოდენობით. შესაბამისად, ყველა სტრუქტურა, რომელიც იქმნება მასში გარეგანი გავლენის ქვეშ, ასევე არის შენადნობების ჯიშები.
თეორია წარმოგვიდგენს მათ არსებობას 4 ვარიაციით: შეღწევადობის მყარი ხსნარი, გამორიცხული მყარი ხსნარი, მარცვლების მექანიკური ნარევი ან ქიმიური ნაერთი.
ასტენიტი არის ნახშირბადის ატომის შეღწევის მყარი ხსნარი რკინის კუბურ კრისტალურ გისოსში, რომელიც მოიხსენიება როგორც γ. ნახშირბადის ატომი შეჰყავთ რკინის γ-გისოსის ღრუში. მისი ზომები აღემატება Fe ატომებს შორის შესაბამის ფორებს, რაც ხსნის მათ შეზღუდულ გავლას ძირითადი სტრუქტურის „კედლებში“. პროცესებში ჩამოყალიბდაფერიტისა და პერლიტის ტემპერატურული გარდაქმნები 727˚С-ზე ზევით სითბოს გაზრდით.
რკინა-ნახშირბადის შენადნობების სქემა
გრაფიკი, რომელსაც ეწოდება რკინა-ცემენტიტის მდგომარეობის დიაგრამა, რომელიც აგებულია ექსპერიმენტულად, არის ფოლადისა და თუჯის ტრანსფორმაციის ყველა შესაძლო ვარიანტის მკაფიო დემონსტრირება. შენადნობში ნახშირბადის გარკვეული რაოდენობის სპეციფიკური ტემპერატურის მნიშვნელობები ქმნის კრიტიკულ წერტილებს, რომლებშიც მნიშვნელოვანი სტრუქტურული ცვლილებები ხდება გათბობის ან გაგრილების პროცესების დროს, ისინი ასევე ქმნიან კრიტიკულ ხაზებს.
GSE ხაზი, რომელიც შეიცავს წერტილებს Ac3 და Acm, წარმოადგენს ნახშირბადის ხსნადობის დონეს სითბოს დონის მატებასთან ერთად.
| ნახშირბადის ხსნადობის ცხრილი აუსტენიტში ტემპერატურის წინააღმდეგ | |||||
| ტემპერატურა, ˚C | 900 | 850 | 727 | 900 | 1147 |
| C-ის მიახლოებითი ხსნადობა აუსტენიტში, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
განათლების თავისებურებები
ასტენიტი არის სტრუქტურა, რომელიც იქმნება ფოლადის გაცხელებისას. კრიტიკული ტემპერატურის მიღწევისას პერლიტი და ფერიტი ქმნიან განუყოფელ ნივთიერებას.
გათბობის ვარიანტები:
- ერთიანი, საჭირო მნიშვნელობის მიღწევამდე, მოკლე ექსპოზიცია,გაგრილება. შენადნობის მახასიათებლებიდან გამომდინარე, ავსტენიტი შეიძლება იყოს მთლიანად ან ნაწილობრივ წარმოქმნილი.
- ტემპერატურის ნელი მატება, სიცხის მიღწეული დონის შენარჩუნების ხანგრძლივი პერიოდი სუფთა აუსტენიტის მისაღებად.
მიღებული გაცხელებული მასალის თვისებები, აგრეთვე ის, რაც მოხდება გაგრილების შედეგად. ბევრი რამ არის დამოკიდებული მიღწეული სითბოს დონეზე. მნიშვნელოვანია, რომ თავიდან აიცილოთ გადახურება ან გადახურება.
მიკროსტრუქტურა და თვისებები
რკინა-ნახშირბადის შენადნობებისთვის დამახასიათებელ თითოეულ ფაზას აქვს გისოსებისა და მარცვლების საკუთარი სტრუქტურა. აუსტენიტის სტრუქტურა ლამელარულია, აქვს ფორმები, რომლებიც ახლოს არის როგორც აცრისფერთან, ასევე ქერცლიანთან. ნახშირბადის სრული დაშლისას γ-რკინაში, მარცვლებს აქვთ მსუბუქი ფორმა მუქი ცემენტიტის ჩანართების არსებობის გარეშე.
სიხისტე არის 170-220 HB. თერმული და ელექტრული გამტარობა ზომით დაბალია, ვიდრე ფერიტის. არ აქვს მაგნიტური თვისებები.
