Hipoeutektoidni čelik: struktura, svojstva, proizvodnja i primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Upotreba ugljeničnih čelika je široko rasprostranjena u građevinarstvu i industriji. Grupa takozvanog tehničkog gvožđa ima brojne prednosti koje dovode do povećanja performansi finalnih proizvoda i konstrukcija. Uz optimalne karakteristike čvrstoće i otpornosti na naprezanje, ove legure odlikuju se i fleksibilnim dinamičkim svojstvima. Konkretno, hipoeutektoidni čelik, koji također sadrži značajan postotak mješavine ugljika, cijenjen je zbog svoje visoke duktilnosti. Ali to nisu sve prednosti ove vrste gvožđa visoke čvrstoće.

Opće informacije o leguri

Odlika čelika je prisustvo specijalnih legiranih nečistoća i ugljenika u strukturi. Zapravo, hipoeutektoidna legura je određena sadržajem ugljika. Ovdje je važno razlikovati klasične eutektoidne i ledeburitne čelike, koji imaju mnogo zajedničkog s opisanom vrstom tehničkog željeza. Ako uzmemo u obzir strukturnu klasu čelika, onda će se hipoeutektoidna legura odnositi na eutektoide, ali koja sadrži legirane ferite i perlite. Osnovna razlika od hipereutektoida je nivo ugljenika ispod 0,8%. Prekoračenje ovogaindikator nam omogućava da klasifikujemo čelik kao punopravne eutektoide. Na neki način suprotnost hipoeutektoidu je hipereutektoidni čelik, koji osim perlita sadrži i sekundarne nečistoće karbida. Dakle, postoje dva glavna faktora koji omogućavaju razlikovanje hipoeutektoidnih legura od opće grupe eutektoida. Prvo, ovo je relativno mali sadržaj ugljika, a drugo, ovo je poseban skup nečistoća čija je osnova ferit.

Tehnologija proizvodnje

Opći tehnološki proces za proizvodnju hipoeutektoidnog čelika sličan je proizvodnji drugih legura. Odnosno, koriste se približno iste tehnike, ali u različitim konfiguracijama. Hipoeutektoidni čelik zahtijeva posebnu pažnju u smislu dobijanja svoje specifične strukture. Za to se koristi tehnologija koja osigurava razgradnju austenita u pozadini hlađenja. Zauzvrat, austenit je kombinirana mješavina, uključujući isti ferit i perlit. Regulacijom intenziteta grijanja i hlađenja, tehnolozi mogu kontrolisati disperziju ovog aditiva, što u konačnici utiče na formiranje određenih performansi materijala.

Međutim, ugljenik koji daje perlit ostaje isti. Iako naknadno žarenje može ispraviti formiranje mikrostrukture, sadržaj ugljika će biti u rasponu od 0,8%. Obavezna faza u procesu formiranja čelične konstrukcije je normalizacija. Ovaj postupak je potreban za frakcionu optimizaciju zrna istihaustenit. Drugim riječima, čestice ferita i perlita su svedene na optimalne veličine, što dodatno poboljšava tehničke i fizičke performanse čelika. Ovo je složen proces u kojem mnogo ovisi o kvaliteti regulacije grijanja. Ako je temperaturni režim prekoračen, onda se može postići suprotan efekat - povećanje zrna austenita.

Žarenje čelika

Vježba se upotreba nekoliko metoda žarenja. Postoji fundamentalna razlika između tehnika potpunog i parcijalnog žarenja. U prvom slučaju, austenit se intenzivno zagrijava do kritične temperature, nakon čega se normalizacija vrši hlađenjem. Ovdje dolazi do raspada austenita. U pravilu se potpuno žarenje čelika vrši u režimu od 700-800 °C. Toplinska obrada na ovom nivou upravo aktivira procese raspada feritnih elemenata. Brzina hlađenja se također može podesiti, na primjer, osoblje pećnice može upravljati vratima komore zatvaranjem ili otvaranjem. Najnoviji modeli izotermnih peći u automatskom načinu rada mogu vršiti sporo hlađenje u skladu sa zadatim programom.

