Hipoeutektoid acél: szerkezet, tulajdonságok, gyártás és alkalmazás

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A szénacélok használata széles körben elterjedt az építőiparban és az iparban. Az úgynevezett műszaki vas csoportja számos előnnyel rendelkezik, amelyek a végtermékek és szerkezetek teljesítményének növekedéséhez vezetnek. A szilárdság és a feszültségállóság optimális jellemzői mellett ezek az ötvözetek rugalmas dinamikus tulajdonságokkal is rendelkeznek. Különösen a hipoeutektoid acél, amely jelentős százalékban tartalmaz szénkeveréket is, nagy ívessége miatt értékelik. De ez nem minden előnye ennek a nagy szilárdságú vasnak.

Általános információ az ötvözetről

Az acél megkülönböztető jellemzője a speciális ötvözött szennyeződések és szén jelenléte a szerkezetben. Valójában a hipoeutektoid ötvözetet a széntartalom határozza meg. Itt fontos különbséget tenni a klasszikus eutektoid és ledeburit acélok között, amelyek sok közös vonást mutatnak a műszaki vas ismertetett változatával. Ha az acél szerkezeti osztályát vesszük figyelembe, akkor a hipoeutektoid ötvözet eutektoidokra utal, de ötvözött ferriteket és perliteket tartalmaz. Az alapvető különbség a hipereutektoidoktól a 0,8% alatti széntartalom. Ezt túllépveindikátor lehetővé teszi, hogy az acélt teljes értékű eutektoidok közé soroljuk. Valamilyen szempontból a hipoeutektoid ellentéte a hipereutektoid acél, amely a perliten kívül másodlagos karbid-szennyeződéseket is tartalmaz. Így két fő tényező teszi lehetővé a hipoeutektoid ötvözetek megkülönböztetését az eutektoidok általános csoportjától. Egyrészt ez egy viszonylag kis széntartalom, másrészt ez egy speciális szennyeződéskészlet, amelynek alapja a ferrit.

Gyártástechnológia

A hipoeutektoid acél gyártásának általános technológiai eljárása hasonló más ötvözetek előállításához. Vagyis megközelítőleg ugyanazokat a technikákat használják, de különböző konfigurációkban. A hipoeutektoid acél különös figyelmet igényel sajátos szerkezetének kialakítása szempontjából. Ehhez olyan technológiát alkalmaznak, amely biztosítja az ausztenit lebomlását a hűtés hátterében. Az ausztenit viszont egy kombinált keverék, amely ugyanazt a ferritet és perlitet tartalmazza. A fűtés és hűtés intenzitásának szabályozásával a technológusok szabályozhatják ennek az adalékanyagnak a diszperzióját, ami végső soron befolyásolja az anyag bizonyos teljesítménybeli tulajdonságainak kialakulását.

A perlit által biztosított szén azonban változatlan marad. Bár az utólagos lágyítás korrigálhatja a mikrostruktúra kialakulását, a széntartalom 0,8% tartományba esik. Az acélszerkezet kialakításának egy kötelező szakasza a normalizálás. Ez az eljárás szükséges a szemcsék frakcionált optimalizálásáhozausztenit. Más szóval, a ferrit és a perlit részecskéket optimális méretűre csökkentik, ami tovább javítja az acél műszaki és fizikai teljesítményét. Ez egy összetett folyamat, amelyben sok múlik a fűtésszabályozás minőségén. Ha a hőmérsékleti rendszert túllépik, akkor az ellenkező hatás érhető el - az ausztenitszemcsék növekedése.

Acél izzítás

Több lágyítási módszer alkalmazását gyakorolják. Alapvető különbség van a teljes és részleges lágyítási technikák között. Az első esetben az ausztenitet intenzíven felmelegítik egy kritikus hőmérsékletre, majd a normalizálást hűtéssel hajtják végre. Itt történik az ausztenit bomlása. Az acélok teljes izzítása általában 700-800 °C-on történik. Az ilyen szintű hőkezelés éppen a ferritelemek bomlási folyamatait aktiválja. A hűtési sebesség is állítható, például a sütő személyzete a kamra ajtaját bezárásával vagy kinyitásával működtetheti. Az automata üzemmódban működő izoterm sütők legújabb modelljei lassú hűtést tudnak végrehajtani egy adott program szerint.

A tökéletlen lágyítást 800 °C feletti hőmérsékleten történő hevítéssel állítják elő. A kritikus hőmérsékleti hatás fenntartási idejének azonban komoly korlátai vannak. Emiatt tökéletlen lágyulás következik be, aminek következtében a ferrit nem tűnik el. Következésképpen a jövőbeni anyag szerkezetének számos hiányossága nem szűnik meg. Miért van szükség az acélok ilyen izzítására, ha az nem javítja a fizikai állapotot?minőség? Valójában ez egy hiányos hőkezelés, amely lehetővé teszi a puha szerkezet fenntartását. A véganyag nem feltétlenül szükséges minden, a szénacélokra jellemző alkalmazásban, de lehetővé teszi a könnyű megmunkálást. A lágy pro-eutektoid ötvözet könnyen vágható és olcsóbb a gyártása.

