Ефект на въглерод и неизбежен примес на структурата и свойствата на стоманата.
Ефектът на съдържанието на въглерод на основните механични свойства на стоманата е показано на фиг. 33. С увеличаване въглеродна стомана съдържание структура се променя. Стомана, съдържаща въглерод е по-малко от 0.8%, се състои от ферит и перлит, ако съдържанието на С равно на 0,8%, стоманата се състои от перлит чрез увеличаване на съдържанието на въглерод на повече от 0,8% в стоманата, различна от цементит на перлит появи вторичен. Промяна на химическия състав води до промяна в структурата на стоманата и неговите свойства. Увеличаването на съдържанието на въглерод увеличава силата и намаляване на пластичност.
Редуцируеми механични свойства се отнасят до горещовалцувани продукти без топлинна обработка, т.е. структура с ферит + перлит + цементит или перлит. С увеличаване на промени плътност въглероден съдържание малко от 7,85 до 7,7 г / кс. коерцитивност сила, електрическо съпротивление се увеличава с от 3 до 18 и Е. от 0.12 до 0.23 OMmmkv / m, съответно, когато се променя от 0,2 до 1,6%.
Brittle фаза в стоманата е цементит. Увеличаването на съдържанието на въглерод в стоманата води до образуването на структури перлит базирани (феритни + цементит), и следователно С = 0,8% якост на опън на стоманата започне да спада и продължава да се увеличава твърдостта. За да се запази силата имоти са склонни да се не плоча и гранулиран цементит след топлинна обработка.
Фиг. 33. Ефектът на съдържанието на въглерод на механичните свойства на стоманата.
М а г р а н е н - се въвежда в стоманата през дезоксидация за отстраняване вредно въздействие на железен оксид. Mn повишава здравината горещо валцована стомана за закаляване еластични свойства. Когато съдържанието на повече от 1.5% отчита тенденция да се темперира крехкост. Когато съдържанието на повече от 13% и по-горе дава аустенитна структура стомана, шок резистентност, висока устойчивост на износване. Когато отопление стимулира растежа на зърно. К т п р е и г - въвежда за дезоксидация. Напълно разтворим във ферит. Това увеличава силата, издръжливостта и придава Търкалящи и еластични качества. 2% - намалява пластичност. Той увеличава способността към закаляване и повишава температурата на втвърдяване, а нормализирането на отгряване.
F в F о р - се разтваря в ферит, става причина студен крехкост. Съвместното действие на С и Р (Р не е повече от 1.2%) се нарича фосфид евтектична топене при Т-малко от 1100 С фосфор - вреден примес стомана. Въпреки това подобрява обработваемост и в присъствието на мед повишава корозионната устойчивост.
С д р а - неразтворими железни форми на съединение с Fe FeS железен сулфид. Последната част от топенето на евтектична при 988 ° С присъствието на зърна и крехки legkoplavyascheysya евтектични смеси на границите на зърното на стомана прави при температури от 800 ° С или по-висока (в района на температури червено топлина) - рактеризиращ се с п о л о м за около минута. Най-TZ време, сяра подобрява обработваемост. В вреден ефект на сяра се неутрализира чрез въвеждане манган, образуващ с то сулфидни MnS. MnS през горещите деформира работното налягане и създава продълговати лещи - по избор. Тяхното присъствие на стомана, както и други примеси, не носи отговорност за приемливи продукти в стоманата. MnS са склонни да се прехвърли в шлаката време на стапянето стомана.
В г от г р о и и на т, к и л о р о г - разтваря в стоманата. Кислород и азот trudnodeformiruyuschiesya формират трудно включване вредно. Водородът причинява люспи. А газове на всички - на последиците от застаряването на населението, намаляване на напрежението характеристики умора (вискозитет и праг крехкост при ниски температури). Неметални включвания след лечение налягане създават - е л о на ха рактеризиращ се с б (или р о т з д ч н о Т и), което води до силни анизотропия свойства. За да се премахне вредното въздействие на разтворим газ се използва вакуум леене на стомана и специални методи за дезоксидация.
Класификация на стомани състав, качество и структурни класове.