Što se tiče nepotpunog žarenja, proizvodi se zagrijavanjem na temperaturi iznad 800 °C. Međutim, postoje ozbiljna ograničenja u vremenu održavanja kritičnog temperaturnog efekta. Iz tog razloga dolazi do nepotpunog žarenja, zbog čega ferit ne nestaje. Slijedom toga, mnogi nedostaci u strukturi budućeg materijala nisu eliminirani. Zašto je potrebno takvo žarenje čelika ako ne poboljšava fizičkukvaliteta? Zapravo, to je nepotpuna toplinska obrada koja vam omogućava da održite mekanu strukturu. Krajnji materijal možda neće biti potreban u svakoj primjeni specifičnoj za ugljične čelike po sebi, ali će omogućiti laku obradu. Meka proeutektoidna legura je laka za rezanje i jeftinija za proizvodnju.

normalizacija legure

Nakon pečenja dolaze na red postupci pojačane termičke obrade. Postoje operacije normalizacije i grijanja. U oba slučaja radi se o termičkom dejstvu na radni predmet, pri čemu temperatura može preći 1000 °C. Ali samo po sebi, normalizacija hipoeutektoidnih čelika dolazi nakon završetka toplinske obrade. U ovoj fazi počinje hlađenje u uslovima mirnog vazduha, pri čemu se izlaganje odvija do potpunog formiranja sitnozrnog austenita. Odnosno, zagrijavanje je vrsta pripremne operacije prije dovođenja legure u normalizirano stanje. Ako govorimo o specifičnim strukturnim promjenama, onda se one najčešće izražavaju u smanjenju veličine ferita i perlita, kao i u povećanju njihove tvrdoće. Kvalitete čvrstoće čestica su povećane u odnosu na one postignute postupcima žarenja.

Nakon normalizacije, može uslijediti još jedan postupak zagrijavanja dugog izlaganja. Radni komad se zatim hladi, a ovaj korak se može izvesti na različite načine. Konačni hipoeutektoidni čelik se dobiva ili na zraku ili upećnice koje se sporo hlade. Kao što pokazuje praksa, najkvalitetnija legura se formira upotrebom pune tehnologije normalizacije.

Uticaj temperature na strukturu legure

Intervencija temperature u procesu formiranja čelične konstrukcije počinje od trenutka transformacije feritno-cementitne mase u austenit. Drugim riječima, perlit prelazi u stanje funkcionalne mješavine, koja dijelom postaje osnova za formiranje čelika visoke čvrstoće. U sljedećoj fazi termičke obrade, kaljeni čelik se oslobađa viška ferita. Kao što je već napomenuto, nije uvijek potpuno eliminisan, kao u slučaju nepotpunog žarenja. Ali klasična hipoeutektoidna legura i dalje uključuje eliminaciju ove austenitne komponente. U sljedećoj fazi, postojeća kompozicija je već optimizirana uz očekivanje formiranja optimizirane strukture. Odnosno, dolazi do smanjenja čestica legure sa sticanjem povećane čvrstoće.

Izotermna transformacija sa superohlađenom mešavinom austenita može se izvesti u različitim režimima, a nivo temperature je samo jedan od parametara koje kontroliše tehnolog. Takođe variraju vršni intervali termičkog izlaganja, brzina hlađenja itd. U zavisnosti od izabranog režima normalizacije dobija se kaljeni čelik sa određenim tehničkim i fizičkim karakteristikama. U ovoj fazi je također moguće postaviti posebna operativna svojstva. Upečatljiv primjer je legura meke strukture, dobijena u cilju efikasne dalje obrade. Ali najčešćeproizvođači se i dalje fokusiraju na potrebe krajnjeg potrošača i njegove zahtjeve za glavnim tehničkim i operativnim kvalitetima metala.

Čelična konstrukcija

Režim normalizacije na temperaturi od 700 °C uzrokuje formiranje strukture u kojoj će zrna ferita i perlita činiti osnovu. Inače, hipereutektoidni čelici imaju u svojoj strukturi cementit umjesto ferita. Na sobnoj temperaturi, u normalnom stanju, također se primjećuje sadržaj viška ferita, iako se taj dio minimizira kako se ugljik povećava. Važno je naglasiti da struktura čelika u maloj mjeri ovisi o sadržaju ugljika. Praktično ne utječe na ponašanje glavnih komponenti pri istom zagrijavanju, a gotovo sav je koncentrisan u perlitu. Zapravo, perlit se može koristiti za određivanje nivoa sadržaja mješavine ugljika - u pravilu je to beznačajna vrijednost.

