Karbon Content ve Martensite Formasyon arasındaki İlişki Quenched Steels
Table of Contents
Giriş: Çelik'teki Karbon'nun Eleştirel Rolü
Çelik en yaygın kullanılan mühendislik alaşımı olarak kalır ve mekanik özellikleri temel olarak ısı tedavisi tarafından kontrol edilir. Çeşitli ısı tedavi süreçleri, gider - karbon içeriği ve martensite arasındaki ilişkinin kapsamlı, teknik bir araştırma sağlar, dönüşüm mekanizmaları, mekanik davranışlar ve pratik düşünceler.
Martensite Formasyon Temelleri
Martensite, bir difüzyonsuz tarafından oluşturulan metastable bir aşamadır, karbon içeriğine bağlı olarak yüz bazlı bir küp (FCC) bir vücut merkezli tetragonal (BCT) yapısına bağlı olarak 100°C /s siparişi için hızlı bir şekilde gider.
martensitenin temel özellikleri acicular (needle-like) morfoloji, yüksek dislokasyon yoğunluğu ve iyi bir alt yapısı ikizler veya laths. fiksasyonun kendisi karbon içeriğine bağlıdır: düşük karbon çelikleri (daha düşük% 0.4 C) paralel plakalarla lath martensiteyi şekillendirmeye eğilimlidir, yüksek karbon çelikleri (above 0.6% C) bir karakteristik zigzag modeli ile plaka martensite üretir.
Karbon Content Governs Martensite Dönüşümü
Karbon, Interstisal bir Metalur
Karbon atomları, FCC'deki geçici siteler işgal etti, lattice. sırasında, karbon çimentolu (Fe3C) veya diğer ışınları oluşturmak için yeterince yaygınlaştırmaz; bunun yerine, bir tetragonal bir bozulma kalır.
Karbon içeriği ve Bayan sıcaklığı arasındaki ilişki kritik ve iyi bir şekilde kurulmuştur: Karbonda her 0.1 artış Bayan'ı Andrews'un denklemi gibi yaklaşık 30-40 °C'ye düşürmektedir:
[FONT=0)Ms (°C) = 539 - 423 (%C) - 30.4 (%Mn) - 17.7(%Ni) - 12.1 (%Cr) - 7.5 (%Mo) + ...)
Böylece, 0.8C'li düz bir karbon çelik, yaklaşık 200 °C'ye sahipken, 0.2C çelikinin 500°C'ye yakın Bayan olması gerekir.Martensite bitişi (Mf) sıcaklık genellikle 200-250°C'nin altında Bayan Mf'in altındayken, yüksek karbon çelikleri Mf'nin altında yer sıcaklığının altında düşebilir, austeniteyi korumaya yol açar.
Eleştirel Soğutma Oranı ve Hardenability
martensite oluşturmak için, soğutma oranı kritik soğutma oranını (CCR) aşmalıdır - su yerine daha 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 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 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
| Carbon Content (wt%) | Typical Ms (°C) | Hardenability | Preferred Quenchant |
|---|---|---|---|
| 0.05 – 0.25 | 450 – 500 | Low | Water |
| 0.30 – 0.50 | 350 – 450 | Moderate | Water (small sections) or oil |
| 0.60 – 0.80 | 200 – 350 | High | Oil or polymer |
| 0.90 – 1.20 | 100 – 200 | Very high | Oil or martempering |
Not: Kumaş ekleri bu aralıkları önemli ölçüde değiştirebilir. Daha fazla ayrıntı için, ESFLT:0)ASM International'ın ısı tedavi kaynakları).
Karbon Content ve Martensitesinin Mekanik Özellikleri
Sertlik ve Güçlük
Karbon bazlı martensite sertlik yaklaşık% 0.8C'ye kadar karbon içeriği ile kabaca lineerdir: Klasik bir denklem:
[FONTC) ⁇ 60 UTC (%C) + 20 (yüzde 0.8'e kadar karbon içeriği için)).
Böylece, 0.2C sertlik yaklaşık 47 HRC'dir;% 0.8C'de yüksek karbon martenifet platosu için yaklaşık% 67 HRC'ye ulaşır, ancak artan tetragonalite mikrokıra yol açar ve aynı şekilde 1,7'den fazla MPa'ya kadar uzanır.
Kanallama ve Zorluk
Martensite, süper doğmamış lattice, yüksek iç stresleri ve ikiz bölgelerin varlığı (özellikle yüksek karbon çeliklerinde) kırılmak için tamamen dondurmadır.Bu ticaret, yüksek karbonda% 10-15'ten daha az bir miktar yüksek karbona sahip olmak için bir adım atmaktadır.