В съответствие със съвременните стандарти, въглеродни и легирани стомани са разделени на: структурни легирани стомани, стомана с обичайни качеството, въглероден конструкционна стомана с повишена обработваемост (автомат) стомана, пружинна стомана - пружинна стомана, като стомана, въглеродна инструментална стомана, инструментална стомана сплави, лята стомана , устойчиви на корозия стомана, прах стомана.
Тъй като съдържанието на въглерод в нисковъглеродна стомана отделя с до 0.2 - 0.2% от средно и високо въглеродна стомана 0.6 - 1.7% В.
Според структурата - hypoeutectoid (ферит + перлит), евтектоидните (перлит) и хиперевтектоидни класове (перлит + цементит) от стомана.
Съгласно метода на производство на стомана се разделя на кипене, полуспокойна и убити стомана. Блокове кипи стомани имат в структурата голям брой газови мехурчета
Структурните стомани (инженерни) са разделени по технологични съображения за газо- навъглеродените (С, обикновено не повече от 0.2%) подобрено (изложени на - подобряване) и режещи стомани.
Въглеродните стомани са класифицирани според предназначението. Тази стомана общо предназначение ST0 St1kp, StGps (ГОСТ 380-88), които не са лигирани отливки 15 L, 50 L, 35 L (ГОСТ 977-79) Leaf - Spring 65, 70, 80, 85 (ГОСТ 1459-79) увеличава и повишена обработваемост А11, А20, А30, A40G (ГОСТ 1414-75), средно-ниско закаляване NIPROM, 50PST, висококачествен конструкционна стомана 05, 08, 10, 15, 55PP, 60 (ГОСТ 1050 -74).
Влиянието на легиращи елементи на структурата и фазовата трансформация на стомана.
Всички елементи, които се разтварят в желязо, влияят положително на полиморфизъм, т.е., точки за смяна на А3 и А4. Повечето елементи увеличават или намаляват точка А4 и А3, а по този начин за удължаване на зоната на съществуване на γ - модификации или нисш А4 и А3 се увеличава, намалявайки у региона - модификация. Сформирана аустенитна, феритна стомана и преходно. Схематично е показано на фиг. 34.
На легиращи елементи се разтварят в ферит (заместване и въвеждане). феритни свойства се променят. Твърдост и сила са склонни да се увеличи. Якост също се увеличава, но е стабилен само за никел (5%) и хром, манган само при концентрация от не повече от 1.0 - 1.5%. Легиращи елементи могат да се разтварят в цементит или независимо комуникират с въглерод. Всички легиращи елементи в стоманите са разделени в две групи: карбид образуващ (Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti) и karbidoneobrazuyuschie (Ni, Si, Cu, Co, Al). Карбиди допринасят за стомана втвърдяване, износоустойчивост, устойчивост на деформация.
Карбиди в стомани се различават по състав и структура и са обединени под общото име "карбид фаза." Легиращи елементи се изместват точки S и Е са диаграми желязо - цементит наляво, образуване на клас ledeburitic стомани.
Основи на стомани топлинна обработка
Фазови превръщания в железни сплави - въглеродът в твърдо състояние. Фазови превръщания на стомана по време на нагряването.
следните трансформации възникнат по време на нагряване са:
1. Трансформиране на перлит да аустенит, срещащи се над точка А1 горе аустенит температура стабилно равновесие - перлит; при тези температури на трите основни структури на минималната свободна енергия има аустенит.
2. Превръщане на аустенит да перлит срещащи долу А1:
Перлит трансформация в аустенит в пълно съответствие с фазова диаграма на Fe - C може да се осъществи само при много бавно нагряване. В действителност трансформация отопление се забави, превръщането се извършва само при температури прегряване (малко по-висока от схема Fe - С). Perenagrety над критичната точка на перлит с различна скорост в зависимост от степента на прегряване се трансформира в аустенит.
Фиг. 35. Превръщането на перлит да аустенит при постоянна температура за стомана, съдържаща 0.86% В.
Растежът на аустенита зърната. -Прецизен и едрозърнест стомана.
Първите семената са формирани при взаимодействието между феритни и цементит - структурни компоненти на перлит. 1 см. Кв. граница площ между ферит и цементит е няколко т. м. поради което превръщането започва с образуване на множество зърна и образуването на голям брой малки зърна от аустенит. Размерът на тези зърна характеризира т.нар стойността на п и ч а л о г аустенитни зърна.