გაციების ვარიანტები და მისი სიჩქარე იწვევს "ცივი" მდგომარეობის სხვადასხვა მოდიფიკაციის წარმოქმნას: მარტენსიტი, ბაინიტი, ტროოსტიტი, სორბიტი, პერლიტი. მათ აქვთ მსგავსი წიწვოვანი სტრუქტურა, მაგრამ განსხვავდებიან ნაწილაკების დისპერსიით, მარცვლის ზომით და ცემენტიტის ნაწილაკებით.
გაციების ეფექტი აუსტენიტზე
ასტენიტის დაშლა ხდება იმავე კრიტიკულ წერტილებში. მისი ეფექტურობა დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:
- გაციების სიჩქარე. გავლენას ახდენს ნახშირბადის ჩანართების ბუნებაზე, მარცვლების ფორმირებაზე, ფინალის ფორმირებაზემიკროსტრუქტურა და მისი თვისებები. დამოკიდებულია გამაგრილებლად გამოყენებულ გარემოზე.
- იზოთერმული კომპონენტის არსებობა დაშლის ერთ-ერთ სტადიაზე - როდესაც ტემპერატურულ დონეზე დაწევა, სტაბილური სითბო შენარჩუნებულია გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, რის შემდეგაც გრძელდება სწრაფი გაგრილება, ან ხდება ერთად გათბობის მოწყობილობა (ღუმელი).
ამგვარად, განასხვავებენ აუსტინიტის უწყვეტ და იზოთერმულ ტრანსფორმაციას.
ტრანსფორმაციების ხასიათის თავისებურებები. დიაგრამა
C ფორმის გრაფიკი, რომელიც აჩვენებს ლითონის მიკროსტრუქტურის ცვლილებების ხასიათს დროის ინტერვალში, ტემპერატურის ცვლილების ხარისხზე დამოკიდებულებით - ეს არის ოსტენიტის ტრანსფორმაციის დიაგრამა. რეალური გაგრილება უწყვეტია. შესაძლებელია სითბოს იძულებითი შეკავების მხოლოდ რამდენიმე ეტაპი. გრაფიკი აღწერს იზოთერმული პირობებს.
პერსონაჟი შეიძლება იყოს დიფუზიური და არადიფუზიური.
სითბოს შემცირების სტანდარტული სიჩქარით, აუსტენიტის მარცვალი იცვლება დიფუზიით. თერმოდინამიკური არასტაბილურობის ზონაში ატომები იწყებენ მოძრაობას ერთმანეთთან. მათ, ვისაც დრო არ აქვს რკინის გისოსებში შეღწევისთვის, ქმნიან ცემენტიტის ჩანართებს. მათ უერთდებიან მეზობელი ნახშირბადის ნაწილაკები, რომლებიც გამოიყოფა მათი კრისტალებიდან. ცემენტიტი წარმოიქმნება დაშლის მარცვლების საზღვრებზე. გაწმენდილი ფერიტის კრისტალები ქმნიან შესაბამის ფირფიტებს. იქმნება დისპერსიული სტრუქტურა - მარცვლების ნარევი, რომლის ზომა და კონცენტრაცია დამოკიდებულია გაგრილების სიჩქარეზე და შემცველობაზე.შენადნობის ნახშირბადი. ასევე წარმოიქმნება პერლიტი და მისი შუალედური ფაზები: სორბიტი, ტროოსტიტი, ბაინიტი..
ტემპერატურის კლების მნიშვნელოვანი ტემპებით, აუსტენიტის დაშლას არ გააჩნია დიფუზიური ხასიათი. ხდება კრისტალების რთული დამახინჯება, რომლის ფარგლებშიც ყველა ატომი ერთდროულად გადაადგილდება სიბრტყეში მათი მდებარეობის შეცვლის გარეშე. დიფუზიის ნაკლებობა ხელს უწყობს მარტენზიტის ნუკლეაციას.
გამკვრივების გავლენა აუსტენიტის დაშლის მახასიათებლებზე. მარტენსიტი
გამკვრივება არის სითბოს დამუშავების სახეობა, რომლის არსი არის სწრაფი გათბობა მაღალ ტემპერატურამდე კრიტიკულ წერტილებზე ზემოთ Ac3 და Acმ, რასაც მოჰყვება სწრაფი გაგრილება. თუ ტემპერატურა წყლის დახმარებით მცირდება წამში 200˚С-ზე მეტი სიჩქარით, მაშინ წარმოიქმნება მყარი მჟავე ფაზა, რომელსაც მარტენზიტი ეწოდება.
ეს არის ნახშირბადის რკინაში შეღწევის ზეგაჯერებული მყარი ხსნარი α ტიპის კრისტალური ბადით. ატომების ძლიერი გადაადგილების გამო ის დამახინჯებულია და წარმოქმნის ტეტრაგონალურ გისოსს, რაც გამკვრივების მიზეზია. ჩამოყალიბებულ სტრუქტურას უფრო დიდი მოცულობა აქვს. შედეგად, თვითმფრინავით შემოსაზღვრული კრისტალები შეკუმშულია, იბადება ნემსისმაგვარი ფირფიტები.