Emekli Austenite
Yüksek karbon içeriği daha düşük sıcaklıklara kadar austeniteyi stabilize eder, yani Mf ısısı aşağıdaki ortama düşebilir. Sonuç olarak, austenitenin bir kısmı harçtan martene edilene kadar sınırlı kalır.Ancak,% 1.0 çelik, bazı uygulamalarda zorlaşılabilir ve boyutsal dengesizliklere neden olabilir. daha sonra sub-zero tedaviler (kript işleme) veya birden fazla dozlu işlem) veya birden fazla dozda kullanılabilir.
Pratik İşleme Implikasyonları
Quenching Medium
- [FONT=0) Düşük karbon çelikleri (0.02-0,3) C): ) Hızlı soğutma (örneğin, CCR'ye ulaşmak için buzlu brine veya su) gerekir; o zaman, tam martensite sadece ince bölümlerde elde edilebilir.
- [FONT:0]Medium-karbon çelikleri (0.3-0% 6 C): [Döntilmiş Su Giderleri yaygındır, ancak petrol, gelişmiş sertleştirilmiş sabitlenebilirliğe sahip alaşımlar için kullanılabilir. Tempering, miller ve dişliler gibi yapısal bileşenler için dengeli özellikler elde etmek önemlidir.
- [0] Yüksek karbon çelikleri (0.6-1.2% C): ) Petrol gideri, ısı şokundan kaynaklanan çatlaklardan kaçınmak için tipiktir. Martempering (austempering varyantları) kesme araçları için kullanılan, ölür, yatakları ve ilkbaharları azaltır.
Tempering Response
Tempering martensite geçiş liflerinin düşmesine neden oluyor (daha düşük karbonda, yüksek karbonda çimentolu, yüksek karbonda çimentolu, boş yerlerin geri çekilmesi ve oturma noktalarının azaltılmasına neden oluyor.
Metaller ve onların Karbon ile Interplay
alaşım elemanlarının eklenmesi, martensite dönüşümünü birkaç şekilde birleştirir:
- [FONT:0)Nickel ve Manganese: Aşağı Bayan sıcaklığı, austeniteyi koruma eğilimini artırmaktadır.
- [FONT=0)Chromium ve Molybdenum:[Dönetici: Yüksek karbon çelikleri için petrol gidermesine izin vermek. Ayrıca mizaç sırasında saj oluşturmayı teşvik ederler.
- [FONT:0]Vanadium ve Titanyum:) Katı tahıl sınırları ve martensite paketi boyutunu oluşturan iyi tır.
- [FONT:0]Silicon:[Dönetici:[Dönetici: · 1) Retards mizaç sırasında yumuşatılır, ilkbahar çelikleri için faydalı.
Bir derinlemesine alaşım etkileri tartışması için, [[0) Total Materia makalesini zorlanabilirlik üzerine ().
Uygulama için Doğru Karbon Content'ı Seçin
Mühendisler servis gereksinimleriyle eşleşen karbon içeriği tertemiz:
- [0] Düşük karbon (0.05-0.25% C) – Örnek çelikler: ) Core sert kalır; yüzey sert ve aşınmaya dayanıklı bir şekilde üretmek için arsa.
- [FONT:0)Ortak karbon (0.3-0.5% C) – Quenched ve mizaç çelikler:[Dönetici: 1) Güç, sertlik ve yorgunluk, ve sseçerler için direnç, çubuklar, cıvatalar ve makine parçaları için.
- [0] Yüksek karbon (0.6-1.2% C) – Giysiye dayanıklı ve araç çelikleri: ) Yavaşlama ve mizaçtan sonra maksimum sertliğe sahip olmak, dikkatli bir stres rahatlama ile kullanılır.
- [FONT=0) - Yüksek karbon (1.2-2.% C) - Özel uygulamalar: ), aşırı tuzluluk nedeniyle nadiren kullanılır; yüksek giyim bileşenleri için toz metalik veya özel ısı tedavileri ile işlenebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Çelikin karbon içeriği, martensite formasyonunu kontrol eden ana değişkendir ve kristal yapısını ve endük mekanik özelliklerini anlamaktan sonra, üreticilerin sürekli olarak sertliğe, düktifliğe kadar çelikler sunabilir ve bir otomotiv dişlisi için bir bıçak, bir otomotiv dişlisi için yorgunluk ve tasarım mühendisleri için temelseldir.
Modern ısı tedavi teknikleri hakkında daha fazla okuma için, bakınız The Midture's Technical library) ve ilgili standartlar ).ASTM International).