Austenit je co?

Tepelné zpracování oceli je silným mechanismem ovlivňujícím jeho strukturu a vlastnosti. Je založen na změnách krystalových mřížek v závislosti na hře teplot. V různých podmínkách mohou být železo, uhlík, perlit, cemenit a austenit přítomny v slitině železa a uhlíku. Posledně jmenovaná hraje hlavní roli ve všech tepelných přeměnách v oceli.

Definice

Ocel je slitina železa a uhlíku, v níž je obsah uhlíku teoreticky až 2,14%, ale technologicky neobsahuje více než 1,3%. V souladu s tím jsou všechny struktury, které se v něm vytvářejí pod vlivem vnějších vlivů, také různé druhy slitin.

Teorie představuje jejich existenci ve čtyřech variantách: pevný penetrační roztok, pevný vyloučený roztok, mechanická zrna nebo chemická sloučenina.

Austenit je pevný roztok pronikání atomu uhlíku do tvárně orientované krystalické mřížky železa, označované jako γ. Atom uhlíku se zavádí do dutiny γ-mřížky železa. Jeho rozměry přesahují odpovídající póry mezi atomy Fe, což vysvětluje omezení jejich průchodu "stěnami" základní struktury. Vzniká v procesech teplotních transformací feritu a perlitu, když se teplo zvýší nad 727 ° C.

Schéma slitin železa a uhlíku

Graf nazvaný železo-cementitový stavový diagram, konstruovaný experimentem, je vizuální ukázkou všech možných variant transformací ocelí a litin. Konkrétní hodnoty teploty pro určité množství uhlíku v slitině vytvářejí kritické body, ve kterých dochází k důležitým strukturálním změnám v procesech vytápění nebo chlazení, a také vytvářejí kritické linie.

Řádek GSE, který obsahuje body Ac ₃ a Ac _m , zobrazuje úroveň rozpustnosti uhlíku při zvýšení hladiny tepla.

Charakteristiky vzdělávání

Austenit je struktura, která se vytváří během ohřevu oceli. Po dosažení kritické teploty tvoří perlit a ferit integrální substance.

Možnosti vytápění:

1. Uniformní, až do požadované hodnoty, krátkou dobu, chlazení. V závislosti na charakteristikách slitiny může být austeniť buď zcela vytvarován, nebo částečně tvořen.
2. Pomalý nárůst teploty, dlouhá doba udržování dosažené úrovně tepla za účelem získání čistého austenitu.

Vlastnosti výsledného ohřátého materiálu, stejně jako vlastnosti, které se uskuteční v důsledku chlazení. Hodně závisí na dosažené úrovni tepla. Je důležité, aby nedošlo k přehřátí nebo rozdělení.

Mikrostruktura a vlastnosti

Každá fáze charakteristická pro slitiny železa a uhlíku je charakterizována vnitřní strukturou mřížek a zrn. Struktura austenitu je deskovitá, má tvary blízké jak jehličkové, tak vločkovité. Při úplném rozpuštění uhlíku v γ-železo mají zrna lehkou formu bez přítomnosti tmavých cementitových inkluzí.

Tvrdost je 170-220 HB. Tepelná vodivost a elektrická vodivost jsou řádově nižší než ferit. Magnetické vlastnosti chybí.

Varianty chlazení a jeho rychlost vedou k tvorbě různých modifikací "studeného" stavu: martenzit, bainit, trostite, sorbitol, perlit. Mají podobnou strukturu, ale liší se v rozptýlení částic, ve velikosti zrna a v částicích cemenitu.

Vliv ochlazení na austenit

Rozklad austenitu nastává ve stejných kritických bodech. Jeho účinnost závisí na následujících faktorech:

1. Rychlost chlazení. To ovlivňuje povahu uhlíkových inkluzí, tvorbu zrn, tvorbu finální mikrostruktury a její vlastnosti. Závisí na médiu, které se používá jako chladivo.
2. Přítomnost izotermické složky v jednom ze stupňů rozpadu - když je teplota snížena na určitou teplotu, stabilní teplo je udržováno po určité časové období, po kterém pokračuje rychlé chlazení nebo dochází společně s topným zařízením (pec).

