Гипоетектоидты болат: құрылымы, қасиеттері, өндірісі және қолданылуы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Көміртекті болаттарды пайдалану құрылыста және өнеркәсіпте кең таралған. Техникалық темір деп аталатын топтың соңғы өнімдер мен құрылымдардың өнімділігін арттыруға әкелетін көптеген артықшылықтары бар. Беріктік пен кернеуге төзімділіктің оңтайлы сипаттамаларымен қатар, бұл қорытпалар икемді динамикалық қасиеттерімен де ерекшеленеді. Атап айтқанда, көміртекті қоспалардың айтарлықтай пайызын қамтитын гипоэвтектоидты болат өзінің жоғары икемділігімен бағаланады. Бірақ бұл жоғары берік темірдің осы түрінің барлық артықшылықтары емес.

Қорытпа туралы жалпы ақпарат

Болаттың айрықша ерекшелігі құрылымында арнайы легирленген қоспалар мен көміртектің болуы. Шындығында, гипоэвтектоидтық қорытпа көміртегі мөлшерімен анықталады. Мұнда сипатталған техникалық темірдің әртүрлілігімен көп ұқсастықтары бар классикалық эвтектоидтық және ледебуриттік болаттарды ажырату маңызды. Егер болаттың құрылымдық класын қарастыратын болсақ, онда гипоэвтектоидты қорытпа эвтектоидтарға жатады, бірақ құрамында легирленген ферриттер мен перлиттер бар. Гиперевтектоидтардан түбегейлі айырмашылығы көміртегінің 0,8%-дан төмен деңгейі болып табылады. Бұдан асып кетуиндикатор болатты толыққанды эвтектоидтарға жатқызуға мүмкіндік береді. Қандай да бір жолмен, гипоэвтектоидқа қарама-қарсы гиперевтектоидты болат, ол перлиттен басқа, карбидтердің екіншілік қоспаларын да қамтиды. Сонымен, гипоэвтектоидты қорытпаларды эвтектоидтардың жалпы тобынан ажыратуға мүмкіндік беретін екі негізгі фактор бар. Біріншіден, бұл салыстырмалы түрде аз көміртегі мазмұны, екіншіден, бұл қоспалардың арнайы жиынтығы, оның негізі феррит болып табылады.

Өндіріс технологиясы

Гипоэвтектоидты болатты алудың жалпы технологиялық процесі басқа қорытпаларды өндіруге ұқсас. Яғни, шамамен бірдей әдістер қолданылады, бірақ әртүрлі конфигурацияларда. Гипоэвтектоидты болат өзінің ерекше құрылымын алу тұрғысынан ерекше назар аударуды қажет етеді. Ол үшін салқындату фонында аустениттің ыдырауын қамтамасыз ететін технология қолданылады. Өз кезегінде, аустенит бірдей феррит пен перлитті қамтитын біріктірілген қоспа болып табылады. Жылыту және салқындату қарқындылығын реттеу арқылы технологтар бұл қоспаның дисперсиясын бақылай алады, бұл сайып келгенде материалдың белгілі бір өнімділік қасиеттерінің қалыптасуына әсер етеді.

Алайда перлит беретін көміртек өзгеріссіз қалады. Кейінгі жасыту микроқұрылымның түзілуін түзетуі мүмкін болса да, көміртегі мөлшері 0,8% диапазонында болады. Болат құрылымын қалыптастыру процесінің міндетті кезеңі қалыпқа келтіру болып табылады. Бұл процедура бірдей дәндерді бөлшектік оңтайландыру үшін қажетаустенит. Басқаша айтқанда, феррит пен перлит бөлшектері оңтайлы өлшемдерге дейін азаяды, бұл болаттың техникалық және физикалық көрсеткіштерін одан әрі жақсартады. Бұл көп нәрсе жылытуды реттеу сапасына байланысты күрделі процесс. Температуралық режим асып кетсе, онда керісінше әсер болуы мүмкін - аустенит дәндерінің көбеюі.

