Iron-Carbon fikstürleri Aşamaları: A detailed Genel Bakış
Mekanik davranış ve demir-karbon alaşımlarının yaşam ömrü (köpekler ve demirler), kristal yapıları mikroyapılarında mevcut olan kristal aşamaların karışımı ile dikilir. Sıcaklık değişimleri - işleme sırasında veya hizmette- hangi aşamaların istikrarlı ve nasıl değiştiğini değiştirir.
- [FONT=0)Ferrite (α-Fe)) - Bir vücut merkezli bir metre (BCC) aşaması yumuşak ve düklenmiş olan çok az karbonu çözüyor (max ~0.022 727 °C) ve düşük karbonlu çeliklerdeki birincil aşamadır.
- [FONT:0)Austenite ( ⁇ -Fe)) - Yüz merkezli bir metre (FCC) aşaması, çok daha yüksek karbon çözünürlükle (11.48°C'de% 214'e kadar) Austenite, 727°C'nin üzerinde stabildir ve ısı tedavisine olanak tanır.
- [0]Cementite (Fe3C)) – Bir intermetalik kristal yapısı ile bir araya gelir. 6.67 wt% karbon içeren son derece zor ve tuzludur. Çimento, hipereutectoid çeliklerde ayrı bir aşama olarak görünür, yüksek güce katkıda bulunur, ancak yüksek çözünürlükte azaltır.
- [FONT=0)Pearlite[[DÜDÜT:1) - A lamellar eutectoid yapısı, ferrit ve çimentolu tabakalardan oluşan bir 727°C ile yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaştır.
- [FONT:0)Bainite[[DÜT:1) - Orta soğutma oranlarında oluşturulan bir aciküler (needle benzeri) mikro yapı, ferrite plakalarından ve iyi çimentolu partiküllerden oluşur. Bainite iyi bir güç ve sertliği sunar.
- [FONT:0]Martensite[[Dönetici:0)[Dönetici:0)Martensite[Dönetici:0)) - A non-equilibrium, BCT'de karbonun süper doğraşı (kim merkezli tetragonal) lattice, hızlı soğutma (kırma) tarafından oluşturulan, çok sert ve serttir; Sertliği karbon içeriği ile artar.
Bu aşamaların her biri, demir-karbon faz diyagramında özetlenen sıcaklık ve kompozisyona saygı ile ayrı bir stabilite aralığına sahiptir.
Demir-Carbon Aşama Diagram: Sıcaklık-Composition Map
Fe-C için denge faz diyagramı (% 6,67'ye kadar C) sıcaklık etkilerini anlamak için temeldir. Anahtar değişken noktalar şunlardır:
- [FONT:0]Eutectoid noktası [DDDDDDDDDDD:0% C, 727°C): Austenite ( ⁇ ) decomposes bir ferrite (α) ve çimentolu (Fe3C) - bu, incinsel.
- [FONT:0]Eutectic point[[Dönetici: 0,4,30% C, 1148°C): Sıvı, austenite ve çimentolu (ledeburite) bir karışıma dönüşür.
- [FONT:0)Peritectic point[[Dönetici:0)[Dönetici)[[Dönetici)[[[Dönetici))[[[[Dönetici)))))))))))))))))))))))
Soğutmada, faz dönüşümleri bu denge sınırları tarafından yönlendirilir, ancak soğutma oranı uygulamada, bainite veya martensite üreten sapmalara neden olabilir.
Faz İstikrarı için Sıcaklık Aralığı
912°C'nin üstünde ( saf demir için; çelikler için biraz daha düşük)
Bu sıcaklıklarda, austenite, 214 wt% altındaki en karbon içeriği için istikrarlı bir aşamadır. Bu, sıcak çalışma (rolling, forging) ve homojenizasyon tedavileri için aralığıdır.TheCF lattice of austenite, yüksek karbon diffüzyonu, karburize ve diğer yüzey tedavileri için gerekli olan.
727°C ve 912°C arasında (hypoeutectoid bölge)
Düşük karbon çeliklerinde, stabil aşamalar iki fazlı bir bölgede ferrit ve austenitedir. Sıcaklık damlaları olarak, ferrite austenitenin tahıl sınırlarında şekillenmeye başlar. ferrite oranı eutectoid sıcaklığa kadar artar.
Aşağıda 727°C
Eutectoid altında sıcaklıklarda, düz karbon çelikleri için denge mikroyapısı ferrit ve çimentolu (örneğin, eutectoid kompozisyonu) oluşur. Ancak, soğutma hızlıysa, austenitesi, kardinsizliğe dönüşemez (~5-5C ve Bayan) veya martensiteye (daha düşük Bayan sıcaklığına kadar).
