Các giai đoạn trong hợp kim Iron-Carbon: Một hình ảnh chi tiết

Các hành vi cơ học và dịch vụ của hợp kim carbon sắt (stels và đúc sắt) được điều khiển bởi sự kết hợp của các giai đoạn tinh thể trong cấu trúc vi của chúng.

  • Ferite (Ferite-Fe) ) – Một khối cơ thể (BCC) giai đoạn mềm và ống dẫn. Cầu trượt hòa tan rất ít carbon (hai.022 wt% tại 727°C) và là giai đoạn chính trong thép thép thấp. Cấu trúc BCC cung cấp độ bền nhưng thấp hơn so với các giai đoạn khác.
  • Chất Autenite (FLT: 1] ) – Khối mặt (FCC) giai đoạn có nhiều carbon soluberity (có độ bền cao hơn (lên 2.14 wt% tại 1148°C). Bộ óc của vùng này ổn định trên 727 ° C (cho việc tạo ra và điều trị nhiệt độ nóng vì tính dễ dàng của ống dẫn và khả năng phân tán cacbon.
  • Bộ giải trí (Fe3C) ) – Một hợp chất liên hợp với các tinh thể có chất có chất hóa học. Nó cực kỳ cứng và giòn, chứa 6.67 wt% carbon. Chất Cition xuất hiện như một giai đoạn riêng biệt trong ngọc trai và như một mạng lưới trong thép siêu sắc, đóng góp sức mạnh nhưng làm giảm sự dẻo.
  • Pearlite ) – Một cấu trúc euparlactoid dạng đôi được cấu trúc tạo bởi các lớp hình xoắn ốc, chất fruteite và xi măng. Nó hình thành khi chất eutetite của genutoid được làm nguội dần qua 727 °C. Các tính năng liên hợp giữa hai ống điều khiển cơ học: tăng cường độ mạnh ( Hiệu ứng Hall-Petch).
  • Bainite ) – A acical (như) vi cấu trúc trung gian được hình thành, gồm các đĩa ferite và các hạt xi măng tốt. Baiite cung cấp một sự kết hợp tốt của sức mạnh và độ bền.
  • Matterite ) – A non-quillibrium, siêu hỗn hợp các bon trong BCT (hình bốn cạnh) bao bọc, được hình thành bởi độ mát nhanh (tách) của autenite.

Mỗi giai đoạn này có một khoảng ổn định riêng biệt về nhiệt độ và cấu tạo, như tóm tắt trong sơ đồ giai đoạn carbon sắt.

Sơ đồ giai đoạn sắt: Bản đồ nhiệt độ–Cultion

Biểu đồ giai đoạn cân bằng cho Fe-C (lên 6.67 wt% C) là nền tảng cho sự hiểu biết về hiệu ứng nhiệt độ.

  • Điểm hình cây ) (0.76 wt% C, 727 °C): tác nhân này được phân hủy thành hỗn hợp của cây dương xỉ (Wrute) và xi măng (Fe3C) — đó là ngọc trai.
  • Điểm sinh học (1.30 wt% C, 1148 °C): chất lỏng biến thành hỗn hợp của autenite và xi măng (leebuite) trong việc đúc sắt.
  • Điểm Pertectic) (0.17 wt% C, 1493°C): chất lỏng phản ứng với ferite để tạo thành autenite.

Khi làm mát, các biến đổi giai đoạn được hướng dẫn bởi các ranh giới cân bằng, nhưng trong thực tế, tốc độ làm mát có thể gây ra sự lệch hướng (không cân bằng) mà tạo ra binite hay martensite.

Phạm vi nhiệt độ cho khả năng ổn định giai đoạn

Trên 912 °C (cho sắt nguyên chất, thấp hơn một chút cho thép)

Ở nhiệt độ này, austenite là giai đoạn ổn định cho hầu hết các chất carbon dưới 2.14 wt%. Đây là phạm vi cho việc làm việc ( lăn, thu nhỏ) và các phương pháp đồng hóa. Ảnh chụp của autenite cho phép sự khuếch tán carbon cao, thiết yếu cho việc tạo ra ô nhiễm và các phương pháp điều trị bề mặt khác.

Giữa 727°C và 912 ° C ( miền Hypoeoctoid)

Trong những lớp thép ít cacbon, các giai đoạn ổn định là chất đốt và austenite trong vùng hai phần, khi nhiệt độ giảm, ferite bắt đầu hình thành ở các đường viền hạt của autenite. tỷ lệ của ferite tăng lên cho đến nhiệt độ eutoctoid.

Dưới 727 °C

Ở nhiệt độ dưới tinh vân, cơ cấu cân bằng của các khí cacbon nguyên chất và xi măng bao gồm chất ferite (tách phân tử trong chất eutectoid). Tuy nhiên, nếu nhiệt độ mát có thể biến đổi thành các giai đoạn không cân bằng như chất lỏng (giữa ~550 ° C và cô) hoặc nhiệt độ thấp (ở nhiệt độ cô).

Biến đổi giai đoạn trong việc canh tác và làm mát

Ca ngợi: Sự phát triển của sự đa dạng và hạt

Khi một thép được đun nóng trên nhiệt độ A3 (để giảm thiểu nhiệt độ) hoặc A1 (để gây ra dạng eutocoid), chất phóng xạ và xi măng đã có, biến đổi thành chất làm giãn nở. Quá trình này đòi hỏi sự khuếch tán carbon và thường xảy ra trên một phạm vi nhiệt độ (20–40 °C) bên trên đường chỉ tiêu. Tuy nhiên, sự tăng cường thích hợp bảo đảm sự phân phối carbon đồng nhất. Tuy nhiên, nhiệt độ cao làm giảm hiệu ứng hạt đặc, làm giảm hiệu ứng cuối cùng (Hell- c/c): các hạt lớn hơn làm giảm hiệu suất sản lượng hạt).

