כיצד לזהות טמפרטורה קריטית בשלב הברזל-פחמן של תכנון טיפול

שלב הברזל-Carbon Diagram in Heat Treatment

עבור כל מי שעובד עם פלדה, דיאגרמת שלב ברזל פחמן היא כלי חיוני.זה ממפה את היחסים בין טמפרטורה, תוכן פחמן, ואת השלבים הנוכחי בסגסוגת ברזל פחמן פחמן. תהליכי טיפול חום כגון נשימה, נורמליזציה, quenching, ומזג להסתמך על שלב מדויק בקרת טמפרטורה.הבנה שבו על תרשים זה נקודות טרנספורמציה קריטי שקרים מאפשר מהנדסי חימום מניב תכונות מכניות ספציפיות כמו קשיחות, קשיחות, או ניסיון פעולה לא צפוי, לעתים קרובות.

הדיאגרמה עצמה היא מעל מאה שנים, אך היא נותרה מבוססת במטולגידור.זה מראה את השלבים היציבים במאזן: נוזל, דלה ferrite, austenite, ferrite, ו מלטיט (Fe3C) המפתח לשימוש בשלב הניברדמת למעשה נמצא בהכרה בתגובות השחלות - קדחתנות ב-1495 ° C (עבור פחמן ליד 0.09%), גלקטית ב-72C) כדי לשנות את התגובה של ברזל (C) ולצמצם (למשל, כלומר, כלומר, כלומר, לחץ על פניני) למול לחץ על פניניטריד (מסוגלקט, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כדי להפוך את פניני) ל- 2, ל- 2.

מה הן טמפרטורות קריטיות?

טמפרטורות קריטיות הן ערכים ספציפיים לאורך ציר הטמפרטורה שבו שינויים שלב מתחילים או מסתיים. בהקשר של טיפול בחום פלדה, אלה הטמפרטורות שבו מתרחשות שינויים שניתן לשלוט כדי לשנות את מבנה המיקרו.הם אינם מספרים קבועים עבור כל הפלדה - הם עוברים עם תוכן פחמן ואלמנטים סגסוגת.

(ב) ,0)1iFLT:1 - הטמפרטורה שבה אוסטנטי מתחיל להיווצר מפריט במהלך חימום (נקראת גם הטמפרטורה הביקורתית התחתונה של פלדות).
(FLT:0)Ac3cioFLT:1 - הטמפרטורה שבה הטרנספורמציה של ferrite לאוסטנטית הושלמה במהלך חימום.עבור פלדות היפראוקטקטקואיד, זה נקרא לעתים קרובות קו ACM, שבו מלטיט מתמוסס לתוך אוסטנטי.
(FLT:0)A1veFLT:1) - הטמפרטורה האקולוגית של שיווי משקל (72 ° C עבור פלדות פחמן רגילות), שבו פניניט טפסים במהלך קירור איטי.
(FLT:0)A3veFLT:1) - קו שיווי המשקל מפריד בין האזור (austenite + ferrite) מאזור אוסטנטומנט יחיד עבור פלדות היפותאטואיד.

טמפרטורות אלה מתוייגות עם "c" תת-מרשם (התחממות) או "r" (cooling) כדי לציין האם הם נמדדים במהלך חימום או קירור, כי היסטריה מתרחשת. בתכנון טיפול חום, בדרך כלל אתה עובד עם Ac1 ו- Ac3 לחימום, ושימוש בטרנספורמציה נוספתמית (TT) או קריגרמה רציפה (T) עבור מסלולים מאנרגיה.

קריאה בטמפרטורות קריטיות חשובות מהמדגרמה

הטמפרטורה של אוקטקטנואיד (A1)

הטמפרטורה הקריטית הבסיסית ביותר היא האקטואיד ב 72 ° C. זה קו האופקי על הדיאגרמה שבה כל קווי התוכן של פחמן מתתכנסים. בטמפרטורה זו ובתוכן פחמן של 0.76%, austenite הופך פניניט (תערובתlamellar של ferrite ומלטite) עבור כל פלדה, A1 מייצג את הטמפרטורה מתחת לתוספת ומלטיט קיים כמו שלב של איזון; מעל acerite הוא כמעט לתוך דלקת פנינה (a) הוא כמעט מרע, הוא מתחיל חום (מבוגר) אחד, הוא כמעט לכל אורך חום).

