Oțel hipoeutectoid: structură, proprietăți, producție și aplicare

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Utilizarea oțelurilor carbon este larg răspândită în construcții și industrie. Grupul așa-numitului fier tehnic are multe avantaje care duc la creșterea performanței produselor și structurilor finale. Alături de caracteristicile optime de rezistență și rezistență la stres, aceste aliaje se disting și prin proprietăți dinamice flexibile. În special, oțelul hipoeutectoid, care conține și un procent considerabil de amestecuri de carbon, este apreciat pentru ductilitatea sa ridicată. Dar acestea nu sunt toate avantajele acestei varietăți de fier de călcat de în altă rezistență.

Informații generale despre aliaj

O trăsătură distinctivă a oțelului este prezența impurităților aliaje speciale și a carbonului în structură. De fapt, aliajul hipoeutectoid este determinat de conținutul de carbon. Aici este important să se facă distincția între oțelurile eutectoide și ledeburite clasice, care au multe în comun cu varietatea descrisă de fier tehnic. Dacă luăm în considerare clasa structurală a oțelului, atunci aliajul hipoeutectoid se va referi la eutectoizi, dar care conține ferite și perlite aliate. Diferența fundamentală față de hipereutectoizi este nivelul de carbon sub 0,8%. Depășind acest lucruindicatorul ne permite să clasificăm oțelul ca eutectoizi cu drepturi depline. Într-un fel, opusul hipoeutectoidului este oțelul hipereutectoid, care, pe lângă perlită, conține și impurități secundare de carburi. Astfel, există doi factori principali care fac posibilă distingerea aliajelor hipoeutectoide de grupul general de eutectoide. În primul rând, acesta este un conținut de carbon relativ mic și, în al doilea rând, acesta este un set special de impurități, a cărui bază este ferita.

Tehnologia de producție

Procedeul tehnologic general pentru fabricarea oțelului hipoeutectoid este similar cu producerea altor aliaje. Adică se folosesc aproximativ aceleași tehnici, dar în configurații diferite. Oțelul hipoeutectoid necesită o atenție deosebită în ceea ce privește obținerea structurii sale specifice. Pentru aceasta, se folosește o tehnologie care asigură descompunerea austenitei pe fondul răcirii. La rândul său, austenita este un amestec combinat, care include aceeași ferită și perlită. Reglând intensitatea încălzirii și răcirii, tehnologii pot controla dispersia acestui aditiv, care afectează în cele din urmă formarea anumitor calități de performanță ale materialului.

Cu toate acestea, carbonul furnizat de perlit rămâne același. Deși recoacere ulterioară poate corecta formarea microstructurii, conținutul de carbon va fi în intervalul de 0,8%. O etapă obligatorie în procesul de formare a structurii de oțel este normalizarea. Această procedură este necesară pentru optimizarea fracționată a boabelor acestuiaaustenita. Cu alte cuvinte, particulele de ferită și perlită sunt reduse la dimensiuni optime, ceea ce îmbunătățește și mai mult performanța tehnică și fizică a oțelului. Acesta este un proces complex în care depinde mult de calitatea reglajului de încălzire. Dacă regimul de temperatură este depășit, atunci se poate produce efectul opus - o creștere a boabelor de austenită.

Recoacerea oțelului

Se practică utilizarea mai multor metode de recoacere. Există o diferență fundamentală între tehnicile de recoacere completă și parțială. În primul caz, austenita este încălzită intens la o temperatură critică, după care se realizează normalizarea prin răcire. Aici are loc descompunerea austenitei. De regulă, recoacerea completă a oțelurilor se efectuează în modul de 700-800 °C. Tratamentul termic la acest nivel activează doar procesele de degradare a elementelor de ferită. De asemenea, viteza de răcire poate fi ajustată, de exemplu, personalul cuptorului poate acționa ușa camerei prin închiderea sau deschiderea acesteia. Cele mai recente modele de cuptoare izoterme în modul automat pot efectua o răcire lentă în conformitate cu un anumit program.

În ceea ce privește recoacerea incompletă, aceasta este produsă prin încălzire la o temperatură de peste 800 °C. Cu toate acestea, există limitări serioase privind timpul de menținere a efectului de temperatură critică. Din acest motiv, are loc o recoacere incompletă, în urma căreia ferita nu dispare. În consecință, multe deficiențe în structura viitorului material nu sunt eliminate. De ce este necesară o astfel de recoacere a oțelurilor dacă nu îmbunătățește aspectul fiziccalitate? De fapt, este un tratament termic incomplet care vă permite să mențineți o structură moale. Materialul final poate să nu fie necesar în fiecare aplicație specifică oțelurilor carbon în sine, dar va permite o prelucrare ușoară. Aliajul moale pro-eutectoid este ușor de tăiat și mai puțin costisitor de fabricat.