მარტენზიტი ძლიერი და ძალიან მყარია (700-750 HB). წარმოიქმნება ექსკლუზიურად მაღალსიჩქარიანი ჩაქრობის შედეგად.
გამკვრივება. დიფუზიური სტრუქტურები
ოსტენიტი არის წარმონაქმნი, საიდანაც ხელოვნურად შეიძლება წარმოიქმნას ბაინიტი, ტროოსტიტი, სორბიტი და პერლიტი. თუ გამაგრების გაციება ხდება ზედაბალი სიჩქარე, დიფუზიური გარდაქმნები ხორციელდება, მათი მექანიზმი აღწერილია ზემოთ.
ტროოსტიტი არის პერლიტი, რომელიც ხასიათდება დისპერსიის მაღალი ხარისხით. იგი წარმოიქმნება, როდესაც სითბო წამში 100˚С მცირდება. ფერიტისა და ცემენტიტის დიდი რაოდენობით წვრილმარცვლები ნაწილდება მთელ სიბრტყეზე. "გამაგრებულ" ცემენტიტს ახასიათებს ლამელარული ფორმა, ხოლო შემდგომი წრთობის შედეგად მიღებულ ტროოსტიტს აქვს მარცვლოვანი ვიზუალიზაცია. სიმტკიცე - 600-650 HB.
ბაინიტი არის შუალედური ფაზა, რომელიც არის ნახშირბადის მაღალი შემცველობის ფერიტისა და ცემენტიტის კრისტალების კიდევ უფრო გაფანტული ნარევი. მექანიკური და ტექნოლოგიური თვისებებით ჩამორჩება მარტენზიტს, მაგრამ აღემატება ტროოსტიტს. იგი წარმოიქმნება ტემპერატურულ დიაპაზონში, როდესაც დიფუზია შეუძლებელია, ხოლო კრისტალური სტრუქტურის შეკუმშვისა და მოძრაობის ძალები მარტენზიტად გარდაქმნისთვის საკმარისი არ არის.
სორბიტოლი არის მსხვილი ნემსისმაგვარი პერლიტის ფაზები, როდესაც გაგრილდება 10˚С წამში. მექანიკური თვისებები შუალედურია პერლიტსა და ტროოსტიტს შორის.
პერლიტი არის ფერიტისა და ცემენტიტის მარცვლების კომბინაცია, რომელიც შეიძლება იყოს მარცვლოვანი ან ლამელარული. წარმოიქმნება ასტენიტის გლუვი დაშლის შედეგად, გაციების სიჩქარით 1˚C წამში.
ბეიტიტი და ტროოსტიტი უფრო მეტად დაკავშირებულია გამკვრივების სტრუქტურებთან, ხოლო სორბიტი და პერლიტი შეიძლება წარმოიქმნას წრთობის, დადუღების და ნორმალიზაციის დროს, რომელთა მახასიათებლები განსაზღვრავს მარცვლის ფორმას და მათ ზომას.
გახეხვის ეფექტიოსტენიტის დაშლის მახასიათებლები
პრაქტიკულად ყველა სახის ანილირება და ნორმალიზაცია ემყარება აუსტინიტის ორმხრივ ტრანსფორმაციას. სრული და არასრული ანეილირება გამოიყენება ჰიპოევტექტოიდურ ფოლადებზე. ნაწილები თბება ღუმელში კრიტიკული წერტილების ზემოთ Ac3 და Ac1, შესაბამისად. პირველ ტიპს ახასიათებს ხანგრძლივი შეკავების პერიოდის არსებობა, რაც უზრუნველყოფს სრულ ტრანსფორმაციას: ფერიტ-აუსტენიტი და პერლიტ-აუსტენიტი. ამას მოჰყვება სამუშაო ნაწილების ნელი გაგრილება ღუმელში. გამოსავალზე მიიღება ფერიტისა და პერლიტის წვრილად გაფანტული ნარევი, შიდა სტრესების გარეშე, პლასტიკური და გამძლე. არასრული ანეილირება ნაკლებად ენერგო ინტენსიურია და მხოლოდ ცვლის პერლიტის სტრუქტურას, ტოვებს ფერიტს პრაქტიკულად უცვლელად. ნორმალიზაცია გულისხმობს ტემპერატურის კლების უფრო მაღალ ტემპს, მაგრამ ასევე უფრო უხეში და ნაკლებად პლასტმასის სტრუქტურას გასასვლელში. ფოლადის შენადნობებისთვის ნახშირბადის შემცველობით 0,8-დან 1,3%-მდე, გაციებისას, როგორც ნორმალიზების ნაწილი, დაშლა ხდება მიმართულებით: ოსტენიტ-პერლიტი და აუსტენიტ-ცემენტიტი.