Болат күйдіру

Бірнеше жасыту әдістерін қолдану тәжірибеде. Толық және ішінара күйдіру әдістерінің арасында түбегейлі айырмашылық бар. Бірінші жағдайда аустенит критикалық температураға дейін қарқынды қыздырылады, содан кейін нормалау салқындату арқылы жүзеге асырылады. Бұл жерде аустениттің ыдырауы жүреді. Ереже бойынша болаттарды толық күйдіру 700-800 °С режимінде жүргізіледі. Бұл деңгейде термиялық өңдеу феррит элементтерінің ыдырау процестерін белсендіреді. Салқындату жылдамдығын да реттеуге болады, мысалы, пеш қызметкерлері камераның есігін жабу немесе ашу арқылы басқара алады. Автоматты режимдегі изотермиялық пештердің соңғы үлгілері берілген бағдарламаға сәйкес баяу салқындатуды жүзеге асыра алады.

Толық емес күйдіруге келетін болсақ, ол 800 °C жоғары температурада қыздыру арқылы өндіріледі. Дегенмен, сыни температура әсерін ұстау уақытында елеулі шектеулер бар. Осы себепті толық емес жасыту орын алады, нәтижесінде феррит жойылмайды. Демек, болашақ материалдың құрылымындағы көптеген кемшіліктер жойылмайды. Неліктен болаттарды мұндай жасыту қажет, егер ол физикалық жақсармасасапасы? Шын мәнінде, бұл жұмсақ құрылымды сақтауға мүмкіндік беретін толық емес термиялық өңдеу. Соңғы материал көміртекті болаттарға тән әрбір қолданбада қажет болмауы мүмкін, бірақ өңдеуді жеңілдетеді. Жұмсақ про-эвтектоидты қорытпаны кесу оңай және оны өндіру арзанырақ.

Қорытпаны қалыпқа келтіру

Күйгеннен кейін термиялық өңдеудің жоғарылау процедураларының кезегі келеді. Қалыпқа келтіру және жылыту операциялары бар. Екі жағдайда да біз температура 1000 ° C-тан асатын дайындамаға жылу әсері туралы айтып отырмыз. Бірақ өз бетінше гипоэвтектоидты болаттарды қалыпқа келтіру термиялық өңдеу аяқталғаннан кейін орын алады. Бұл кезеңде салқындату тынық ауа жағдайында басталады, оның барысында экспозиция ұсақ түйіршікті аустениттің толық түзілуіне дейін жүреді. Яғни, қыздыру қорытпаны қалыпқа келтірілген күйге келтірер алдындағы дайындық операциясының бір түрі болып табылады. Егер нақты құрылымдық өзгерістер туралы айтатын болсақ, онда олар көбінесе феррит пен перлит мөлшерінің төмендеуімен, сондай-ақ олардың қаттылығының жоғарылауымен көрінеді. Бөлшектердің беріктік қасиеттері жасыту процедуралары арқылы қол жеткізілетіндермен салыстырғанда артады.

Қалыпқа келтірілгеннен кейін басқа ұзақ экспозициялық қыздыру процедурасы орындалуы мүмкін. Содан кейін дайындама салқындатылады және бұл қадамды әртүрлі тәсілдермен орындауға болады. Соңғы гипоэвтектоидты болат ауада немесе ауада алынадыбаяу салқындайтын пештер. Тәжірибе көрсеткендей, жоғары сапалы қорытпа қалыпқа келтірудің толық технологиясын қолдана отырып жасалады.