טמפרטורה קריטית נמוכה (Ac1) וטמפרטורה קריטית גבוהה (Ac3)

עבור פלדות היפותקטיקואידים (פחמיפאל:0 0.76%), הגבול המקביל הוא קו ACM, שבו מלטט מתפוגג לתוך austenite.בפלדות אלה, austenitization מלא מתרחשת מעל ACM, אשר יכול להיות קרוב ל- 1100 מעלות צלזיוס עבור פלדה פחמן 1.2%, אבל טיפולים חום רבים לשמור בכוונה תחילה כמה מלט בלתי פתור עבור התנגדות.

שלב ה-Boundaries

כדי לקרוא את אלה מהדיאגרמה, בצעו את השלבים הבאים:

לזהות את התוכן פחמן של ⁇ שלך על ציר האופקי.
צייר קו אנכי למעלה מתוכן פחמן זה.
הצומת עם גבול A3 (עבור hypoeutectoid) נותן את טמפרטורת Ac3 או Ae3.הצומת עם קו האופקי A1 נותן את ה-A1.
עבור פלדות היפראוקטקטקואיד, הצומת עם קו ACM (היציאה מהרכב eutectoid) נותן את הטמפרטורה שבה מלטיט מתמוסס במלואו. A1 נשאר אותו הדבר.

קריאה זו מניחה תנאי איזון - שניתן להשיג רק עם חימום איטי מאוד או קירור. בפועל, תוכל להתאים את הערכים האלה בהתבסס על שיעורי חימום וסגסוגת.

כיצד כל האלמנטים משמרים טמפרטורה קריטית

פלדות פחמן בינוניות לעקוב אחר הדיאגרמה הפשוטה, אבל רוב הפלדה ההנדסית מכילה Manganese, chromium, ניקל, molybdenum, ואלמנטים אחרים.אלמנטים ⁇ אלה משנים את הטמפרטורות הקריטיות באופן משמעותי.לדוגמה, chromium מעלה את A1 ו- A3 נקודות בעוד ייצוב של פחמן או סגסוגת מדויקת של פחמן (כמו דיוקמי) מתנהגת דומה ניקל בהורדת A3, אבל זה גם עיכובים כדי להפחית את הגישה שלך ברזל נמוך יותר, סביר להניח כי אתה צריך להשתמש בדליקה נמוכה.

כלל פשוט של אצבע: עבור כל 1% של כרום, הטמפרטורה A1 עולה על ידי בערך 15-20 מעלות צלזיוס. ניקל מפחית את A1 על ידי 10 מעלות צלזיוס ל 1%.סיליקון גם מעלה A1, אבל במידה פחותה. עבור עבודה מדויקת, אתה צריך להתייעץ עם דיאגרמת שלב ספציפית לסגסוגת או להשתמש בתוכנה תרמודינמית.

שיטות ניסוייות כדי לבדוק טמפרטורה קריטית

בעוד הדיאגרמה מספקת נקודת התחלה, טיפול חום בעולם האמיתי דורש אימות של חמש שיטות נפוצות:

(FLT:0)Dilatometry: FLT:1 מדגם הוא מחומם תוך מדידת שינויים ממדיים.שלב שינויים שלב לגרום לשינויים בנפח (למשל, ferrite-to-austenite הוא התכווצות).
(FLT:0) סורק קלורימנטריטרי (DSC) או ניתוח אור-היסטורי (DTA): ibph:1 אלה מודדים את החום נספג או שוחרר במהלך שינויים שלב.
(FLT:0) בדיקת ההארה לאחר החלקה חלקית: אנדרט 1 על ידי חימום דגימות לטמפרטורות שונות רק מעל Ac1 ומעל Ac3, ולאחר מכן quenching, אתה יכול לזהות את השינוי בנוקשות כמו צורות מטבוליות של אוסטריט.
(FLT:0) מטוקיוגרף: 1FLT) דוגמאות לטמפרטורות שונות, ריצוף ובדיקה של המיקרו-מבנה תחת מיקרוסקופ.נוכחותו של fertrit או מלטיט שלא ניתן להזיזו את הראייה מעידה על כך שאתם מתחת ל- Ac3 או ACM.
(ב) מידת התנגדות אלקטרונית: FLT:1 ההתנגדות של שינויים פלדה עם שלב.שינוי פתאומי בהתנגדות במהלך החימום מסמל את השינוי.

עבור סביבות ייצור, dilatometry הוא הנפוץ ביותר, לעתים קרובות מוגדר בסטנדרטים כגון ASTM A1033. זה מספק ערכי Ac1 ו- Ac3 מדויקים עבור שליטה ספציפית הרבה.

החלת טמפרטורה קריטית בטיפול ב-Hick Treatment

אנליינג

מטרתה של אנליזת פלדה עבור מאצ'ינג או להיווצר.עבור פלדות היפותאטואיד, תהליך annealing נעשה סביב 20-30 מעלות צלזיוס מתחת ל- Ac1, המאפשרת החלמה ללא יצירת אנתנסיטיס מלאה. anealing דורש חימום מעל Ac3 (בדרך כלל 30-50 מעלות צלזיוס מעל) ואט קירור לייצר פניניט קורקאיד.

הידיעה על הטמפרטורות הקריטיות מבטיחה שלא תתחממו יתר על המידה, מה שמוביל לגידול בדגנים, או מתחת לחום, אשר משאיר פנינים קשים במבנה.

נורמליזציה

נורמליזציה כרוכה חימום לטמפרטורה של 50-80 מעלות צלזיוס מעל Ac3 (עבור hypoeutectoid) או מעל Acm (עבור היפראוטectoid) ולאחר מכן קירור אוויר.המטרה היא לחדד את גודל הדגנים וליצור מבנה אחיד של פניניט עדין.אם הטמפרטורה חימום הוא נמוך מדי, חלק מפר נשאר ללא פתור והמיקרודור הסופי הוא מטושטש מדי, אם גבוה מדי, aite הוא נמוך מדי, הוא חזק יותר מדי, הוא חזק יותר מדי, הוא חזק יותר מדי, הוא דגנים.

המונחים: Harddening

כדי להעמיס פלדה על ידי יצירת מרטן, עליך קודם לחמם אותו לתוך האזור austenite - above Ac3 עבור כיתה hypoeutectoid.הפרקטיקה הטיפוסית היא לחמם כ 30-60 מעלות צלזיוס מעל Ac3 כדי להבטיח פירוק מלא של fer ו carbides.עבור hypereutectoid פלדה, קשיחות נעשה מן האזור (אוטנטי + מלטיט) אבל לא יכול להיות מספיק זמן דבקה.

לאחר quenching, טמפרטורת ההתחלה של מרטן (Ms) היא קריטית, אבל זה לא מופיע בתרשים שיווי המשקל. גב 'תלוי תוכן פחמן סגסוגת. פחמן גבוה יותר ואת רוב המרכיבים (מלבד cobalt) נמוך יותר גב 'אתה חייב להתייעץ עם TT או CCT דיאגרמת עבור מידע על קירור קצב, אבל הטמפרטורה המוגברת על עצמו נקבעת על ידי קריאת השלב ברזל.