სხვა ტიპის სითბოს დამუშავება, რომელიც დაფუძნებულია სტრუქტურულ გარდაქმნებზე, არის ჰომოგენიზაცია. იგი გამოიყენება დიდი ნაწილებისთვის. ეს გულისხმობს ავსტენიტური მსხვილმარცვლოვანი მდგომარეობის აბსოლუტურ მიღწევას 1000-1200 ° C ტემპერატურაზე და ღუმელში ზემოქმედებას 15 საათამდე. იზოთერმული პროცესები გრძელდება ნელი გაგრილებით, რაც ხელს უწყობს ლითონის კონსტრუქციების გათანაბრებას.
იზოთერმული ანეილირება
მეტალზე ზემოქმედების თითოეული ჩამოთვლილი მეთოდი გაგების გასამარტივებლადგანიხილება, როგორც ოსტენიტის იზოთერმული ტრანსფორმაცია. თუმცა, თითოეულ მათგანს მხოლოდ გარკვეულ ეტაპზე აქვს დამახასიათებელი ნიშნები. სინამდვილეში, ცვლილებები ხდება სითბოს მუდმივი შემცირებით, რომლის სიჩქარე განსაზღვრავს შედეგს.
ერთ-ერთი მეთოდი, რომელიც ყველაზე ახლოს არის იდეალურ პირობებთან, არის იზოთერმული ანილირება. მისი არსი ასევე მდგომარეობს გათბობაში და შენახვაში ყველა სტრუქტურის სრულ დაშლამდე ავსტენიტად. გაგრილება ხორციელდება რამდენიმე ეტაპად, რაც ხელს უწყობს უფრო ნელ, ხანგრძლივ და თერმულად სტაბილურად დაშლას.
- ტემპერატურის სწრაფი ვარდნა 100˚C-მდე Ac წერტილის ქვემოთ1.
- მიღწეული მნიშვნელობის იძულებითი შენახვა (ღუმელში მოთავსებით) დიდი ხნით, სანამ არ დასრულდება ფერიტ-პერლიტის ფაზების ფორმირების პროცესები.
- გაციება მშვიდ ჰაერში.
მეთოდი ასევე გამოიყენება შენადნობის ფოლადებზე, რომლებიც ხასიათდება ნარჩენი აუსტენიტის არსებობით გაციებულ მდგომარეობაში.
შენარჩუნებული აუსტენიტი და ავსტენიტური ფოლადი
ზოგჯერ შესაძლებელია არასრული დაშლა, როდესაც არსებობს შენარჩუნებული აუსტენიტი. ეს შეიძლება მოხდეს შემდეგ სიტუაციებში:
- გაციება ძალიან სწრაფად, როდესაც სრული დაშლა არ ხდება. ეს არის ბაინიტის ან მარტენზიტის სტრუქტურული კომპონენტი.
- მაღალი ნახშირბადოვანი ან დაბალი შენადნობის ფოლადი, რომლისთვისაც რთულია ავსტენიტური დისპერსიული გარდაქმნების პროცესები. საჭიროებს თერმული დამუშავების სპეციალურ მეთოდებს, როგორიცაა ჰომოგენიზაცია ან იზოთერმული ანილირება.
მაღალი შენადნობისთვის -არ არსებობს აღწერილი ტრანსფორმაციების პროცესები. ფოლადის შენადნობი ნიკელთან, მანგანუმთან, ქრომთან ერთად ხელს უწყობს აუსტენიტის, როგორც მთავარი ძლიერი სტრუქტურის ფორმირებას, რომელიც არ საჭიროებს დამატებით ზემოქმედებას. Austenitic ფოლადები ხასიათდება მაღალი სიმტკიცით, კოროზიის წინააღმდეგობის და სითბოს წინააღმდეგობის, სითბოს წინააღმდეგობის და გამძლეობით რთული აგრესიული სამუშაო პირობების მიმართ.
ოსტენიტი არის სტრუქტურა, რომლის წარმოქმნის გარეშე შეუძლებელია ფოლადის მაღალტემპერატურული გათბობა და რომელიც ჩართულია მისი თერმული დამუშავების თითქმის ყველა მეთოდში მექანიკური და ტექნოლოგიური თვისებების გაუმჯობესების მიზნით.
