Hypoeutektoid stål: struktur, egenskaper, produksjon og bruk

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Bruken av karbonstål er utbredt i bygg og industri. Gruppen av såk alt teknisk jern har mange fordeler som fører til økt ytelse av sluttprodukter og strukturer. Sammen med de optimale egenskapene til styrke og motstand mot stress, utmerker disse legeringene seg også av fleksible dynamiske egenskaper. Spesielt hypoeutectoid stål, som også inneholder en betydelig prosentandel av karbonblandinger, er verdsatt for sin høye duktilitet. Men dette er ikke alle fordelene med denne varianten av høyfast jern.

Generell informasjon om legeringen

Et særtrekk ved stål er tilstedeværelsen av spesielle legerte urenheter og karbon i strukturen. Faktisk er den hypoeutektoide legeringen bestemt av karboninnholdet. Her er det viktig å skille mellom klassiske eutektoid- og ledeburittstål, som har mye til felles med den beskrevne variasjonen av teknisk jern. Hvis vi vurderer den strukturelle klassen av stål, vil den hypoeutektoide legeringen referere til eutektoider, men som inneholder legerte ferritter og perlitter. Den grunnleggende forskjellen fra hypereutektoider er nivået av karbon under 0,8%. Overskrider detteindikator lar oss klassifisere stål som fullverdige eutektoider. På en eller annen måte er det motsatte av hypoeutectoid det hypereutectoide stålet, som i tillegg til perlitt også inneholder sekundære urenheter av karbider. Dermed er det to hovedfaktorer som gjør det mulig å skille hypoeutektoide legeringer fra den generelle gruppen av eutektoider. For det første er dette et relativt lite karboninnhold, og for det andre er dette et spesielt sett med urenheter, som er basis for ferritt.

Produksjonsteknologi

Den generelle teknologiske prosessen for fremstilling av hypoeutectoid stål ligner på produksjon av andre legeringer. Det vil si at omtrent de samme teknikkene brukes, men i forskjellige konfigurasjoner. Hypoeutektoid stål krever spesiell oppmerksomhet når det gjelder å oppnå sin spesifikke struktur. Til dette brukes en teknologi for å sikre nedbrytning av austenitt mot bakgrunn av kjøling. I sin tur er austenitt en kombinert blanding, inkludert samme ferritt og perlitt. Ved å regulere intensiteten til oppvarming og avkjøling kan teknologer kontrollere spredningen av dette tilsetningsstoffet, som til slutt påvirker dannelsen av visse ytelseskvaliteter til materialet.

Karbonet fra perlitt forblir imidlertid det samme. Selv om påfølgende gløding kan korrigere dannelsen av mikrostrukturen, vil karboninnholdet være i området 0,8 %. Et obligatorisk stadium i prosessen med dannelse av stålkonstruksjoner er normalisering. Denne prosedyren er nødvendig for fraksjonell optimalisering av korn av sammeaustenitt. Ferritt- og perlittpartikler reduseres med andre ord til optimale størrelser, noe som forbedrer stålets tekniske og fysiske ytelse ytterligere. Dette er en kompleks prosess der mye avhenger av kvaliteten på varmereguleringen. Hvis temperaturregimet overskrides, kan den motsatte effekten godt gis - en økning i austenittkorn.

Stålgløding

Bruk av flere utglødningsmetoder praktiseres. Det er en grunnleggende forskjell mellom hel og delvis glødeteknikk. I det første tilfellet oppvarmes austenitten intensivt til en kritisk temperatur, hvoretter normalisering utføres ved hjelp av kjøling. Det er her nedbrytningen av austenitt skjer. Som regel utføres full gløding av stål i modusen 700-800 °C. Varmebehandling på dette nivået aktiverer bare prosessene med nedbrytning av ferrittelementer. Kjølehastigheten kan også justeres, for eksempel kan ovnspersonell betjene kammerdøren ved å lukke eller åpne den. De nyeste modellene av isotermiske ovner i automatisk modus kan utføre sakte kjøling i henhold til et gitt program.

