Utibabu wa joto wa chuma ndio njia yenye nguvu zaidi ya kuathiri muundo na sifa zake. Inategemea marekebisho ya lati za kioo kulingana na mchezo wa joto. Ferrite, pearlite, cementite, na austenite zinaweza kuwepo katika alloy ya chuma-kaboni chini ya hali mbalimbali. Mwisho una jukumu kubwa katika mabadiliko yote ya joto katika chuma.
Ufafanuzi
Chuma ni aloi ya chuma na kaboni, ambapo maudhui ya kaboni ni hadi 2.14% kinadharia, lakini inayotumika kiteknolojia ina kiasi cha si zaidi ya 1.3%. Ipasavyo, miundo yote ambayo huundwa ndani yake chini ya ushawishi wa mvuto wa nje pia ni aina za aloi.
Nadharia inawasilisha kuwepo kwao katika tofauti 4: suluhu gumu la kupenya, suluhu gumu lisilojumuisha, mchanganyiko wa kimakanika wa nafaka au kiwanja cha kemikali.
Austenite ni myeyusho dhabiti wa kupenya kwa atomi ya kaboni ndani ya kimiani ya chuma ya fuwele ya uso katikati ya uso, inayojulikana kama γ. Atomi ya kaboni huletwa ndani ya cavity ya γ-latiti ya chuma. Vipimo vyake vinazidi pores sambamba kati ya atomi za Fe, ambayo inaelezea kifungu kidogo chao kupitia "kuta" za muundo mkuu. Imeundwa katika michakatomabadiliko ya halijoto ya feri na perlite huku joto likiongezeka zaidi ya 727˚С.
Chati ya aloi za chuma-kaboni
Mchoro unaoitwa mchoro wa hali ya saruji ya chuma, iliyojengwa kwa majaribio, ni onyesho la wazi la chaguo zote zinazowezekana za mabadiliko katika vyuma na pasi za kutupwa. Thamani mahususi za halijoto kwa kiasi fulani cha kaboni katika aloi huunda sehemu muhimu ambapo mabadiliko muhimu ya kimuundo hutokea wakati wa mchakato wa kupokanzwa au kupoeza, pia huunda mistari muhimu.
Laini ya GSE, iliyo na pointi Ac3 na Acm, inawakilisha kiwango cha umumunyifu wa kaboni kadri viwango vya joto navyoongezeka.
| Jedwali la umumunyifu wa kaboni katika austenite dhidi ya halijoto | |||||
| Joto, ˚C | 900 | 850 | 727 | 900 | 1147 |
| Takriban umumunyifu wa C katika austenite, % | 0, 2 | 0, 5 | 0, 8 | 1, 3 | 2, 14 |
Sifa za elimu
Austenite ni muundo ambao huundwa wakati chuma kinapashwa joto. Inapofikia halijoto muhimu, pearlite na ferrite huunda dutu muhimu.
Chaguo za kupasha joto:
- Sare, hadi thamani inayohitajika ifikiwe, mfiduo mfupi,kupoa. Kulingana na sifa za aloi, austenite inaweza kutengenezwa kikamilifu au kwa kiasi.
- Kuongezeka polepole kwa halijoto, muda mrefu wa kudumisha kiwango kilichofikiwa cha joto ili kupata austenite safi.
Sifa za nyenzo zitakazopashwa joto, na vile vile kitakachofanyika kutokana na kupoezwa. Inategemea sana kiwango cha joto kilichopatikana. Ni muhimu kuzuia kuongezeka kwa joto au kuzidisha joto.
Muundo mdogo na mali
Kila awamu tabia ya aloi za chuma-kaboni ina muundo wake wa kimiani na nafaka. Muundo wa austenite ni lamellar, kuwa na maumbo karibu na acicular na flaky. Pamoja na utengano kamili wa kaboni katika γ-chuma, nafaka huwa na umbo jepesi bila kuwepo kwa mjumuisho wa simenti nyeusi.
Ugumu ni 170-220 HB. Conductivity ya joto na umeme ni utaratibu wa ukubwa wa chini kuliko wale wa ferrite. Hakuna sifa za sumaku.
Vibadala vya kupoeza na kasi yake husababisha kuundwa kwa marekebisho mbalimbali ya hali ya "baridi": martensite, bainite, troostite, sorbite, perlite. Zina muundo wa acicular sawa, lakini hutofautiana katika mtawanyiko wa chembe, ukubwa wa nafaka na chembe za saruji.
Athari ya kupoeza kwenye austenite
Mtengano wa austenite hutokea katika sehemu muhimu sawa. Ufanisi wake unategemea mambo yafuatayo:
- Kiwango cha kupoeza. Inathiri asili ya inclusions ya kaboni, uundaji wa nafaka, uundaji wa mwishomicrostructure na sifa zake. Inategemea kati inayotumika kama kipozezi.