Isıtma ve Soğutma sırasında faz dönüşümleri
Isıtma: Austenitization andj Growth
Bir çelik A3 ısısından (yüzelik için) veya A1 (örneğin, uzun süreli yüksek sıcaklıklar, son ürün zayıflatan austeniteye neden olur. (Hall-Petch etkisi: daha büyük tahıllar verim gücü azaltır).
Soğutma: Mikroyapım Kontrolü
Soğutma yolu son aşama karışımını belirler. Soğutma austenitesi üzerinde üç temel dönüşüm ürünü şunlardır:
- [FONT:0)Pearlite[[[Dönetici: 1 ) – Yavaş soğutma (sık soğutma, normalleştirici) 700 °C'ye yakın sıcaklıklarda. Süreç diffüzyon temelli: karbon atomları bölmesi çimento tabakaları ile ters bir şekilde ilişkilidir; hızlı soğutma, yüksek sertlik verir (örneğin, patentli tellerde).
- [FONT=0)Bainite[[Dönemli: 1) Orta soğutma oranlarında (örneğin, 450-5 °C) Bainite, karbon reddedilmesi ile birlikte büyüyen bir difüzyonsuz hear mekanizması ile büyür. Aşağı bainite (daha düşük sıcaklıklarda bilgi sahibi) iyi ve daha yüksek güce sahiptir.
- [FONT:0]Martensite[[Dönetici:0)[Dönetici] - Soğutma oranı kritik soğutma oranını aştığında yapılandırılır, C-curve burnunu atlayın. Dönüşüm birterm ve difüzyonsuzdur; austenite lattice hears to form a tetragonal yapı. martensite başlangıç sıcaklığı (Ms) karbon içeriğine bağlıdır.
Klasik Zaman-Temperature-Transformasyon (TTT) diyagramı bu rejimleri gösterir. Soğutma eğrisini seçerek, metaluristler mikroyapıları hedefleyebilirler.
Sıcaklık Stability üzerinde Metallerin Etkisi
Pratik çelikler manganese, kromium, nikel, molybdenum, vb. içerir ki bu faz sınırlarını ve dönüşüm kinetiği değiştirir. Örneğin:
- Nickel ve manganese austenite alanını genişletir (düşük A3 ısıyı azaltır ve eutectoid karbon içeriğini azaltır).
- Kromium, kullanım süresi ve molybdenum stabil ferrite ve alaşımların formasyonunu teşvik eder, eutectoid ısısını yükseltir.
- Metaller genellikle difüzyonu yavaşlatır, TTT eğrilerini daha uzun zamana kaydırır ve martensite (yani, zorlanabilirliklerini arttırırlar).
Bu değişimleri anlamak ısı tedavi sıcaklıklarını seçmek için önemlidir. Örneğin, standart 4340 çelik (Ni-Cr-Mo) daha yüksek austenitize sıcaklıkları (840-8 °C) gerektirmektedir.
Pratik Heat Tedavisi Uygulamaları Uygulamaları
Annealinging
Annealing, austenite aralığına (veya A1) ve soğutmanın yavaş (sıkır soğutma) ısıtılmasını içerir ve bir koarse inite mikroyapı üretir. Tam eks tahıl yapısı; spheroidize eksleme (sadece A1) globular çimentolu maksimum maksinabilite için.
Normalleşme
Austenite ve hava soğutması bir üniforma, iyi bir inite mikroyapı oluşturur. Normalleşme homojeniteyi ve mekanik özelliklerini kayıt veya döküm koşulları ile karşılaştırır. Sık sık sık tedavi için kullanılır.
Quenching and Tempering
Quenching (Su, petrol veya hava) birusteniteden gelen soğutma martensite üretir. Elde edilen çelik çok sert ama brittle ve streslidir. Tempering, A1'in altındaki bir sıcaklığa tekrar ısıyı içerir (tipik olarak 150-650 °C)
Isoterm Heat Tedavisi
Austempering (daha sonra yavaş soğutma) hem de ısı bağlı dönüşüm kinetiği ile birlikte buharlaşma ve çatlakları azaltır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Sıcaklık varyasyonları doğrudan demir-karbon alaşımlarında faz stabilitesini yönetir.Römert diyagramını ve dönüşüm kinetiği anlamakla, mühendisler yüksek çeliklere (AHSS) uygun mikroyapıları üreten ısı tedavi döngüleri tasarlayabilir ve sertleştirme süreçleri, demir-kücretsizliğe sahip olan kötü yerlerin sınırlarını zorlamaya devam eder, ya da dişliler için boş yer tutar.
[[Dönetici referanslar için, ASM Handbook Volume 4: Heat Treating and the Iron-Carbon stage entry on Wikipedia provides comprehensive details. Ek olarak, MatWeb database çeşitli ısıya bağlı çelikler için mekanik mülk verileri sunar.).