Температураның қорытпа құрылымына әсері

Болат конструкциясының түзілу процесіне температураның араласуы феррит-цементиттік массаның аустенитке айналу сәтінен басталады. Басқаша айтқанда, перлит функционалдық қоспа күйіне өтеді, ол ішінара берік болаттың қалыптасуына негіз болады. Термиялық өңдеудің келесі кезеңінде шыңдалған болат артық ферриттен құтылады. Жоғарыда айтылғандай, ол толық емес жасыту жағдайындағыдай әрқашан толығымен жойылмайды. Бірақ классикалық гипоэвтектоидтық қорытпа әлі де осы аустенит компонентін жоюды қамтиды. Келесі кезеңде қолданыстағы композиция оңтайландырылған құрылымды құруды күтумен оңтайландырылған. Яғни, жоғары беріктік қасиеттерін алған кезде қорытпа бөлшектерінің азаюы байқалады.

Аустениттердің өте салқындатылған қоспасымен изотермиялық түрлендіру әртүрлі режимдерде орындалуы мүмкін және температура деңгейі технолог басқаратын параметрлердің бірі ғана. Термиялық әсер етудің ең жоғары интервалдары, салқындату жылдамдығы және т.б. да өзгереді. Таңдалған қалыпқа келтіру режиміне байланысты белгілі бір техникалық және физикалық сипаттамалары бар шыңдалған болат алынады. Дәл осы кезеңде арнайы операциялық қасиеттерді орнатуға болады. Жарқын мысал - тиімді әрі қарай өңдеу мақсатында алынған жұмсақ құрылымы бар қорытпа. Бірақ көбінесеөндірушілер бұрынғысынша түпкі тұтынушының қажеттіліктеріне және оның металдың негізгі техникалық және эксплуатациялық сапасына қойылатын талаптарына назар аударады.

Болат құрылымы

700 °C температурадағы қалыпқа келтіру режимі ферриттер мен перлиттердің түйіршіктері негіз болатын құрылымның қалыптасуын тудырады. Айтпақшы, гиперевтектоидты болаттардың құрылымында ферриттің орнына цементит болады. Бөлме температурасында қалыпты күйде артық феррит мөлшері де байқалады, дегенмен бұл бөлік көміртегі көбейген сайын азаяды. Болаттың құрылымы аз мөлшерде көміртегінің құрамына байланысты екенін атап өткен жөн. Ол іс жүзінде бірдей қыздыру кезінде негізгі компоненттердің мінез-құлқына әсер етпейді және оның барлығы дерлік перлитте шоғырланған. Шын мәнінде, перлит көміртегі қоспасының деңгейін анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін - әдетте, бұл шамалы мән.

Тағы бір құрылымдық нюанс та қызықты. Мәселе мынада, перлит пен феррит бөлшектерінің меншікті салмағы бірдей. Бұл жалпы массадағы осы құрамдастардың біреуінің мөлшері бойынша сіз оның жалпы ауданын қандай аумақты алып жатқанын білуге болатынын білдіреді. Осылайша, микросекциялық беттер зерттеледі. Гипоэвтектоидты болат қай режимде қыздырылғанына байланысты аустенит бөлшектерінің фракциялық параметрлері де қалыптасады. Бірақ бұл бірегей мәндердің қалыптасуымен дерлік жеке форматта орын алады - басқа нәрсе - әртүрлі көрсеткіштерге арналған шектеулер стандартты болып қалады.

Гипоэвтектоидты болаттың қасиеттері

Бұл металл тиесілітөмен көміртекті болаттарға, сондықтан сіз одан ерекше өнімділікті күтуге болмайды. Беріктік сипаттамалары бойынша бұл қорытпа эвтектоидтардан айтарлықтай төмен екенін айтсақ жеткілікті. Бұл құрылымдағы айырмашылықтарға байланысты. Құрамында артық ферриттері бар болаттың гипоэвтектоидты класы құрылымдық жиынтықта цементит бар аналогтардан беріктігі жағынан төмен. Ішінара осы себепті технологтар құрылыс индустриясы үшін қорытпаларды пайдалануды ұсынады, олардың өндірісінде ферриттердің ығысуымен күйдіру операциясы барынша жүзеге асырылды.