Làm mát: Điều khiển cấu trúc vi mô

Đường dẫn làm mát quyết định hỗn hợp giai đoạn cuối. Ba sản phẩm chính về làm mát autenite là:

  1. Chất lỏng – Đối phó với nhiệt độ làm mát chậm (xe làm mát, bình thường) tại nhiệt độ gần 700°C. Quá trình này là phân chia các nguyên tử carbon thành các lớp xi măng. Khoảng cách liên hệ nghịch đảo với việc làm lạnh; làm mát nhanh làm cho độ cứng tốt hơn và cao hơn (v. g, trong dây thép sáng chế).
  2. Bainite ) – Đối chiếu với tốc độ làm mát trung bình (v. d., trong ipocationing tại 450–550°C). Baiite phát triển bởi một cơ chế cắt lông không có sự phát tán sau đó là sự từ chối carbon.
  3. Bộ phận chuyển hóa ) – Đối chiếu khi nhiệt độ làm mát vượt quá mức độ làm mát, qua mũi của C-cry. Sự biến đổi là nhiệt độ và không có sự khuếch tán; các màng cực nhỏ tạo thành cấu trúc tứ giác. nhiệt độ đốt bắt đầu (M) phụ thuộc vào các carbon. Đối với nhiệt độ cao, cô là nhiệt độ bên dưới nhiệt độ của phòng, nghĩa là có thể có thể có.

Sơ đồ thời gian cổ điển-Trapperion-Transions (TTT) hiển thị những chế độ này. Bằng cách chọn một đường cong làm mát, các nhà siêu hình có thể nhắm vào các cấu trúc vi mô.

Ảnh hưởng của các yếu tố hợp nhất trên khả năng ổn định nhiệt độ

thép thực dụng chứa các động cơ hình mengan, chromium, niken, molybdenum, v.v..., nó thay đổi các biên giới và động cơ chuyển hóa.

  • Nickel và Mangan mở rộng cánh đồng autenite (tầm độ A3 và giảm lượng cacbon eutectoid).
  • Chromium, vanadium, và molybdenum ổn định ferite và cổ vũ sự hình thành của hợp kim carbbetes, làm tăng nhiệt độ của tử tinh.
  • Các yếu tố hợp nhất thường làm chậm sự phân tán, thay đổi đường cong TTT đến thời gian dài hơn và làm cho việc hình thành mattenite (v. d. tăng khả năng cứng lại).

Hiểu được những thay đổi này là thiết yếu để chọn nhiệt độ điều trị nhiệt độ. Ví dụ, một loại thép chuẩn 4340 (Ni-Cer-Mo) đòi hỏi nhiệt độ tăng cao (840–870°C) hơn đồng bằng 1045 (7880–82°C).

Những ứng dụng thực tế về điều trị nhiệt

Annealing

Việc làm ấm bao gồm việc làm nóng trong phạm vi autenite (hoặc trên A1) và làm mát chậm (có thể làm mát). Điều này làm mềm thép, giảm căng thẳng bên trong và tạo ra một cấu trúc nhỏ bằng ngọc trai thô. Việc điều chỉnh đầy đủ các cấu trúc hạt A3) tinh vi (chỉ dưới A1) hình dạng xi măng hình cầu để dễ gắn liền với độ bền tối đa.

Chuẩn hoá

Việc sử dụng để làm mát và không khí tạo ra một cấu trúc siêu nhỏ, tốt, bình thường cải thiện sự đồng tính và các tính chất cơ học so với điều kiện cán cân hoặc đúc.

Nhịn nhục và cám dỗ

Việc làm mát bằng nước, dầu hoặc khí) từ autenite sinh ra martenite. Kết quả là thép rất cứng, nhưng cứng và căng thẳng. Độ nóng cần thiết để tăng cường nhiệt độ dưới mức 11 (thường là 150–50 °C) để cho phép lượng khí thải cacbon được lọc, giảm độ cứng và tăng cường.

Phương pháp điều trị nhiệt nhiệt

Ngẫm nghĩ (nấp vào bồn tắm ở nhiệt độ hình thành ống khói) tạo ra các cấu trúc vi sinh vật có độ bền tuyệt vời. Độ dốc (chỉ cần cô, sau đó làm mát chậm) giảm sự méo mó và nứt so với việc dập tắt trực tiếp. Cả hai quá trình khai thác các động cơ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Kết luận

Các biến thể nhiệt độ trực tiếp điều khiển sự ổn định giai đoạn trong hợp kim sắt. Bằng cách hiểu sơ đồ giai đoạn và động lực chuyển hóa, các kỹ sư có thể thiết kế các chu trình điều trị nhiệt độ mà tạo ra các cấu trúc vi mô được điều chỉnh theo độ mạnh đặc biệt, cứng, và độ cứng. Dù đạt được ngọc trai tốt cho thép, thì chất gỗ để cắt, hoặc chất lỏng cho các bánh răng cưa, điều khiển chính xác tốc độ nóng và làm mát. Tiếp tục nghiên cứu về các thép cao (HSS) và giải thích các quá trình tiếp tục đẩy các rào cản của các công cụ bằng gỗ.

Để có thể tham khảo, SSM Handbook 4: Matraping và mục sơ đồ giai đoạn Iron-Carbon trên Wikipedia cung cấp chi tiết toàn diện. Hơn nữa, cơ sở dữ liệu MatWeb cung cấp dữ liệu cơ học cho các loại thép điều trị nhiệt [FLT: 1]