הפיתוי

טמפינג מבוצעת לאחר quenching וכולל חימום לטמפרטורה מתחת ל- Ac1 - בדרך כלל בין 150 מעלות צלזיוס ל- 650 מעלות צלזיוס בהתאם לקשה הרצויה ולנוקשות.הטמפרטורה הביקורתית התחתונה קובעת את הגבול העליון: לעולם לא מזג מעל Ac1 או שאתה סיכון ליצור אנתיחה טרית על חימום, אשר יגרום איזון לא מנוסח מתחת ל- Ac1 מאפשר פיזור של מרענן לתוך צורה פנימית, אשר תזכירה, אשר תזכירה מעל פנינה או ירידה של לחץ פנימי, אשר יהיה מעל פנינה, אשר יהיה שיפור משקל עמוק יותר, אשר יהיה מעל פנינה.

צעדים מעשיים לתכנון טיפול חום

בהתבסס על כל דבר שנדון, הנה הליך לתכנון טיפול חום באמצעות דיאגרמת שלב הברזל-פחמן וטמפרטורות קריטיות:

(FLT:0) לקבוע את תכולת הפחמן של פלדה.אנדרל 1 (עיין במפרט הסגסוגת (למשל, 1040 יש 0.40%C, 1095 יש 0.95%C) אישור עם ניתוח כימי אם יש צורך.
(FLT:0) לנטרל את הגבולות המתאימים של שלב 1.FreaLT:1) השתמש בתרשים שיווי המשקל כדי למצוא את A1 ו- A3 (או ACM) לטמפרטורה של פחמן זה.לדוגמה, פלדה 1040 יש A1=72 ° C, A3 ⁇ 790 מעלות צלזיוס.
(ב) [ה]:0] אדר לסגסוגת אלמנטים.FLT: אם הפלדה מכילה > 0.5% Mn, 1% Cr וכו ', ליישם גורמי תיקון מדדי נתונים לטיפול בחום. גישה טובה יותר היא להשתמש בתקן ;2ASTM סטנדרטי לקביעת Ac1 ו- Ac3 על ידי dilatometryFLT 3 אם נתונים רבים אינם זמינים.
(FLT:0Select סוג של טיפול חום.FreaLT:1) עבור הצפה, להגדיר את הטמפרטורה austenitizing ב- Ac3 + 50 ° C (עבור hypoeutectoid) או Ac1 + 50 ° C (עבור היפראוקטאיד) עבור annealing, להשתמש ב- Ac3 + 30 ° C או Ac1 - 20 ° C בהתאם לדרגה.
(FLT:0)Determine להחזיק זמן.FLT:1ure תרגול טיפוסי הוא שעה אחת אינץ ' עובי, אבל להסתגל לגודל חלק וזעם מראש.הטמפרטורות הקריטיות רק להגדיר את הגבולות התרמיים; הזמן חייב להיות מספיק כדי לפזר carbides ולהוגן את האנתנסיט.
(ב) [ה]התקרות [ה] [ה] [ה]] [ה]], אין [הה] אלא] [ה]] [ההההתב"ה]] [הההההההההההההההההההההההההההתרחשות] [ה] [ה] [ה] [הת] [ה] [ה]] [התחילה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה] [ה] [ה]]] [ה] [ה] [ה] [ההה]]] [ה[ה]]]]] [ה] [ה] [ה[ה[ה] [ה] [ה]]] [ה] [ה]] [ה] [ה]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה]]]]]] [ה]]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה
(FLT:0)Verify תוצאות.FLT:1 השתמש בבדיקות קשיחות, מתכת או דילולומטריה כדי לאשר כי מבנה המיקרו-מבנה של המטרה הושג.אם לא, להתאים טמפרטורה או זמן בהתבסס על הסטייה מנקודות קריטיות צפויות.

תהליך זה מבטיח תוצאות טיפול חום התחדשות תוך הימנעות ממכשולים נפוצים כגון אי-עצימה לא מספקת, כפייה דגנים או עיוות חלק.