След това нагряването (или екстракт) за завършване превръщането причинява растежа на аустенитни зърна. растеж зърно - спонтанен процес. Има два вида на стомани: генетично фин и груб-наследствени; Тя се характеризира с първо ниска скорост на растеж на зърно, а вторият се увеличава тенденцията.
Фиг. 36. Веригата променя размера на перлит зърно в зависимост от отоплението в аустенитна диапазона
Преминавайки през критичната точка A1 придружено от рязко намаляване на зърното. Чрез по-нататъшно затопляне на зърно от фина стомана не нарасне до 950 - 1000 ° С, след което елиминира пречките за растеж, а зърното започва да расте бързо. В растеж стомана едрозърнест тя започва след прехода през критичната точка.
Размери на перлит зърна е по-голям, по-голямата аустенит зърното. След охлаждане не е смазва размер на зърното.
Има три вида на зърно са: п е ч а л д от размера на зърната на аустенитни зърна по време на затваряне перлит - аустенит; п и тъй като следствие в т е н о н д зърно (природен) зърно - склонността към аустенит растеж зърно; д г в та на т е н т и п о д а зърно - размер на частиците от аустенит в конкретните обстоятелства.
Стомана деоксидирана само Феромарганец (кипяща стомана) или феросилиций и Феромарганец по наследство груби стомана и стомана, допълнително деоксидирана алуминий - зърна. Тя обяснява естеството на степента на теорията на бариери. Алуминият се въвежда в стопената стомана, точно преди леене на отливки, образува с разтваря в стопената стомана от азот и кислород нитрид и оксидни частици (ALN, Al2O3). Тези съединения се разтварят в стопения метал, и след кристализация разпределени под формата на минута частици върху повърхността на зърната предотвратява растежа им чрез движение стена.
Фиг. 38. кинетична трансформация крива перлит на аустенит.
Фиг. 39. Кинетичната криви трансформация на аустенит да перлит при различни температури.
Процесът на образуване на перлит - процес на образуване на активни центрове на перлит центрове и растеж на перлит кристали. Това изисква подходящи физически условия: Процесът протича във времето, и може да бъде изобразен като т.нар кинетичната крива реализация, показваща количеството на перлит, образуван по време на преобразуване. Фиг. 38. точка А, на кривата показва момента, когато се открива в началото на преобразуването и буква б - завършване на превръщането. Позицията на кривите се влияе от степента на преохлаждане. Фиг. 39. При висока температура t1 (малка степен на преохлаждане) превръщане е бавен и продължителността на инкубационния период и времето за преобразуване се намалява.
Максимална скорост на реализация е температура Т4, по-нататъшно намаляване на температурата ще трябва да се намали процента на реализация. Кинетичната превръщане на аустенит да перлит криви, получени за различни температури се използват за диаграми на изотермични преобразуването на аустенит.
Диаграми на изотермични трансформация на преохлажда аустенит.
Ако точките А и В кинетичните криви преобразуване А - П позиционира вертикално с намаляване на температурата, диаграмата на изотермични трансформация получат преохлажда аустенит. Фиг. 40.
Легиращи елементи увеличават стабилността на карбиди на нагряване и бавна дифузия на въглероден u1091, те също дифузен бавно. Всичко това води до забавяне на образуването на аустенита при загряване на стоманата. Това обяснява увеличението на температурата темпериране и отгряване в легирани стомани на. Всички елементи, с изключение на Mn, намаляват тенденцията за нарастване на аустенитни зърна. При охлаждане, легиращите елементи в повечето случаи, да се намали скоростта на разлагане на аустенит, С - оформени графики движат надясно, и могат да променят формата си.
Видове термична обработка на материали.
Конвенционални топлинна обработка се състои от три основни стъпки: отопление, изотермично задържане и охлаждане. В зависимост от температурата на нагряване и охлаждане скорост разграничат следните основни видове топлинна обработка е отгряване, закаляване, отвръщане и стареене. Фиг. 42. структура фаза се образува по време на охлаждане при предварително определена скорост. Загрява се произвежда при предварително определена температура.
термична технология за обработка на стомана.
