Giriş: Demir-Carbon Faz Diagram Isı Tedavisinde

Çelik ile çalışan herkes için, demir-karbon faz diyagramı vazgeçilmez bir araçtır. Sıcaklık, karbon içeriği ve demir-karbon alaşımları gibi fazlar. Bu bilgi olmadan ısı tedavisi, normalleme, kesme ve mizaçlı sıcaklık kontrolüne güvenir. Bu makale, demir-karbon basıncı gibi belirli mekanik özellikleri tasarıma izin verir ve bunları pratik planlama gibi belirli bir şekilde kullanmayı önerir.

diagramın kendisi bir yüzyıldan fazladır, ancak metalurjide temelsel olarak kalır.Sürekli reaksiyonlarda stabil aşamalar gösterir: sıvı, delta ferrite, austenite, ferrite ve çimentolu (Fe3C) Bu türdeki diyagramları kullanarak anahtar, 149C'de (örneğin,% 0.09'un yakınında karbon içeriği için) tekrarlanabilir bir şekilde tekrarlanabilir.

Eleştirel Sıcaklıklar Nedir?

Eleştirel sıcaklıklar, faz değişikliklerinin başladığı veya bittiği sıcaklık eksenleri boyunca belirli değerlerdir. Çelik ısı tedavisi bağlamında, bu dönüşümlerin mikroyapıyı değiştirmek için kontrol edilebilir olduğu sıcaklıklardır. Tüm çelikler için tek sabit sayılar değildir - en yaygın referanslı kritik sıcaklıklar şunlardır:

  • [0]Ac1 - Austenitenin ısıtma sırasında ferriteten oluşmaya başladığı sıcaklık (ayrıca çelikler için daha düşük kritik sıcaklık olarak da adlandırılır).
  • [FONT:0]Ac3[DÜT 1: 1 ) - Diktatöre dönüştüğü sıcaklık ısıtma sırasında tamamlandı.
  • [FONT:0]A1[DÜT:1] - Dengeli eutectoid sıcaklık (727°C for düz karbon çelikleri için), ki incir formlarının yavaş soğutma sırasında olduğu.
  • [FONT:0]A3[DÜT:1] - Denge hattı, hipotansiyonik çelikler için tek fazlı bir bölgeden (austenite + ferrite) bölgeyi ayırıyor.

Bu sıcaklıklar, ısıtma veya soğutma sırasında ölçülmüş olup olmadığını gösteren alt bir “c” ( ısıtma) veya “r” (cooling) ile etiketlenir, çünkü histeriler oluşur. ısı tedavisi planlamada, genellikle A1 ve Ac3 ile ısıtma için çalışır ve kullanımı isotermal dönüşüm (TTT) veya sürekli soğutma yolları için (CCT) diyagramları dengeden sapmak için.

Diagram'dan Anahtar Eleştirel Sıcaklıklar

Eutectoid Sıcaklık (A1)

En temel kritik sıcaklık, 727°C'de eutectoiddir. Bu, tüm karbon içerik hatlarının yakınlaştığı diyagramın üzerindeki yatay çizgidir.Bu sıcaklıkta ve karbon içeriği 0.76%, bir çeliktir (veya herhangi bir çelikten dolayı) ve bir mikrobiyönetici, hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen tüm tedavilere dönüştürülür.

Alt Eleştirel Sıcaklık (Ac1) ve Üst Eleştirel Sıcaklık (A3)

Hipoeutectoid çelikler için (karbon:0) 0.76%), eşdeğer sınır, çimentoluların bir veyaniğe karıştığı bir el hattıdır.Bu çeliklerde, tam austenitizasyon,% 1.2 karbon çelik için 1100 °C'ye yakın olabilir, ancak birçok ısı tedavisi kasıtlı olarak bazı çözülmemiş çimentolu çimentolu çimentoluyu aşınmaya engellenir.