Tak jsou izolovány kontinuální a izotermické transformace austenitu.

Charakteristika povahy transformací. Graf

Graf ve tvaru C, který ukazuje povahu změn v mikrostruktuře kovu v časovém intervalu, v závislosti na stupni změny teploty - je schéma transformace austenitu. Skutečné chlazení je nepřetržité. Jsou možné pouze některé fáze zadržování tepla. Graf popisuje izotermické podmínky.

Postava může být difúzní a bez difúze.

Při standardních rychlostech redukce tepla dochází rozdílně ke změně austenitického zrna. V zóně termodynamické nestability se atomy začnou pohybovat mezi sebou. Ti, kteří nemají čas proniknout do železné mřížky, vytvářejí cementové vměstky. Jsou spojeny sousedními uhlíkovými částicemi uvolněnými z jejich krystalů. Cementite je tvořen na hranicích dezintegračních zrn. Čištěné feritové krystaly tvoří odpovídající desky. Vytvoří se rozptýlená struktura - směs zrn, jejichž velikost a koncentrace závisí na rychlosti ochlazování a obsahu uhlíku v slitině. Perlit a jeho meziprodukty jsou tvořeny: sorbitol, troostite, bainit.

Při výrazném poklesu teploty není rozklad austenitu difúzní povahy. Objevují se komplexní deformace krystalů, v nichž jsou všechny atomy současně přemísťovány v rovině bez změny jejich polohy. Absence difúze přispívá k tvorbě martenzitu.

Vliv kalení na vlastnosti rozpadu austenitu. Martensit

Tvrzení je druh tepelného zpracování, jehož podstatou je rychlé vytápění na vysoké teploty nad kritickými body Ac ₃ a Ac _m , po nichž následuje rychlé chlazení. Pokud teplota klesne s vodou rychlostí vyšší než 200 ° C za sekundu, vytvoří se tuhá fáze jehly nazývaná martenzit.

Jedná se o přesycený pevný roztok pronikání uhlíku do železa s krystalovou mřížkou typu α. Díky mocným posunům atomů narušuje a vytváří tetragonální mřížku, která je příčinou vytvrzení. Vytvořená struktura má větší objem. Výsledkem je, že krystaly, ohraničené rovinou, jsou stlačeny, rodí se jehlicovité desky.

Martenzit - silný a velmi pevný (700-750 HB). Je tvořen výhradně díky vysokorychlostnímu vytvrzení.

Kalení. Difúzní struktury

Austenit je forma, ze které lze uměle vyrábět bainit, troustite, sorbitol a perlit. Pokud dochází k ochlazení kalení při nižších rychlostech, jsou prováděny difúzní transformace, jejich mechanismus je popsán výše.

Troostát je perlit, který je charakterizován vysokým stupněm rozptylu. Vytváří se snížením tepla o 100 ° C za sekundu. Velké množství jemných zrn z feritu a cementu je rozloženo po celé rovině. "Kalený" je charakterizován cementitovou lamelární formou a trostit, získaný v důsledku následného uvolnění, má zrnitou vizualizaci. Tvrdost je 600-650 HB.

Bainit je mezilehlá fáze, která je ještě rozptýlenější směsí krystalů vysokohoritového feritu a cementitu. Podle svých mechanických a technologických vlastností je nižší než martenzit, ale přesahuje troštit. Vzniká v teplotních intervalech, kdy difúze není možná, a síly komprese a posunutí krystalové struktury pro transformaci do martensitické struktury jsou nedostatečné.

Sorbitol je velkoformátová řada perlitových fází ve tvaru jehly s ochlazením rychlostí 10 ° C za sekundu. Mechanické vlastnosti zaujímají mezilehlou pozici mezi perlitu a trostite.

Perlit - sbírka zrn z feritu a cementu, která může být granulovaná nebo ve tvaru desky. Vzniká v důsledku hladkého rozkladu austenitu rychlostí ochlazování 1 ° C za sekundu.