Ötvözet normalizálása

Égetés után következik a fokozott hőkezelési eljárások sora. Vannak normalizálási és fűtési műveletek. Mindkét esetben a munkadarabot érő hőhatásról beszélünk, amelynél a hőmérséklet meghaladhatja az 1000 °C-ot. De önmagában a hipoeutektoid acélok normalizálása a hőkezelés befejezése után következik be. Ebben a szakaszban a hűtés csendes levegő körülményei között kezdődik, amely alatt az expozíció a finom szemcsés ausztenit teljes képződéséig tart. Vagyis a melegítés egyfajta előkészítő művelet az ötvözet normalizált állapotba hozása előtt. Ha konkrét szerkezeti változásokról beszélünk, akkor ezek leggyakrabban a ferrit és a perlit méretének csökkenésében, valamint keménységük növekedésében fejeződnek ki. A részecskék szilárdsági tulajdonságai javulnak a lágyítási eljárásokkal elértekhez képest.

A normalizálás után egy újabb hosszú expozíciós melegítési eljárás következhet. A munkadarabot ezután lehűtik, és ezt a lépést különböző módon lehet végrehajtani. A végső hipoeutektoid acélt levegőben vagy levegőben állítják előlassú hűtésű sütők. Amint azt a gyakorlat mutatja, a legjobb minőségű ötvözetet a normalizálás teljes technológiájával alakítják ki.

A hőmérséklet hatása az ötvözet szerkezetére

A hőmérséklet beavatkozása az acélszerkezet kialakulásának folyamatába a ferrites-cementit tömeg ausztenitté való átalakulásának pillanatától kezdődik. Más szavakkal, a perlit funkcionális keverék állapotába kerül, amely részben a nagy szilárdságú acél képződésének alapja lesz. A hőkezelés következő szakaszában az edzett acél megszabadul a felesleges ferrittől. Mint már említettük, ez nem mindig teljesen kiküszöbölhető, mint például a tökéletlen izzítás esetében. De a klasszikus hipoeutektoid ötvözet továbbra is magában foglalja az ausztenit komponens eltávolítását. A következő szakaszban a meglévő összetételt már optimalizálják, azzal az elvárással, hogy optimalizált szerkezetet alakítsanak ki. Ez azt jelenti, hogy az ötvözet részecskéiben csökken a szilárdsági tulajdonságok növekedése.

Az izotermikus átalakítás túlhűtött ausztenitkeverékkel különböző üzemmódokban hajtható végre, és a hőmérsékleti szint csak egy a technológus által szabályozott paraméterek közül. A hőterhelés csúcsintervallumai, a hűtési sebesség stb. is változnak A választott normalizálási módtól függően bizonyos műszaki és fizikai jellemzőkkel rendelkező edzett acélt kapunk. Ebben a szakaszban van lehetőség speciális működési tulajdonságok beállítására is. Szembetűnő példa egy lágy szerkezetű ötvözet, amelyet hatékony további feldolgozás céljából állítanak elő. De leggyakrabbana gyártók továbbra is a végfelhasználó igényeire és a fém fő műszaki és működési tulajdonságaira vonatkozó követelményeire összpontosítanak.

Acélszerkezet

A normalizálási mód 700 °C hőmérsékleten egy olyan szerkezet kialakulását idézi elő, amelyben a ferrit- és perlitszemcsék képezik az alapot. A hipereutektoid acélok szerkezetében egyébként ferrit helyett cementit van. Szobahőmérsékleten, normál állapotban, a felesleges ferrit tartalma is megfigyelhető, bár ez a rész minimálisra csökken a szén növekedésével. Fontos hangsúlyozni, hogy az acél szerkezete kis mértékben függ a széntartalomtól. Gyakorlatilag nem befolyásolja a fő komponensek viselkedését ugyanazon melegítés során, és szinte minden perlitben koncentrálódik. Valójában a perlit felhasználható a szénkeverék-tartalom szintjének meghatározására - ez általában jelentéktelen érték.

Egy másik szerkezeti árnyalat is érdekes. A helyzet az, hogy a perlit és a ferrit részecskék fajsúlya azonos. Ez azt jelenti, hogy az egyik összetevőnek a teljes tömegben való mennyiségéből megtudhatja, hogy mekkora teljes területet foglal el. Így a mikrometszeti felületeket vizsgálják. Attól függően, hogy a hipoeutektoid acélt milyen üzemmódban hevítették, az ausztenit részecskék frakcionált paraméterei is kialakulnak. De ez szinte egyedi formátumban történik, egyedi értékek kialakításával - egy másik dolog, hogy a különböző mutatók határai szabványosak maradnak.