Locating Faz Boundaries

Bunları diyagramdan okumak için, bu adımları takip edin:

  1. Yüzeysel eksendeki alaşımınızın karbon içeriğini tanımlayın.
  2. O karbon içeriğinden dikey bir çizgi çizin.
  3. A3 sınırı ile olan bağlantı ( hipoeutectoid için) Ac3 veya Ae3 sıcaklık verir. A1 yatay çizgi ile olan bağlantı Ac1 verir.
  4. Hipereutectoid çelikler için, Acm hattı ile olan bağlantı (Eutectoid kompozisyonundan ayrıldı) tam olarak çözüldüğü sıcaklıktaki sıcaklık verir. A1 aynı kalır.

Bu okumalar, denge koşullarını varsayıyor - sadece çok yavaş ısıtma veya soğutma ile kullanılabilir. pratikte, bu değerleri ısıtma oranları ve alaşım kompozisyonuna göre ayarlarsınız.

Metallerin Eleştirel Sıcaklıklarını Nasıl Değiştirilir

Plain karbon çelikleri basit diyagramı takip eder, ancak çoğu mühendislik çelikleri manganese, kromyum, nikel, molybdenum ve diğer elementler. Bu alaşım elementler kritik sıcaklıklara önemli ölçüde güveniyor. Örneğin, kromat, A1 ve A3 noktaları stabilize ederken, muhtemelen ısı tedavi sıcaklıklarını daha düşük bir şekilde hesaplamak için uygun davranırsınız.

Basit bir kural: Kromium'un her biri için, A1 sıcaklık kabaca 15-20°C'nin A1'i yaklaşık% 10°C'yi% 1'e düşürüyor, ancak daha az bir dereceye kadar hassas çalışma için, belirli bir faza veya termodinamik yazılımı kullanmanız gerekir.

Eleştirel Sıcaklıkları Doğrulaması için Deneysel Yöntemler

diagram başlangıç noktası sağlarken, gerçek dünya ısı tedavisi doğrulama gerektirir. Beş ortak yöntem kullanılır:

  • [FONT:0]Dilatometri: [Dönder:[Dönder: 1 ) Bir örnek, boyutsal değişiklikleri ölçerek ısınır.
  • [FONT:0)Differential Scanning Calorimetri (DSC) veya Diferansiyel Termal Analiz (DTA): [DFLT:1), Bu, faz değişiklikleri sırasında ısıyı absorbe eden veya serbest bırakılmıştır. Peaks dönüşüm başlar ve bitirir.
  • [FONT:0) Katısal Giderlemeden Sonra Zorluk Testleri: Isıtma örneklerinin A1 ve Ac3'ün üzerinde olduğu çeşitli sıcaklıklara göre, o zaman gider, martensite formlarının aslenitesi olarak farkına varabilirsiniz.
  • [FONT:0) Metalografi: [Dönetici: [Dönetici: 0,3 veya Acm altında mikroyapıyı incelemek.
  • [FONT:0)Elektrikli Direnç Ölçümü: [Döntgen: 1) Çelik değişikliklerin faz ile karşılaştırılması. Isıtma sırasında aniden dirençli bir değişiklik dönüşüm dönüşüme işaret eder.

Üretim ortamları için, dilatometri en yaygın olanıdır, genellikle ASTM A1033 gibi standartlarda belirtilmiştir.Çok özel kontrol için doğru Ac1 ve Ac3 değerleri sağlar.

Heat Tedavisinde Eleştirel Sıcaklıklar Uygulanıyor

Annealinging

Annealing, makine veya form oluşturmak için çelik yumuşamayı hedefliyor. hipoeutectoid çelikler için, işlem ekioid çelikler, tam ekleme Austenite + çimentolu bölge) üzerinde ısıtılması için tekrar kristalizasyon sağlar.

Kritik sıcaklıklar bilmek aşırı ısıyı sağlamanızı sağlar, bu da tahıl büyümesine veya ısıya yol açar, bu da yapıda sert inite bırakır.