טעויות נפוצות כאשר משתמשים בטמפרטורות קריטיות

כמה טעויות מתרחשות כאשר מהנדסים מסתמכים על דיאגרמת השלב של ברזל פחמן באופן שגוי:

התעלמות מההבדלים בין Equilibrium לבין טמפרטורה מעשית

הדיאגרמה מציגה את מצבי האיזון.בזעם אמיתי, שיעורי חימום של 10-50 מעלות צלזיוס לדקה אומר כי ה- Ac1 בפועל הוא עד 30 מעלות צלזיוס גבוה יותר מאשר שיווי משקל A1.זה ידוע כ superheating.אם אתה מגדיר את הפרווה שלך בטמפרטורה של שיווי המשקל, פלדה לא תשתנה.תמיד המטרה של Ac3 או Ac1 בתוספת שולי בטיחות (בדרך כלל 30-50 מעלות צלזיוס).

חימום יתר של Hypereutectoid Steels

הפחתת פלדה פחמן 1% לאזור אננס חד-פעמי (above ACM) מתמוסס את כל מלטיט, אבל זה גם גורם מאוד גבוה גרגר גדול coarsing וטמפרטורה נמוכה מאוד, קידום austenite נשמר.Harving אלה מן האזור דו-phase (austenite + מלטite) הוא מעדיף.

בהנחה שלכל הפלדה יש את אותו הדבר A1

אמונה נפוצה היא כי A1 הוא תמיד 72 ° C. בעוד שזה נכון עבור פלדה פחמן רגיל, פלדה ⁇ יכול להיות A1 טמפרטורות החל מ 700 מעלות C עד כמעט 800 מעלות צלזיוס. לדוגמה, פלדה כלי כמו D2 יש A1 קרוב 780 מעלות צלזיוס בשל romium גבוה.שימוש ערכי ברירת מחדל מוביל לטרנספורמציה לא שלמה במהלך מזג או austenitizing.

איסוף פחמן Gradients

אם הפלדה כבר מכוננת או מחוסמת, התוכן פחמן פני השטח שונה מההליבה.הדיאגרמה חלה אחרת בכל עומק.טיפול ב- Heat חייב לגרום בהרכב המקרה; אחרת, הליבה לא יכולה להיות קשה, או המקרה עשוי להמיס. פלדה טיפוסית משתמשת בטמפרטורה אטומה נמוכה יותר עבור הליבה ופוטנציאל פחמן גבוה יותר עבור המקרה.

שיקולים מתקדמים: לא-Equilibrium Diagrams

(הרשמית של שלב הברזל-פחמן היא מפת שיווי משקל, אך טיפול חום הוא לא-קליאליבריום (לתהליכי קירור), אתה צריך FLT:0isthermalטרנספורמציה דיאגרמות (TTT) ראטמאלי:1 ו-FLT:2continering טרנספורמציה דיאגרמות (CCT)FLT:3s נבנות עבור טמפרטורות מסוימות ותכנים פחמן (FLT) אשר יתחילו את הטמפרטורות מדויקות יותר ויותר) כדי לספק את הטמפרטורות מדויקות יותר ממושכות (DERDERDIQEREDIRDIQ)

עבור quenching ומזג, אתה חייב גם לדעת את ההתחלה המרטינה (Ms) ואת המרטינה לסיים (Mf) טמפרטורות. בעוד לא על תרשים שיווי המשקל, גב 'ה ניתן להעריך מנוסחאות כגון משוואה של אנדרוס: גב ' ( ° C) = 539 - 423(%) - 30.4(%) - 17.7(Ni%) - 12.1(C) - למה זה מקבל את ה- 1 (%) מההקשר חיוני).

מסקנה

זיהוי טמפרטורות קריטיות על דיאגרמת שלב ברזל פחמן הוא מיומנות שכל טיפול חום מקצועי חייב לשלוט.זה מתחיל בהבנה של A1, A3, ו- ACM גבולות וכיצד הם משתנים עם תוכן פחמן וסגסוגת.מכאן, אתה מחיל התאמות עבור שיעורי חימום מעשי, סגסוגת אפקטים, ואת תהליך טיפול חום ספציפי - בין אם annealing, התחממות, או מזג דיאגרמת רקמות אתה לא נותן תכונות מתמטיות של מחקר גמישים, אבל אתה יכול לספק את הנתונים שלך.