Hypoeutektoid stål: struktur, egenskaber, produktion og anvendelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Brugen af kulstofstål er udbredt i byggeri og industri. Gruppen af såkaldt teknisk jern har mange fordele, der fører til øget ydeevne af slutprodukter og strukturer. Sammen med de optimale egenskaber for styrke og modstandsdygtighed over for belastning, er disse legeringer også kendetegnet ved fleksible dynamiske egenskaber. Især hypoeutectoid stål, som også indeholder en betydelig procentdel af kulstofblandinger, er værdsat for sin høje duktilitet. Men det er ikke alle fordelene ved denne variant af højstyrkejern.

Generelle oplysninger om legeringen

Et karakteristisk træk ved stål er tilstedeværelsen af specielle legerede urenheder og kulstof i strukturen. Faktisk er den hypoeutektoide legering bestemt af kulstofindholdet. Her er det vigtigt at skelne mellem klassiske eutektoid- og ledeburitstål, som har meget til fælles med den beskrevne variation af teknisk jern. Hvis vi betragter den strukturelle klasse af stål, så vil den hypoeutektoide legering referere til eutektoider, men indeholdende legerede ferriter og perlitter. Den grundlæggende forskel fra hypereutektoider er niveauet af kulstof under 0,8%. Overskrider detteindikator giver os mulighed for at klassificere stål som fuldgyldige eutektoider. På en eller anden måde er det modsatte af hypoeutectoid det hypereutectoide stål, som udover perlit også indeholder sekundære urenheder af carbider. Der er således to hovedfaktorer, der gør det muligt at skelne hypoeutektoide legeringer fra den generelle gruppe af eutektoider. For det første er dette et relativt lille kulstofindhold, og for det andet er dette et særligt sæt urenheder, hvis basis er ferrit.

Produktionsteknologi

Den generelle teknologiske proces til fremstilling af hypoeutectoid stål ligner produktionen af andre legeringer. Det vil sige, at der bruges omtrent de samme teknikker, men i forskellige konfigurationer. Hypoeutektoid stål kræver særlig opmærksomhed med hensyn til at opnå dets specifikke struktur. Til dette bruges en teknologi til at sikre nedbrydning af austenit på baggrund af afkøling. Til gengæld er austenit en kombineret blanding, herunder den samme ferrit og perlit. Ved at regulere intensiteten af opvarmning og afkøling kan teknologer kontrollere spredningen af dette additiv, hvilket i sidste ende påvirker dannelsen af visse ydeevnekvaliteter af materialet.

Men kulstoffet fra perlit forbliver det samme. Selvom efterfølgende udglødning kan korrigere dannelsen af mikrostrukturen, vil kulstofindholdet være i området 0,8 %. Et obligatorisk trin i processen med dannelse af stålstruktur er normalisering. Denne procedure er nødvendig for fraktioneret optimering af korn af sammeaustenit. Med andre ord reduceres ferrit- og perlitpartikler til optimale størrelser, hvilket yderligere forbedrer stålets tekniske og fysiske ydeevne. Dette er en kompleks proces, hvor meget afhænger af kvaliteten af varmereguleringen. Hvis temperaturregimet overskrides, kan den modsatte effekt godt opnås - en stigning i austenitkorn.

Stålglødning

Brugen af flere udglødningsmetoder praktiseres. Der er en grundlæggende forskel mellem fuld og delvis udglødningsteknikker. I det første tilfælde opvarmes austenitten intensivt til en kritisk temperatur, hvorefter normalisering udføres ved hjælp af afkøling. Det er her nedbrydningen af austenit sker. Som regel udføres fuld udglødning af stål i tilstanden 700-800 °C. Varmebehandling på dette niveau aktiverer bare processerne med henfald af ferritelementer. Kølehastigheden kan også justeres, for eksempel kan ovnpersonale betjene kammerdøren ved at lukke eller åbne den. De nyeste modeller af isotermiske ovne i automatisk tilstand kan udføre langsom afkøling i overensstemmelse med et givet program.