Normalleşme

Normalleştirme, A3'ün üzerindeki 50-80°C'ye ısıtılması (doktora için) veya Acm'in üzerinde (doğul) ve sonra hava soğutması için, doğrultucun azaltılması ve düzgün bir yapı üretmektir.Eğer ısıtma sıcaklığı çok düşükse, bazı ferrite çözülmemiş kalır ve son mikroyapım yarıktır.

Quenching (Harding)

martensite oluşturmak için sert çelik, önce bir austenite bölgesine ısımalısınız - hipo ⁇ için Acmeler için Ac3. tipik uygulama, Acm'in üzerinde değil, önce çözünmüş çimentolu ve tahıl tıkanıklığını sağlamak için. hipereutectoid çelikler için, o kadar sert bir büyümeden yapılır ki, bu yüzden yüksek çözünürlükte bir büyümeden daha fazla tasarruf sağlar.

Yavaştan sonra, martensite başlangıç sıcaklığı (Ms) kritiktir, ancak denge diyagramına bağlı değildir. Yüksek karbon ve en alaşım elementleri (küresel olmayan) daha düşük Bayan, bir TTT veya CCT diyagramına soğutma oranı bilgileri için danışmanız gerekir, ancak austenitating sıcaklık kendisi demir karbon diyagramını okuyarak belirlenir.

Tempering

Tempering, Ak1'in altında bir sıcaklık için ısıtılır ve ısıtılır - genellikle istenen sertliğe ve sertliğe bağlı olarak 150 °C ile 650°C arasında. Daha düşük kritik sıcaklık üst limiti ayarlar: Ac1 veya daha fazla ısı oluşturmak için risk oluşturmaz, kistsiz martensitenin altında soğutmayı yaratır.

Heat Treatment Planning için Pratik Adımlar

Her şeyden önce, burada demir-karbon faz diyagramı ve kritik sıcaklıklar kullanarak bir ısı tedavisi planlama prosedürü:

  1. [FONT:0) Çelikinizin karbon içeriğini belirlemek.[ °T:1) Veterinerlik özelliklerini kontrol edin (örneğin, 1040'ın 0,4'ü % 0,9'u vardır. Gerekirse kimyasal analiz ile onaylayın.
  2. [FONT:0] Uygun faz sınırlarını ele alalım.[DÜT:1] A1 ve A3 (veya Acm) bu karbon içeriği için sıcaklıkları bulmak için denge diyagramını kullanın. Örneğin, 1040 çelik A1 = 727°C, A3 ⁇ 79 °C.
  3. [[Düzücü elementleri için uygun olarak; [DüzD:0) Çelik, %0.5 Mn, %1 Cr, vs. içeriyorsa, ısı tedavi veri torbalarından düzeltme faktörleri uygulayın. daha iyi bir yaklaşım, Ak1 ve Ac3'ün dilatometrisi tarafından belirlenmesi için standarttır).
  4. [FONT=0) Isı tedavisi türünü seçin.[[Dönetici için] Sertleşmek için, Austenitating temperature at Ac3 + 50°C (for hipoeutectoid) veya Ac1 + 50°C ( hipereutectoid için).
  5. [FONT:0)Determine zaman tutar.[[Dönetici: 1) Tipik uygulama, 1 saat kalınlığındadır, ancak bölüm büyüklüğü ve fırın preset için ayarlanır. kritik sıcaklıklar sadece termal limitleri tanımlar; zaman austeniteyi çözmelidir.
  6. [FONT:0) Plan soğutması [Dönetici], bu nedenle belirli alaşım için bir referans (Dönetici için) [Dönetici veya bainiteden kaçınmak için gerekli olan soğutma oranını belirlemek ve martensiteye ulaşmak için gerekli olan minimum enjeksiyonu yapmak.
  7. [FONT:0) Sonuçları Çözüntüler.[DÜDÜT:1] Hedef mikroyapının elde edildiğini doğrulamak için sert test, metalografi veya dilatmetri kullanın.Eğer olmasın, beklenen kritik noktalardan sapmaya dayalı sıcaklık veya zaman ayarlama.