Normalizarea aliajelor

După tragere vine rândul procedurilor de tratament termic sporit. Există operații de normalizare și încălzire. În ambele cazuri, vorbim despre un efect termic asupra piesei de prelucrat, la care temperatura poate depăși 1000 °C. Dar în sine, normalizarea oțelurilor hipoeutectoide are loc după finalizarea tratamentului termic. În această etapă, începe răcirea în condiții de aer nemișcat, timp în care are loc expunerea până la formarea completă a austenitei cu granulație fină. Adică, încălzirea este un fel de operație pregătitoare înainte de a aduce aliajul într-o stare normalizată. Dacă vorbim despre modificări structurale specifice, atunci cel mai adesea acestea sunt exprimate într-o scădere a dimensiunii feritei și perlitei, precum și într-o creștere a durității acestora. Calitățile de rezistență ale particulelor sunt crescute în comparație cu cele obținute prin procedurile de recoacere.

După normalizare, poate urma o altă procedură de încălzire cu expunere lungă. Piesa de prelucrat este apoi răcită, iar acest pas poate fi efectuat în diferite moduri. Oțelul hipoeutectoid final se obține fie în aer, fie încuptoare cu răcire lentă. După cum arată practica, aliajul de cea mai în altă calitate este format folosind tehnologia completă de normalizare.

Efectul temperaturii asupra structurii aliajului

Intervenția temperaturii în procesul de formare a structurii de oțel începe din momentul transformării masei feritic-cementite în austenită. Cu alte cuvinte, perlitul trece într-o stare de amestec funcțional, care devine parțial baza pentru formarea oțelului de în altă rezistență. În următoarea etapă a tratamentului termic, oțelul întărit scapă de excesul de ferită. După cum sa menționat deja, nu este întotdeauna eliminat complet, ca în cazul recoacerii incomplete. Dar aliajul hipoeutectoid clasic presupune în continuare eliminarea acestei componente austenite. În etapa următoare, compoziția existentă este deja optimizată cu așteptarea formării unei structuri optimizate. Adică, există o scădere a particulelor din aliaj odată cu dobândirea de proprietăți de rezistență crescute.

Transformarea izotermă cu un amestec suprarăcit de austenite poate fi efectuată în diferite moduri, iar nivelul temperaturii este doar unul dintre parametrii controlați de tehnolog. Variază și intervalele de vârf de expunere termică, viteza de răcire etc.. În funcție de modul de normalizare ales, se obține oțel călit cu anumite caracteristici tehnice și fizice. În această etapă este, de asemenea, posibil să se stabilească proprietăți operaționale speciale. Un exemplu izbitor este un aliaj cu o structură moale, obținut cu scopul unei procesări ulterioare eficiente. Dar cel mai adeseaproducătorii se concentrează în continuare pe nevoile consumatorului final și pe cerințele acestuia pentru principalele calități tehnice și operaționale ale metalului.

Structură din oțel

Modul de normalizare la o temperatură de 700 °C determină formarea unei structuri în care granulele de ferite și perlite vor sta la bază. Apropo, oțelurile hipereutectoide au cementită în structură în loc de ferită. La temperatura camerei, în stare normală, se remarcă și conținutul de ferită în exces, deși această parte este redusă la minimum pe măsură ce carbonul crește. Este important de subliniat faptul că structura oțelului depinde într-o mică măsură de conținutul de carbon. Practic nu afectează comportamentul componentelor principale în timpul aceleiași încălziri și aproape tot este concentrat în perlit. De fapt, perlitul poate fi folosit pentru a determina nivelul conținutului de amestec de carbon - de regulă, aceasta este o valoare nesemnificativă.

O altă nuanță structurală este, de asemenea, interesantă. Faptul este că particulele de perlită și ferită au aceeași greutate specifică. Aceasta înseamnă că prin cantitatea uneia dintre aceste componente în masa totală, puteți afla care este suprafața totală pe care o ocupă. Astfel, se studiază suprafețele de microsecțiuni. În funcție de modul în care a fost încălzit oțelul hipoeutectoid, se formează și parametrii fracționați ai particulelor de austenită. Dar acest lucru se întâmplă aproape într-un format individual cu formarea de valori unice - un alt lucru este că limitele pentru diferiți indicatori rămân standard.