Hvad angår ufuldstændig udglødning, produceres den ved opvarmning med en temperatur over 800 °C. Der er dog alvorlige begrænsninger for, hvornår den kritiske temperatureffekt holdes. Af denne grund opstår der ufuldstændig udglødning, som et resultat af, at ferriten ikke forsvinder. Derfor elimineres mange mangler i strukturen af det fremtidige materiale ikke. Hvorfor er en sådan udglødning af stål nødvendig, hvis det ikke forbedrer det fysiskekvalitet? Faktisk er det ufuldstændig varmebehandling, der giver dig mulighed for at bevare en blød struktur. Slutmaterialet er muligvis ikke påkrævet i enhver anvendelse, der er specifik for kulstofstål i sig selv, men vil tillade let bearbejdning. Den bløde pro-eutektoide legering er nem at skære og billigere at fremstille.

Legeringsnormalisering

Efter brænding kommer procedurerne til øget varmebehandling. Der er operationer med normalisering og opvarmning. I begge tilfælde taler vi om en termisk effekt på emnet, hvor temperaturen kan overstige 1000 °C. Men i sig selv sker normaliseringen af hypoeutectoid stål efter afslutningen af varmebehandlingen. På dette stadie begynder afkølingen under stillestående luftforhold, hvor eksponeringen finder sted indtil fuldstændig dannelse af finkornet austenit. Det vil sige, at opvarmning er en slags forberedende operation, før legeringen bringes i en normaliseret tilstand. Hvis vi taler om specifikke strukturelle ændringer, så udtrykkes de oftest i et fald i størrelsen af ferrit og perlit samt i en stigning i deres hårdhed. Partiklernes styrkekvaliteter øges i forhold til dem, der opnås ved udglødningsprocedurer.

Efter normalisering kan en anden lang eksponeringsopvarmningsprocedure følge. Arbejdsemnet afkøles derefter, og dette trin kan udføres på forskellige måder. Det endelige hypoeutektoide stål opnås enten i luft eller ilangsomt kølende ovne. Som praksis viser, er legeringen af højeste kvalitet dannet ved hjælp af normaliseringens fulde teknologi.

Temperaturens indvirkning på legeringens struktur

Temperaturens indgriben i processen med dannelse af stålkonstruktionen begynder fra det øjeblik, hvor ferritisk-cementitmassen omdannes til austenit. Perlit går med andre ord over i en tilstand af en funktionel blanding, som til dels bliver grundlaget for dannelsen af højstyrkestål. I det næste trin af termisk behandling slipper det hærdede stål af med overskydende ferrit. Som allerede nævnt er det ikke altid fuldstændigt elimineret, som i tilfælde af ufuldstændig udglødning. Men den klassiske hypoeutektoide legering involverer stadig eliminering af denne austenitkomponent. På næste trin er den eksisterende sammensætning allerede optimeret med forventning om at danne en optimeret struktur. Det vil sige, at der er et fald i legeringens partikler med erhvervelse af øgede styrkeegenskaber.

Isotermisk transformation med en superkølet blanding af austenitter kan udføres i forskellige tilstande, og temperaturniveauet er blot en af de parametre, der kontrolleres af teknologen. Spidsintervaller for termisk eksponering, afkølingshastighed osv. varierer også Afhængigt af den valgte normaliseringstilstand opnås hærdet stål med visse tekniske og fysiske egenskaber. Det er på dette stadium, at det også er muligt at indstille særlige driftsegenskaber. Et slående eksempel er en legering med en blød struktur, opnået med henblik på effektiv videreforarbejdning. Men oftestproducenterne fokuserer stadig på slutforbrugerens behov og dennes krav til metallets vigtigste tekniske og operationelle kvaliteter.

Struktur af stål

Normaliseringstilstanden ved en temperatur på 700 °C forårsager dannelsen af en struktur, hvori kornene af ferriter og perliter vil danne grundlaget. Forresten har hypereutektoid stål cementit i deres struktur i stedet for ferrit. Ved stuetemperatur, i normal tilstand, noteres også indholdet af overskydende ferrit, selvom denne del minimeres, når kulstof stiger. Det er vigtigt at understrege, at stålets struktur i ringe grad afhænger af kulstofindholdet. Det påvirker praktisk t alt ikke hovedkomponenternes opførsel under samme opvarmning, og næsten det hele er koncentreret i perlit. Faktisk kan perlit bruges til at bestemme niveauet af indholdet af kulstofblandinger - som regel er dette en ubetydelig værdi.