Når det gjelder ufullstendig gløding, produseres den ved oppvarming med en temperatur over 800 °C. Imidlertid er det alvorlige begrensninger på tiden for å holde den kritiske temperatureffekten. Av denne grunn oppstår ufullstendig gløding, som et resultat av at ferritten ikke forsvinner. Følgelig elimineres ikke mange mangler i strukturen til det fremtidige materialet. Hvorfor er slik gløding av stål nødvendig hvis det ikke forbedrer det fysiskekvalitet? Faktisk er det ufullstendig varmebehandling som lar deg opprettholde en myk struktur. Sluttmaterialet er kanskje ikke nødvendig i alle bruksområder som er spesifikke for karbonstål i seg selv, men vil tillate enkel maskinering. Den myke pro-eutektoide legeringen er enkel å kutte og rimeligere å produsere.

Alloy normalization

Etter brenning kommer prosedyrene for økt varmebehandling. Det er operasjoner med normalisering og oppvarming. I begge tilfeller snakker vi om en termisk effekt på arbeidsstykket, hvor temperaturen kan overstige 1000 °C. Men i seg selv skjer normaliseringen av hypoeutectoid stål etter fullført varmebehandling. På dette stadiet begynner avkjøling under forhold med stille luft, hvor eksponering finner sted til fullstendig dannelse av finkornet austenitt. Det vil si at oppvarming er en slags forberedende operasjon før legeringen bringes inn i en normalisert tilstand. Hvis vi snakker om spesifikke strukturelle endringer, uttrykkes de oftest i en reduksjon i størrelsen på ferritt og perlitt, samt i en økning i hardheten. Styrkekvalitetene til partiklene er økt i forhold til de som oppnås ved utglødningsprosedyrer.

Etter normalisering kan en annen oppvarmingsprosedyre med lang eksponering følge. Arbeidsstykket avkjøles deretter, og dette trinnet kan utføres på forskjellige måter. Det endelige hypoeutektoide stålet oppnås enten i luft eller isaktekjølende ovner. Som praksis viser, er legeringen av høyeste kvalitet dannet ved bruk av full teknologi for normalisering.

Effekten av temperatur på strukturen til legeringen

Inngrepet av temperatur i prosessen med dannelsen av stålkonstruksjonen begynner fra det øyeblikket hvor ferrittisk-sementittmassen omdannes til austenitt. Med andre ord går perlitt over i en tilstand av en funksjonell blanding, som delvis blir grunnlaget for dannelsen av høyfast stål. I neste trinn av termisk behandling blir det herdede stålet kvitt overflødig ferritt. Som allerede nevnt, er det ikke alltid helt eliminert, som i tilfelle av ufullstendig gløding. Men den klassiske hypoeutektoide legeringen innebærer fortsatt eliminering av denne austenittkomponenten. På neste trinn er den eksisterende sammensetningen allerede optimalisert med forventning om å danne en optimalisert struktur. Det vil si at det er en reduksjon i partiklene i legeringen med tilegnelse av økte styrkeegenskaper.

Isotermisk transformasjon med en superkjølt blanding av austenitter kan utføres i forskjellige moduser og temperaturnivået er bare en av parametrene kontrollert av teknologen. Toppintervaller for termisk eksponering, kjølehastighet etc. varierer også Avhengig av valgt normaliseringsmodus oppnås herdet stål med visse tekniske og fysiske egenskaper. Det er på dette stadiet det også er mulig å sette spesielle driftsegenskaper. Et slående eksempel er en legering med myk struktur, oppnådd med sikte på effektiv videreforedling. Men oftestprodusenter fokuserer fortsatt på behovene til sluttforbrukeren og hans krav til metallets viktigste tekniske og operasjonelle kvaliteter.

Struktur av stål

Normaliseringsmodusen ved en temperatur på 700 °C forårsaker dannelsen av en struktur der kornene av ferritt og perlitt vil danne grunnlaget. Hypereutectoid stål har forresten sementitt i strukturen i stedet for ferritt. Ved romtemperatur, i normal tilstand, noteres også innholdet av overflødig ferritt, selv om denne delen minimeres når karbon øker. Det er viktig å understreke at strukturen til stål i liten grad avhenger av karboninnholdet. Det påvirker praktisk t alt ikke oppførselen til hovedkomponentene under samme oppvarming, og nesten alt er konsentrert i perlitt. Faktisk kan perlitt brukes til å bestemme nivået på innholdet av karbonblanding - som regel er dette en ubetydelig verdi.

En annen strukturell nyanse er også interessant. Faktum er at perlitt- og ferrittpartikler har samme egenvekt. Dette betyr at ved mengden av en av disse komponentene i den totale massen, kan du finne ut hva det totale arealet den opptar. Dermed studeres mikroseksjonsoverflater. Avhengig av modusen som det hypoeutektoide stålet ble oppvarmet i, dannes også fraksjonsparametrene til austenittpartikler. Men dette skjer nesten i et individuelt format med dannelsen av unike verdier – en annen ting er at grensene for ulike indikatorer forblir standard.