Proprietățile oțelului hipoeutectoid

Acest metal aparținela oțelurile cu conținut scăzut de carbon, așa că nu ar trebui să vă așteptați la performanțe speciale de la acesta. Este suficient să spunem că în ceea ce privește caracteristicile de rezistență, acest aliaj este semnificativ inferior eutectoidelor. Acest lucru se datorează diferențelor de structură. Faptul este că clasa hipoeutectoidă de oțel cu conținut de ferită în exces este inferioară ca rezistență analogilor care au cementită în setul structural. Parțial din acest motiv, tehnologii recomandă utilizarea aliajelor pentru industria construcțiilor, în producția cărora operația de ardere cu deplasarea feritelor a fost implementată la maximum.

Dacă vorbim despre proprietățile pozitive excepționale ale acestui material, atunci acestea sunt plasticitatea, rezistența la procesele biologice naturale de distrugere etc. În același timp, călirea oțelurilor hipoeutectoide poate adăuga o serie de calități suplimentare la metal. De exemplu, poate fi atât rezistența termică crescută, cât și absența unei predispoziții la procesele de coroziune, precum și o întreagă gamă de proprietăți de protecție inerente aliajelor convenționale cu conținut scăzut de carbon.

Domenii de aplicare

În ciuda unei ușoare scăderi a proprietăților de rezistență datorită faptului că metalul aparține clasei de oțeluri feritice, acest material este comun în diferite zone. De exemplu, în inginerie mecanică se folosesc piese din oțeluri hipoeutectoide. Un alt lucru este că se folosesc aliaje de calitate în altă, în fabricarea cărora s-au folosit tehnologii avansate de ardere și normalizare. De asemenea, structura oțelului hipoeutectoid cu un conținut redus de ferită este destul de bunăpermite utilizarea metalului în producția de structuri de construcții. Mai mult, costul accesibil al unor tipuri de oțel de acest tip vă permite să contați pe economii semnificative. Uneori, în fabricarea materialelor de construcție și a modulelor din oțel, nu este deloc necesară o rezistență crescută, dar rezistența la uzură și elasticitatea sunt necesare. În astfel de cazuri, utilizarea aliajelor hipoeutectoide este justificată.

Producție

Multe întreprinderi sunt angajate în fabricarea, prepararea și producția de metal hipoeutectoid în Rusia. De exemplu, Uzina de Metale Neferoase Ural (UZTSM) produce simultan mai multe tipuri de oțel de acest tip, oferind consumatorului diferite seturi de proprietăți tehnice și fizice. Uzina de oțel Ural produce oțeluri feritice, care includ componente aliate de în altă calitate. În plus, în sortiment sunt disponibile modificări speciale ale aliajelor, inclusiv metale rezistente la căldură, cu conținut ridicat de crom și inoxidabile.

Metalloinvest poate fi de asemenea remarcat printre cei mai mari producători. La instalatiile acestei companii se produc oteluri de structura cu structura hipoeutectoida, destinate utilizarii in constructii. În acest moment, fabrica de oțel a întreprinderii funcționează conform noilor standarde, ceea ce permite îmbunătățirea punctului slab al aliajelor de ferită - indicatorul de rezistență. În special, tehnologii companiei lucrează la creșterea factorului de intensitate a tensiunii, pentru a optimiza rezistența la impact și rezistența la oboseală a materialului. Acest lucru ne permite să oferim aliaje aproape universale.

Concluzie

Există câteva proprietăți tehnice și operaționale ale metalelor industriale și de construcții care sunt considerate de bază și sunt îmbunătățite în mod regulat. Cu toate acestea, pe măsură ce proiectele și procesele tehnologice devin mai complexe, apar și noi cerințe pentru baza de elemente. În acest sens, se manifestă clar oțelul hipoeutectoid, în care se concentrează diferite calități de performanță. Utilizarea acestui metal este justificată nu în cazurile în care este necesară o piesă cu mai multe performanțe ultra-în alte, ci în situațiile în care sunt necesare seturi speciale atipice de diferite proprietăți. În acest caz, metalul exemplifică combinația dintre flexibilitate și ductilitate cu rezistența optimă la impact și calitățile de protecție de bază găsite în majoritatea aliajelor de carbon.