Beytite a troostite jsou spíše příbuzné strukturám ochlazování, zatímco sorbitol a perlit mohou vznikat i při temperování, žíhání a normalizaci, jejichž charakteristiky určují tvar zrn a jejich velikost.

Vliv žíhání na vlastnosti austenitu

Prakticky všechny typy žíhání a normalizace jsou založeny na vzájemném zvratu transformace austenitu. Kompletní a neúplné žíhání se aplikuje na pre-eutektoidní oceli. Podrobnosti se zahřívají v peci nad kritickými body Ac ₃ a Ac ₁ . První typ je charakterizován přítomností dlouhé doby držení, která zajišťuje kompletní transformaci: ferit-austenit a perlit-austenit. Poté následuje pomalé chlazení polotovarů v peci. Na výstupu se získá jemně rozptýlená směs feritu a perlitu, bez vnitřních napětí, z plastu a silné. Neúplné žíhání je méně energeticky náročné, mění pouze strukturu perlitu, takže ferit se prakticky nemění. Normalizace znamená vyšší rychlost snížení teploty, ale hrubší zrnitost a méně plastické struktury na výstupu. U ocelových slitin o obsahu uhlíku 0,8 až 1,3% vede ochlazení při normalizaci k rozpadu ve směru: austenit-perlit a austenit-cementite.

Jiným typem tepelného zpracování, který je založen na strukturálních přeměnách, je homogenizace. Je použitelný pro velké části. Zahrnuje absolutní dosažení austenitického hrubého zrna při teplotách 1000 až 1200 ° C a udržování v peci po dobu až 15 hodin. Izotermické procesy pokračují s pomalým chlazením, což usnadňuje vyrovnání kovových konstrukcí.

Izotermické žíhání

Každý z těchto způsobů ovlivňování kovu pro snadné pochopení je považován za izotermickou přeměnu austenitu. Každá z nich má však v určité fázi pouze specifické rysy. Ve skutečnosti dochází ke změnám při stabilním poklesu tepla, jehož rychlost určuje výsledek.

Jedním z metod, které jsou nejblíže ideálním podmínkám, je izotermické žíhání. Jeho podstatou je také vytápění a stárnutí až do úplného rozpadu všech struktur na austeni. Chlazení se uskutečňuje v několika fázích, což přispívá k pomalejšímu, delšímu a tepelně stabilnějšímu rozpadu.

1. Rychlý pokles teploty na hodnotu 100 ° C pod bod Ac ₁ .
2. Nucené zadržení dosažené hodnoty (umístěním do pece) po dlouhou dobu až do dokončení tvorby feriticko-perlitických fází.
3. Chlazení v klidu vzduchu.

Metoda je rovněž použitelná pro legované oceli, které se vyznačují přítomností zbytkového austenitu v chlazeném stavu.

Zbytkové austenitické a austenitické oceli

Někdy může dojít k neúplnému rozkladu při zbytkovém austenitu. To se může stát v následujících situacích:

1. Příliš rychlé chlazení, když nedochází k úplnému rozpadu. Jedná se o konstrukční složku bainitu nebo martenzitu.
2. Vysoce uhlíková nebo nízkolegovaná ocel, u které jsou procesy rozptýlených transformací austenitu komplikované. Vyžaduje použití zvláštních metod tepelného zpracování, jako je například homogenizace nebo izotermické žíhání.

Pro vysoce dopované - neexistují žádné procesy popsaných transformací. Legování oceli niklem, manganem, chrómem podporuje tvorbu austenitu jako hlavní stabilní strukturu, která nevyžaduje další vlivy. Austenitické oceli se vyznačují vysokou pevností, odolností proti korozi a tepelnou odolností, tepelnou odolností a odolností proti složitým agresivním pracovním podmínkám.

Austenit je struktura, z níž nevytváří žádné vysokoteplotní ohřev oceli a který se podílí prakticky na všech metodách tepelného zpracování za účelem zlepšení mechanických a technologických vlastností.