Egenskaper til hypoeutectoid stål

Dette metallet tilhørertil lavkarbonstål, så du bør ikke forvente spesiell ytelse fra det. Det er nok å si at når det gjelder styrkeegenskaper, er denne legeringen betydelig dårligere enn eutektoider. Dette skyldes forskjeller i struktur. Faktum er at den hypoeutektoide klassen av stål med innhold av overflødig ferritter er dårligere i styrke enn analoger som har sementitt i struktursettet. Delvis av denne grunn anbefaler teknologer å bruke legeringer for byggeindustrien, i produksjonen som fyringsoperasjonen med fortrengning av ferritt ble implementert til det maksimale.

Hvis vi snakker om de positive eksepsjonelle egenskapene til dette materialet, så er de plastisitet, motstand mot naturlige biologiske ødeleggelsesprosesser osv. Samtidig kan herding av hypoeutectoid stål tilføre en rekke tilleggskvaliteter til metall. Det kan for eksempel være både økt termisk motstand og fravær av en disposisjon for korrosjonsprosesser, samt en hel rekke beskyttende egenskaper som ligger i konvensjonelle lavkarbonlegeringer.

Bruksområder

Til tross for en liten reduksjon i styrkeegenskaper på grunn av at metallet tilhører klassen ferritiske stål, er dette materialet vanlig i forskjellige områder. For eksempel, i maskinteknikk, brukes deler laget av hypoeutectoid stål. En annen ting er at høykvaliteter av legeringer brukes, i produksjonen som avanserte teknologier for fyring og normalisering ble brukt. Dessuten er strukturen til hypoeutectoid stål med redusert ferrittinnhold gansketillater bruk av metall i produksjon av bygningskonstruksjoner. Dessuten lar den rimelige kostnaden for noen stålkvaliteter av denne typen deg regne med betydelige besparelser. Noen ganger, ved fremstilling av byggematerialer og stålmoduler, er økt styrke ikke nødvendig i det hele tatt, men slitestyrke og elastisitet er nødvendig. I slike tilfeller er bruk av hypoeutektoide legeringer berettiget.

Produksjon

Mange bedrifter er engasjert i produksjon, tilberedning og produksjon av hypoeutectoid metall i Russland. For eksempel produserer Ural Non-Ferrous Metals Plant (UZTSM) flere stålkvaliteter av denne typen samtidig, og tilbyr forbrukeren forskjellige sett med tekniske og fysiske egenskaper. Ural Steel Plant produserer ferritisk stål, som inkluderer høykvalitets legerte komponenter. I tillegg er spesielle legeringsmodifikasjoner tilgjengelig i sortimentet, inkludert varmebestandige, høykromholdige og rustfrie metaller.

Metalloinvest kan også trekkes ut blant de største produsentene. Ved anleggene til dette selskapet produseres konstruksjonsstål med en hypoeutektoid struktur, designet for bruk i konstruksjon. For øyeblikket jobber stålverket til bedriften i henhold til nye standarder, som gjør det mulig å forbedre det svake punktet til ferrittlegeringer - styrkeindikatoren. Spesielt jobber selskapets teknologer med å øke spenningsintensitetsfaktoren, for å optimere slagstyrken og utmattingsbestandigheten til materialet. Dette gjør at vi kan tilby nesten universelle legeringer.

Konklusjon

Det er flere tekniske og operasjonelle egenskaper til industri- og bygningsmetaller som anses som grunnleggende og jevnlig forbedres. Men etter hvert som design og teknologiske prosesser blir mer komplekse, oppstår også nye krav til elementbasen. I denne forbindelse manifesterer hypoeutectoid stål seg tydelig, der forskjellige ytelseskvaliteter er konsentrert. Bruken av dette metallet er ikke berettiget i tilfeller der en del med flere ultrahøy ytelse er nødvendig, men i situasjoner der spesielle atypiske sett med forskjellige egenskaper kreves. I dette tilfellet eksemplifiserer metallet kombinasjonen av fleksibilitet og duktilitet med optimal slagfasthet og de grunnleggende beskyttelsesegenskapene som finnes i de fleste karbonlegeringer.