технология лечение стомана топлина се основава на използването на процеси фазовата трансформация на стоманата по време на нагряване и охлаждане, взаимодействието с промени обработка среда комплекс физико - механичните свойства на инженерни части, за да ги подобри над напречното сечение и повърхността на изделието. термична технология за обработка на стомана (съкращение ТА) на базата на параметри: време, или скоростта на нагряване, накисване, охлаждане, температурата на процеса, и околната среда на цикличен TR. Модерен се прилага специална техника на изпълнение на тези процеси са: пещ на различни дизайни (електрически, газови пламък, елеватори, транспортни, вал и т.н.), утоли танкове, солни бани и др. Видовете принадлежат ЧЕ: втвърдяване - насипно състояние, на повърхността, на място, отгряване - нормализира, хомогенизиране, рекристализация и т.н. подобрение, химически - топлинна обработка, охлаждане HDTV, лазерно отопление, електрическо поле пулс, топлинната обработка в процеса на пластична деформация, студена обработка и др ..
Пълен и нормализирането на закаляване. Отгряване при гранулиран перлит.
О т т и Z - термична обработка, в която стоманата се нагрява над AC3 (или точно над Ас1 - мека отгряване), последвано от бавно охлаждане. Отопление горе AC3 осигурява пълна рекристализация на стоманата. Охлаждането се извършва с пещта. Бавно охлаждане по време на изпичане води до разпадането на аустенит и създава перлитна структура. Нормализиране - отгряване видове, произведени в спокоен въздух, давайки ускорено охлаждане температурата на горната част. Нормализиране по-икономично функциониране. Основният проблем каляването: Рекристализация стомана и премахване на вътрешни напрежения, или сервизни структури. И двете неща се извършват по обичайния пълно отгряване. За да се премахне хетерогенност на дендритни лята стомана се използва за хомогенизиране на отгряване или дифузия. В резултат на висока температура и продължително излагане на растеж зърно е силен (груби образец), за които се използва конвенционален коригиране последващо отгряване. Частични резултати прекристализация отвръщане в само една част от конструкцията на перлит. Частичен отгряване хиперевтектоидния стомана се нарича още на сферички. За гранулиран перлит отопление не трябва значително да надвишава АС1, в противен случай тя се превръща плоча перлит. Моделът на зърно осигурява по-добра обработваемост на режещ инструмент и ниска склонност към прегряване по време на закаляване стомана. С цел да се намали времето за отгряване, и подобряване на качеството на поцинкованото стомана, използвана изотермични отгряване. Има над Ас1 нагрява стомана се охлажда бързо до температура от 100 ° С. С под Ас1 и се поддържа при тази температура в продължение на появата на фазовата трансформация А - П, след това се охлажда стомана произволно.
Насипни методи за закаляване.
В зависимост от стомана Съставът, формата и размерите на елементите и необходимите топлинно обработени свойства на избрания оптимален метод охлаждане, най-лесно приложими и едновременно осигуряващи желаните свойства.
Фиг. 43. Охлаждащите криви за различни методи за закаляване, прилагани за диаграмата на изотермични разлагане на аустенит.
1. Втвърдяване в охладител. (Фигура 43. 1.) - се загрява част е потопена в течността, която остава до приключване на охлаждането. Методът се използва за геометрично прости части от въглеродни и легирани стомани. Cooler - вода и масло.
3. Jet охлаждане - е част от интензивно поръсване вода. Обикновено се използва, когато трябва да се втвърди страна. При този метод парна риза е оформена за да се получи дълбоко закаляване.
4. Затихване и самостоятелно закаляване. Конвенционални закаляване и свойства на напречното сечение на същите части. За създаване на желаното разпределение на твърдост гаси само част от информация, и натрупаната топлина неохладен част на почивка. Такъв метод се използва, например, за водопроводни инструменти длета, чукове, наковални, и други подобни). разпределение твърдост се постига чрез регулиране на втвърдяване на обезцветяване.
6. изотермична втвърдяване. (Фиг. 43. 4) когато стоманата се поддържа при температура или в околната среда, като се гарантира пълна изотермични трансформация на аустенит. Обикновено 200 - 250 ° С. Получената структура - байнит.
Ефект на топлинна обработка на механичните свойства.
Свързани статии