A hipoeutektoid acél tulajdonságai

Ez a fém hozzátartozikalacsony szén-dioxid-kibocsátású acélokhoz, így nem szabad tőle különösebb teljesítményt várni. Elég azt mondani, hogy szilárdsági jellemzőit tekintve ez az ötvözet lényegesen rosszabb, mint az eutektoidok. Ennek oka a szerkezeti különbségek. A tény az, hogy a felesleges ferriteket tartalmazó hipoeutektoid acélok szilárdsága gyengébb, mint az analógok, amelyek szerkezeti készletében cementit van. Részben emiatt a technológusok olyan ötvözetek használatát javasolják az építőipar számára, amelyek gyártása során a ferritek kiszorításával történő égetési műveletet maximálisan megvalósították.

Ha ennek az anyagnak a kivételes pozitív tulajdonságairól beszélünk, akkor ezek a plaszticitás, a természetes biológiai pusztulási folyamatokkal szembeni ellenálló képesség stb. Ugyanakkor a hipoeutektoid acélok keményítése számos további tulajdonsággal gazdagíthatja az anyagot. fém. Ez lehet például a megnövekedett hőállóság és a korróziós folyamatokra való hajlam hiánya, valamint a hagyományos alacsony szén-dioxid-kibocsátású ötvözetekben rejlő védő tulajdonságok egész sora.

Alkalmazási területek

Annak ellenére, hogy a fém a ferrites acélok osztályába tartozik, a szilárdsági tulajdonságok enyhe csökkenése ellenére ez az anyag különböző területeken elterjedt. Például a gépészetben hipoeutektoid acélból készült alkatrészeket használnak. Egy másik dolog az, hogy kiváló minőségű ötvözeteket használnak, amelyek gyártása során fejlett égetési és normalizálási technológiát alkalmaztak. A csökkentett ferrittartalmú hipoeutektoid acél szerkezete is meglehetősen jólehetővé teszi a fém felhasználását épületszerkezetek gyártásában. Ezenkívül egyes ilyen típusú acélfajták megfizethető ára lehetővé teszi, hogy jelentős megtakarításokkal számoljon. Néha az építőanyagok és acélmodulok gyártása során egyáltalán nincs szükség megnövelt szilárdságra, de szükséges a kopásállóság és a rugalmasság. Ilyen esetekben a hypoeutektoid ötvözetek alkalmazása indokolt.

Gyártás

Sok vállalkozás foglalkozik hypoeutectoid fém gyártásával, előkészítésével és gyártásával Oroszországban. Például az Ural Non-Ferrous Metals Plant (UZTSM) több ilyen típusú acélt állít elő egyszerre, és különböző műszaki és fizikai tulajdonságokat kínál a fogyasztóknak. Az Ural Steel Plant ferrites acélokat gyárt, amelyek kiváló minőségű ötvözött alkatrészeket tartalmaznak. Ezenkívül speciális ötvözetmódosítások is elérhetők a választékban, beleértve a hőálló, magas krómtartalmú és rozsdamentes fémeket.

A Metalloinvest a legnagyobb termelők közül is kiemelhető. Ennek a cégnek a létesítményeiben hipoeutektoid szerkezetű szerkezeti acélokat gyártanak, amelyeket építőiparban való használatra terveztek. Jelenleg a vállalat acélgyára új szabványok szerint működik, ami lehetővé teszi a ferritötvözetek gyenge pontjának - a szilárdsági mutató - javítását. A cég technológusai különösen a feszültségintenzitási tényező növelésén, az anyag ütőszilárdságának és fáradtságállóságának optimalizálásán dolgoznak. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy szinte univerzális ötvözeteket kínáljunk.

Következtetés

Az ipari és építőipari fémeknek számos műszaki és működési tulajdonsága van, amelyeket alapvetőnek tekintenek, és amelyeket rendszeresen javítanak. A tervezések és a technológiai folyamatok összetettebbé válásával azonban új követelmények is felmerülnek az elembázissal szemben. Ebben a tekintetben egyértelműen megnyilvánul a hipoeutektoid acél, amelyben a különböző teljesítményminőségek koncentrálódnak. Ennek a fémnek a használata nem olyan esetekben indokolt, amikor több ultra-nagy teljesítményű alkatrészre van szükség, hanem olyan helyzetekben, ahol speciális, eltérő tulajdonságú atipikus készletekre van szükség. Ebben az esetben a fém a rugalmasság és a hajlékonyság kombinációját szemlélteti az optimális ütésállósággal, valamint a legtöbb szénötvözetben megtalálható alapvető védelmi tulajdonságokkal.