Егер біз осы материалдың оң ерекше қасиеттері туралы айтатын болсақ, онда олар пластикалық, табиғи биологиялық бұзылу процестеріне төзімділік және т.б.. Сонымен бірге гипоэвтектоидты болаттардың қатаюы бірқатар қосымша қасиеттерді қоса алады. металл. Мысалы, бұл термиялық төзімділіктің жоғарылауы және коррозия процестеріне бейімділіктің болмауы, сондай-ақ қарапайым төмен көміртекті қорытпаларға тән қорғаныс қасиеттерінің тұтас кешені болуы мүмкін.

Қолдану аймақтары

Металдың ферритті болаттар класына жататындығына байланысты беріктік қасиеттерінің аздап төмендеуіне қарамастан, бұл материал әртүрлі аймақтарда кең таралған. Мысалы, машина жасауда гипоэвтектоидты болаттан жасалған бөлшектер қолданылады. Тағы бір нәрсе, қорытпалардың жоғары сорттары пайдаланылады, оларды дайындауда күйдіру мен қалыпқа келтірудің озық технологиялары қолданылды. Сондай-ақ, құрамында ферриті төмендетілген гипоэвтектоидты болаттың құрылымы жеткіліктіқұрылыс конструкцияларын өндіруде металды пайдалануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, осы түрдегі кейбір болат маркаларының қолжетімді құны айтарлықтай үнемдеуге сенуге мүмкіндік береді. Кейде құрылыс материалдары мен болат модульдерін өндіруде күштің жоғарылауы мүлдем қажет емес, бірақ тозуға төзімділік пен серпімділік қажет. Мұндай жағдайларда гипоэвтектоидты қорытпаларды қолдану орынды.

Өндіріс

Ресейде гипоэвтектоидты металды өндірумен, дайындаумен және өндірумен көптеген кәсіпорындар айналысады. Мысалы, Орал түсті металдар зауыты (ОЖТМ) тұтынушыға техникалық және физикалық қасиеттердің әртүрлі жиынтығын ұсына отырып, бірден осы түрдегі бірнеше болат маркасын шығарады. Орал болат зауыты жоғары сапалы легирленген компоненттерді қамтитын ферритті болаттарды шығарады. Бұған қоса ассортиментте ыстыққа төзімді, жоғары хромды және тот баспайтын металдарды қоса, арнайы қорытпа модификациялары бар.

Metalloinvest-ті де ірі өндірушілердің қатарына жатқызуға болады. Бұл компанияның нысандарында құрылыста қолдануға арналған гипоэвтектоидты құрылымы бар құрылымдық болаттар шығарылады. Қазіргі уақытта кәсіпорынның металлургиялық зауыты жаңа стандарттар бойынша жұмыс істеуде, бұл феррит қорытпаларының әлсіз жері – беріктік көрсеткішін жақсартуға мүмкіндік береді. Атап айтқанда, компания технологтары кернеудің қарқындылық коэффициентін арттыру, материалдың соққыға төзімділігі мен шаршауға төзімділігін оңтайландыру бойынша жұмыс істеуде. Бұл әмбебап қорытпаларды ұсынуға мүмкіндік береді.

Қорытынды

Өнеркәсіптік және құрылыс металдарының негізгі болып саналатын және үнемі жетілдіріліп тұратын бірнеше техникалық және пайдалану қасиеттері бар. Дегенмен, конструкциялар мен технологиялық процестер күрделене түскен сайын элементтік базаға жаңа талаптар да туындайды. Осыған байланысты гипоэвтектоидты болат айқын көрінеді, онда әртүрлі өнімділік сапалары шоғырланған. Бұл металды пайдалану бірнеше ультра жоғары өнімділігі бар бөлік қажет болған жағдайда емес, әртүрлі қасиеттердің арнайы атипикалық жиынтықтары қажет болған жағдайларда негізделген. Бұл жағдайда металл икемділік пен икемділіктің оңтайлы соққыға төзімділігімен үйлесімі мен көміртекті қорытпалардың көпшілігінде кездесетін негізгі қорғаныс қасиеттерін көрсетеді.