En anden strukturel nuance er også interessant. Faktum er, at perlit- og ferritpartikler har samme vægtfylde. Det betyder, at du ved mængden af en af disse komponenter i den samlede masse kan finde ud af, hvad det samlede areal den optager. Således studeres mikrosektionsoverflader. Afhængigt af den måde, hvorpå det hypoeutectoide stål blev opvarmet, dannes de fraktionelle parametre for austenitpartikler også. Men dette sker næsten i et individuelt format med dannelsen af unikke værdier - en anden ting er, at grænserne for forskellige indikatorer forbliver standard.

egenskaber af hypoeutectoid stål

Dette metal tilhørertil lavkulstofstål, så du skal ikke forvente speciel ydeevne fra det. Det er tilstrækkeligt at sige, at med hensyn til styrkeegenskaber er denne legering betydeligt ringere end eutektoider. Dette skyldes forskelle i struktur. Faktum er, at den hypoeutektoide klasse af stål med indhold af overskydende ferriter er ringere i styrke end analoger, der har cementit i struktursættet. Til dels af denne grund anbefaler teknologer at bruge legeringer til byggeindustrien, i hvis produktion brændingsoperationen med forskydning af ferrit blev implementeret til det maksimale.

Hvis vi taler om de positive exceptionelle egenskaber ved dette materiale, så er de plasticitet, modstandsdygtighed over for naturlige biologiske ødelæggelsesprocesser osv. Samtidig kan hærdning af hypoeutectoid stål tilføje en række yderligere kvaliteter til metal. Det kan f.eks. være både øget termisk modstand og fraværet af en disposition for korrosionsprocesser, såvel som en lang række beskyttende egenskaber, der er iboende i konventionelle lav-carbon legeringer.

Anvendelsesområder

På trods af et lille fald i styrkeegenskaber på grund af det faktum, at metallet tilhører klassen af ferritiske stål, er dette materiale almindeligt i forskellige områder. For eksempel i maskinteknik bruges dele lavet af hypoeutectoid stål. En anden ting er, at der anvendes høje kvaliteter af legeringer, til fremstilling af hvilke avancerede teknologier til fyring og normalisering blev brugt. Desuden er strukturen af hypoeutectoid stål med et reduceret ferritindhold rettillader brugen af metal i produktionen af bygningskonstruktioner. Desuden giver de overkommelige omkostninger ved nogle stålkvaliteter af denne type dig mulighed for at regne med betydelige besparelser. Nogle gange kræves der slet ikke øget styrke ved fremstilling af byggematerialer og stålmoduler, men slidstyrke og elasticitet er nødvendige. I sådanne tilfælde er brugen af hypoeutektoide legeringer berettiget.

Produktion

Mange virksomheder beskæftiger sig med fremstilling, fremstilling og produktion af hypoeutektoid metal i Rusland. For eksempel producerer Ural Non-Ferrous Metals Plant (UZTSM) flere stålkvaliteter af denne type på én gang, hvilket tilbyder forbrugeren forskellige sæt tekniske og fysiske egenskaber. Ural Steel Plant producerer ferritisk stål, som omfatter højkvalitets legerede komponenter. Derudover er specielle legeringsmodifikationer tilgængelige i sortimentet, herunder varmebestandige, højchrom- og rustfri metaller.

Metalloinvest kan også udskilles blandt de største producenter. På dette firmas faciliteter produceres konstruktionsstål med en hypoeutektoid struktur, designet til brug i byggeriet. I øjeblikket arbejder virksomhedens stålfabrik i henhold til nye standarder, hvilket gør det muligt at forbedre det svage punkt af ferritlegeringer - styrkeindikatoren. Virksomhedens teknologer arbejder især på at øge spændingsintensitetsfaktoren, for at optimere materialets slagstyrke og udmattelsesbestandighed. Dette giver os mulighed for at tilbyde næsten universelle legeringer.

Konklusion

Der er adskillige tekniske og operationelle egenskaber ved industri- og byggemetaller, som anses for at være grundlæggende og regelmæssigt forbedres. Men efterhånden som design og teknologiske processer bliver mere komplekse, opstår der også nye krav til elementbasen. I denne henseende manifesterer sig hypoeutectoid stål tydeligt, hvor forskellige ydeevnekvaliteter er koncentreret. Brugen af dette metal er ikke berettiget i tilfælde, hvor der er behov for en del med flere ultrahøj ydeevne, men i situationer, hvor der kræves specielle atypiske sæt af forskellige egenskaber. I dette tilfælde eksemplificerer metallet kombinationen af fleksibilitet og duktilitet med optimal slagfasthed og de grundlæggende beskyttelsesegenskaber, der findes i de fleste kulstoflegeringer.