Bu süreç, yetersiz austenitizasyon, tahıl koarsasyon veya parça bozulma gibi yaygın pitfalls kaçınırken tekrarlanabilir ısı tedavi sonuçları sağlar.

Eleştirel Sıcaklıkları Kullanırken Yaygın Hatalar

Mühendislerin demir-karbon diyagramına güvendikleri birkaç hata ortaya çıkıyor:

Equilibrium ve Pratik Sıcaklıklar arasındaki farkı görmezden gelin

diagram, denge eyaletleri gösterir. Gerçek bir fırında, dakikada 1050°C ısıtma oranları, gerçek Ac1'in denge A1'den 30°C'ye kadar olduğunu ifade eder. Bu, fırınınızı tam olarak denge sıcaklığında ayarlarsanız, çelik her zaman Ac3 veya Ac1 artı bir güvenlik marjı için hedef olmayacaktır (genellikle 30-50°C).

Aşırı ısıtmalı Hypereutectoid Steels

Tek fazlı austenite bölgesine% 1 karbon çelik ısıtın (above Acm) tüm çimentoluyu çözüyor, ancak birçok operatör düşük bir karbon çelik için aşırı derecede yüksek birleştirici ve çok düşük bir Bayan ısıyı teşvik ediyor.

Tüm Çeliklerin Aynı A1'e Sahip Olduğunu varsayın

Ortak bir inanç, A1'in her zaman 727°C olduğudır.Bu, düz karbon çelik için gerçek olsa da, alaşım çelikleri 700 °C'den 800 °C'den neredeyse 800 °C'ye kadar uzanan A1 sıcaklıklara sahiptir. Örneğin, D2 gibi araç çelikleri yüksek kromatyuma yakın 780°C'ye sahiptir.

Karbon Gradients'ı Neglecting

Çelik ya da hapsedilmişse, yüzey karbon içeriği her derinlikte farklı şekilde uygulanır. Heat tedavisi, durum kompozisyonunda faktöre sahip olmalıdır; aksi takdirde, temel sert olmayabilir, veya durum erir. Tipik bir karburu çelik, temel ve daha yüksek bir karbon potansiyeli için daha düşük bir austenitize sıcaklık kullanır.

Gelişmiş düşünceler: Non-Equilibrium Diagrams

Demir karbon faz diyagramı bir denge haritasıdır, ancak ısı tedavisi doğal olarak eşit olmayan değildir. soğutma süreçleri için, belirli bir austenitFLT:0)[Düzüğün 1. sırasını) ve [[DüzDüzeysel dönüşüm diyagramları (CCT) [D) [Düzüğün (CCT) [Düzüğün) ısıtılması için yapılır.

Yavaşlama ve sıtma için, martensite başlangıç (Ms) ve martensite bitimi (Mf) sıcaklıklar. Denge diyagramında olmasa da Bayan, Andrews denklemi gibi formüllerden tahmin edilebilir: Bayan (°C) = 539 - 423 (%C) - 30.4(%Mn) - 17.7(%Ni) -% 12.1(%Cr) - 7.5 (%)

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Demir-karbon faz diyagramında kritik sıcaklıklar tespit etmek, her ısı tedavisi profesyonelin usta olması gereken bir yetenektir.A1, A3 ve Acm sınırları ve karbon içeriği ve alaşımlama ile nasıl değiştirirler. pratik ısıtma oranları, alaşım etkileri ve belirli bir ısı tedavisi süreci için uygularsınız - eklenme, normalleştirme, sertleştirme veya mizleme.The diagramları tek başına size kinetics verir, ancak size termal hedefler verir.