Još jedna strukturna nijansa je također zanimljiva. Činjenica je da čestice perlita i ferita imaju istu specifičnu težinu. To znači da po količini jedne od ovih komponenti u ukupnoj masi možete saznati koliku ukupnu površinu zauzima. Tako se proučavaju površine mikroprereza. Ovisno o načinu u kojem je hipoeutektoidni čelik zagrijavan, formiraju se i frakcijski parametri čestica austenita. Ali to se događa gotovo u pojedinačnom formatu s formiranjem jedinstvenih vrijednosti - druga stvar je da ograničenja za različite pokazatelje ostaju standardna.

Svojstva hipoeutektoidnog čelika

Ovaj metal pripadana čelike s niskim udjelom ugljika, tako da od njega ne treba očekivati posebne performanse. Dovoljno je reći da je u pogledu karakteristika čvrstoće ova legura značajno inferiorna u odnosu na eutektoide. To je zbog razlika u strukturi. Činjenica je da je hipoeutektoidna klasa čelika sa sadržajem viška ferita inferiorna po čvrstoći od analoga koji imaju cementit u strukturnom setu. Djelomično iz tog razloga, tehnolozi preporučuju korištenje legura za građevinsku industriju, u čijoj je proizvodnji maksimalno primijenjena operacija pečenja sa pomakom ferita.

Ako govorimo o pozitivnim izuzetnim svojstvima ovog materijala, onda su to plastičnost, otpornost na prirodne biološke procese destrukcije itd. metal. Na primjer, to može biti i povećana termička otpornost i odsustvo predispozicije za procese korozije, kao i čitav niz zaštitnih svojstava svojstvenih konvencionalnim niskougljičnim legurama.

Područja primjene

Uprkos blagom smanjenju svojstava čvrstoće zbog činjenice da metal pripada klasi feritnih čelika, ovaj materijal je uobičajen u različitim područjima. Na primjer, u mašinstvu se koriste dijelovi od hipoeutektoidnih čelika. Druga stvar je što se koriste visoke kvalitete legura, u čijoj su proizvodnji korištene napredne tehnologije pečenja i normalizacije. Također, struktura hipoeutektoidnog čelika sa smanjenim sadržajem ferita je prilično dobraomogućava upotrebu metala u proizvodnji građevinskih konstrukcija. Štoviše, pristupačna cijena nekih vrsta čelika ove vrste omogućava vam da računate na značajne uštede. Ponekad, u proizvodnji građevinskih materijala i čeličnih modula, povećana čvrstoća uopće nije potrebna, ali je potrebna otpornost na habanje i elastičnost. U takvim slučajevima je opravdana upotreba hipoeutektoidnih legura.

Proizvodnja

Mnoga preduzeća se bave proizvodnjom, pripremom i proizvodnjom hipoeutektoidnog metala u Rusiji. Na primjer, Uralska tvornica obojenih metala (UZTSM) proizvodi nekoliko vrsta čelika ove vrste odjednom, nudeći potrošaču različite skupove tehničkih i fizičkih svojstava. Uralska čeličana proizvodi feritne čelike, koji uključuju visokokvalitetne legirane komponente. Osim toga, u asortimanu su dostupne posebne modifikacije od legure, uključujući metale otporne na toplinu, visoko hromirane i nerđajuće metale.

Metalloinvest se također može izdvojiti među najvećim proizvođačima. U pogonima ovog preduzeća proizvode se konstrukcioni čelici hipoeutektoidne strukture namenjeni za upotrebu u građevinarstvu. Trenutno, čeličana preduzeća radi po novim standardima, što omogućava poboljšanje slabe tačke feritnih legura - indikatora čvrstoće. Konkretno, tehnolozi kompanije rade na povećanju faktora intenziteta naprezanja, kako bi optimizirali udarnu čvrstoću i otpornost materijala na zamor. Ovo nam omogućava da ponudimo gotovo univerzalne legure.

Zaključak

Postoji nekoliko tehničkih i operativnih svojstava industrijskih i građevinskih metala koji se smatraju osnovnim i redovno se poboljšavaju. Međutim, kako dizajn i tehnološki procesi postaju složeniji, pojavljuju se i novi zahtjevi za elementarnom bazom. S tim u vezi, hipoeutektoidni čelik se jasno manifestira u kojem su koncentrirani različiti kvaliteti izvedbe. Upotreba ovog metala opravdana je ne u slučajevima kada je potreban dio s nekoliko ultra-visokih performansi, već u situacijama kada su potrebni posebni atipični skupovi različitih svojstava. U ovom slučaju, metal predstavlja primjer kombinacije fleksibilnosti i duktilnosti sa optimalnom otpornošću na udar i osnovnim zaštitnim kvalitetama koje se nalaze u većini ugljičnih legura.