- Kuwepo kwa sehemu ya isothermal katika moja ya hatua za mtengano - inapoteremshwa hadi kiwango fulani cha joto, joto thabiti hudumishwa kwa muda fulani, baada ya hapo upoaji wa haraka unaendelea, au hutokea pamoja na kifaa cha kupasha joto (tanuru).
Kwa hivyo, mabadiliko endelevu na ya isothermal ya austenite yanatofautishwa.
Vipengele vya tabia ya mabadiliko. Chati
Grafu yenye umbo la C, ambayo inaonyesha asili ya mabadiliko katika muundo mdogo wa chuma katika kipindi cha muda, kulingana na kiwango cha mabadiliko ya halijoto - huu ni mchoro wa mabadiliko ya austenite. Upoezaji halisi unaendelea. Baadhi tu ya awamu za uhifadhi wa joto wa kulazimishwa zinawezekana. Grafu inaelezea hali ya joto la angavu.
Tabia inaweza kueneza na kutosambaza.
Kwa viwango vya kawaida vya kupunguza joto, nafaka ya austenite hubadilika kwa usambaaji. Katika ukanda wa kutokuwa na utulivu wa thermodynamic, atomi huanza kusonga kati yao wenyewe. Wale ambao hawana muda wa kupenya ndani ya kimiani ya chuma huunda inclusions za saruji. Zinaunganishwa na chembe za kaboni za jirani zinazotolewa kutoka kwa fuwele zao. Cementite huundwa kwenye mipaka ya nafaka zinazooza. Fuwele za ferrite zilizosafishwa huunda sahani zinazofanana. Muundo uliotawanywa huundwa - mchanganyiko wa nafaka, saizi na mkusanyiko ambao hutegemea kasi ya baridi na yaliyomo.aloi kaboni. Perlite na awamu zake za kati pia huundwa: sorbite, troostite, bainite.
Katika viwango vikubwa vya kupungua kwa halijoto, mtengano wa austenite hauna herufi ya mtawanyiko. Upotoshaji tata wa fuwele hutokea, ambayo atomi zote huhamishwa kwa wakati mmoja kwenye ndege bila kubadilisha eneo lao. Ukosefu wa uenezaji huchangia katika uundaji wa martensite.
Athari ya ugumu kwenye sifa za mtengano wa austenite. Martensite
Kuimarisha ni aina ya matibabu ya joto, ambayo kiini chake ni kuongeza kasi ya joto hadi viwango vya juu vya joto kupita viwango muhimu Ac3 na Acm, ikifuatiwa na upunguzaji wa haraka. Ikiwa hali ya joto imepunguzwa kwa usaidizi wa maji kwa kiwango cha zaidi ya 200˚С kwa sekunde, basi awamu ya acicular imara huundwa, ambayo inaitwa martensite.
Ni myeyusho thabiti uliojaa kupita kiasi wa kupenya kwa kaboni ndani ya chuma kwa kimiani ya fuwele ya aina ya α. Kwa sababu ya uhamishaji wa nguvu wa atomi, hupotoshwa na kutengeneza kimiani ya tetragonal, ambayo ndio sababu ya ugumu. Muundo ulioundwa una kiasi kikubwa. Kwa hivyo, fuwele zinazopakana na ndege hubanwa, sahani zinazofanana na sindano huzaliwa.
Martensite ni imara na ngumu sana (700-750 HB). Imeundwa pekee kutokana na kuzima kwa kasi ya juu.
Ugumu. Miundo ya usambazaji
Austenite ni muundo ambao bainite, troostite, sorbite na perlite zinaweza kuzalishwa kwa njia isiyo halali. Ikiwa baridi ya ugumu hutokea saakasi ya chini, mabadiliko ya usambaaji hufanywa, utaratibu wao umeelezwa hapo juu.
Troostite ni perlite, ambayo ina sifa ya kiwango cha juu cha mtawanyiko. Inaundwa wakati joto linapungua 100˚С kwa pili. Idadi kubwa ya nafaka ndogo za ferrite na saruji inasambazwa juu ya ndege nzima. Cementite "ngumu" ina sifa ya fomu ya lamellar, na troostite iliyopatikana kutokana na hasira inayofuata ina taswira ya punjepunje. Ugumu - 600-650 HB.
Bainite ni awamu ya kati, ambayo ni mchanganyiko uliotawanywa zaidi wa fuwele za feri ya kaboni nyingi na sementi. Kwa upande wa mali ya mitambo na teknolojia, ni duni kwa martensite, lakini huzidi troostite. Huundwa katika viwango vya joto wakati uenezaji hauwezekani, na nguvu za mgandamizo na harakati za muundo wa kioo kwa ajili ya kugeuzwa kuwa wa martensitic hazitoshi.
Sorbitol ni aina ngumu ya sindano ya awamu ya pearlite inapopozwa kwa kasi ya 10˚С kwa sekunde. Sifa za mitambo ni za kati kati ya pearlite na troostite.
Perlite ni mchanganyiko wa chembe za ferrite na saruji, ambazo zinaweza kuwa punjepunje au lamellar. Huundwa kutokana na kuoza laini kwa austenite kwa kasi ya kupoeza ya 1˚C kwa sekunde.
Beitite na troostite zinahusiana zaidi na ugumu wa miundo, ilhali sorbite na perlite pia zinaweza kuundwa wakati wa kuwasha, kupenyeza na kuhalalisha, vipengele ambavyo huamua umbo la nafaka na ukubwa wao.
Athari ya kupenyeza kwenyevipengele vya kuoza kwa austenite
Kivitendo aina zote za uwekaji na urekebishaji zinatokana na ubadilishanaji wa austenite. Annealing kamili na isiyo kamili hutumiwa kwa vyuma vya hypoeutectoid. Sehemu hizo huwashwa kwenye tanuru juu ya pointi muhimu Ac3 na Ac1 mtawalia. Aina ya kwanza ina sifa ya kuwepo kwa muda mrefu wa kushikilia, ambayo inahakikisha mabadiliko kamili: ferrite-austenite na pearlite-austenite. Hii inafuatiwa na baridi ya polepole ya workpieces katika tanuru. Katika pato, mchanganyiko uliotawanywa vizuri wa ferrite na pearlite hupatikana, bila matatizo ya ndani, plastiki na ya kudumu. Annealing haujakamilika ni chini ya nishati kubwa na mabadiliko tu muundo wa pearlite, na kuacha ferrite karibu bila kubadilika. Urekebishaji unamaanisha kiwango cha juu cha kupungua kwa joto, lakini pia muundo wa plastiki mbaya zaidi na mdogo kwenye njia ya kutoka. Kwa aloi za chuma zilizo na maudhui ya kaboni ya 0.8 hadi 1.3%, inapopozwa, kama sehemu ya kuhalalisha, mtengano hutokea kwa mwelekeo: austenite-pearlite na austenite-cementite.
Aina nyingine ya matibabu ya joto kulingana na mabadiliko ya muundo ni uboreshaji wa usawa wa sauti. Inatumika kwa sehemu kubwa. Inamaanisha kufanikiwa kabisa kwa hali ya austenitic coarse-grained kwa joto la 1000-1200 ° C na kufichuliwa kwenye tanuru kwa hadi masaa 15. Michakato ya halijoto inaendelea kwa kupoeza polepole, ambayo husaidia kusawazisha miundo ya chuma.
Isothermal annealing
Kila mojawapo ya mbinu zilizoorodheshwa za kuathiri chuma ili kurahisisha uelewajiinachukuliwa kama badiliko la isothermal ya austenite. Walakini, kila mmoja wao katika hatua fulani ana sifa za tabia. Kwa kweli, mabadiliko hutokea kwa kupungua kwa kasi kwa joto, kasi ambayo huamua matokeo.
Mojawapo ya njia zilizo karibu na hali bora ni upitishaji maji kwa kutumia isothermal. Kiini chake pia kina joto na kushikilia hadi mtengano kamili wa miundo yote kuwa austenite. Upoaji hutekelezwa katika hatua kadhaa, ambayo huchangia mtengano wa polepole, mrefu na uthabiti zaidi wa joto.
- Kushuka kwa kasi kwa halijoto hadi 100˚C chini ya kiwango cha Ac1.
- Uhifadhi wa lazima wa thamani iliyopatikana (kwa kuwekwa kwenye tanuru) kwa muda mrefu hadi michakato ya uundaji wa awamu za ferrite-pearlite ikamilike.
- Inapoa katika hewa tulivu.
Mbinu hiyo inatumika pia kwa vyuma vya aloi, ambavyo vina sifa ya kuwepo kwa mabaki ya austenite katika hali iliyopozwa.
Vyuma vya chuma vya hali ya juu na austenitic vilivyobakizwa
Wakati mwingine uozo usio kamili huwezekana kukiwa na austenite iliyobaki. Hili linaweza kutokea katika hali zifuatazo:
- Inapoa haraka sana wakati uozo kamili haufanyiki. Ni sehemu ya kimuundo ya bainite au martensite.
- Chuma chenye kaboni nyingi au aloi ya chini, ambayo michakato ya mabadiliko ya kutawanywa kwa hali ya juu ni ngumu. Inahitaji mbinu maalum za matibabu ya joto kama vile uwekaji homojeni au annealing ya isothermal.
Kwa aloi ya juu -hakuna michakato ya mabadiliko yaliyoelezwa. Aloi ya chuma na nickel, manganese, chromium inachangia malezi ya austenite kama muundo mkuu wa nguvu, ambao hauhitaji mvuto wa ziada. Vyuma vya Austenitic vina sifa ya uimara wa juu, kustahimili kutu na kustahimili joto, kustahimili joto na kustahimili hali ngumu ya kufanya kazi kwa fujo.
Austenite ni muundo usio na muundo ambao hakuna upashaji joto wa juu wa chuma unaowezekana na ambao unahusika katika karibu mbinu zote za matibabu yake ya joto ili kuboresha sifa za mitambo na teknolojia.
