Ötektoid çelik: yapı, özellikler, üretim ve uygulama

İnşaat ve endüstride karbon çeliklerinin kullanımı yaygın. Teknik demir olarak adlandırılan bir grup, bitmiş ürünlerin ve yapıların artan performansını belirleyen birçok avantaja sahiptir. Mukavemetin ve yüklere karşı direncin en iyi özellikleriyle birlikte, bu tür alaşımların ayrıca esnek dinamik özellikleri vardır. Özellikle, önemli ölüde karbonlu karışımlara sahip ön ötektoid çelik, yüksek süneklik için değerlidir. Fakat bu yüksek mukavemetli demirin tüm avantajları bu değildir.

Alaşım hakkında genel bilgi

Çelik özel bir özellik, özel alaşımlı pisliklerin ve karbonun yapısında bulunmasıdır. Aslında karbon içeriği ön ötektoid alaşım tarafından belirlenir. Burada, tarif edilen çeşitli teknik demir ile çokça ortak olan klasik ötektoid ve lebedebury çelik arasında ayrım yapmak önemlidir. Çelik yapısal sınıfını göz önüne alırsak, ötektoid ön alaşım, ötektoidlere atıfta bulunacak, ancak alaşımlı ferritler ve perlitler içeriyor. Hipereutektoidden asıl fark, karbon seviyesi olup,% 0.8'in altındadır. Bu göstergenin aşılması, çeliği tam değer ötektoidlere yönlendirmemize izin verir. Bir şekilde, ön ötektoidin tersi, perlitin yanı sıra karbürlerin ikincil safsızlıklarını da içeren hiperekutektoid çeliktir. Bu nedenle, ötektoid alaşımların ötektoid genel grubundan ayrılmasını mümkün kılan iki ana faktör vardır. Birincisi, bu nispeten küçük bir karbon içeriğidir ve ikincisi, ferrit olan temelini oluşturan özel bir yabancı madde setidir.

Üretim teknolojisi

Ön ötektoid çeliğin imalatı için genel teknolojik süreç diğer alaşımlara benzerdir. Yani, aynı teknikler kullanılır, ancak diğer yapılandırmalarda. Ön ötektoid çeliğin spesifik yapısını elde etmesi açısından özel dikkat gösterilmektedir. Bunu yapmak için, östenitin soğumanın arka planına karşı bozunmasını sağlayan teknoloji dahil edilir. Östenit, aynı ferrit ve perlit içeren kombine bir karışımdır. Isıtma ve soğutma yoğunluğunu ayarlayarak, teknologlar bu katkı maddesinin dispersiyonunu kontrol edebilir ve bu da materyalin belirli operasyonel özelliklerinin oluşumunu etkiler.

Bununla birlikte, perlit tarafından sağlanan karbon indeksi aynı seviyede kalmaktadır. Sonraki tavlama mikroyapının oluşumunu düzeltebilirse de, karbon içeriği% 0.8 içinde olacaktır. Çelik yapının oluşturulması sürecindeki zorunlu aşama normalleştirme işlemidir. Bu prosedür, aynı ostenit tanelerinin fraksiyonel optimizasyonu için gereklidir. Başka bir deyişle, ferrit ve perlit parçacıkları, optimum boyutlara indirgenir; bu da, çeliğin teknik ve fiziksel özelliklerini daha da geliştirir. Bu, ısıtma düzenlemesinin kalitesine bağlı olan karmaşık bir süreçtir. Sıcaklık rejimi aşılırsa, ostenit taneciklerinde artış, ters etki sağlanabilir.

Çelik Tavlama

Uygulama birkaç tavlama yönteminin kullanılmasıdır. Tam ve eksik tavlama teknikleri temelde farklıdır. Birinci durumda, östenitin kritik bir sıcaklığa kadar yoğun şekilde ısıtıldığı , daha sonra soğutmanın normalleştirildiğini gösterir. Burada östenit ayrışır. Kural olarak, çeliklerin tam tavlanması 700-800 ° C modunda gerçekleştirilir. Bu seviyedeki ısıl işlem ferrit elementlerin çürümesi işlemlerini aktive eder. Soğutma oranı da ayarlanabilir; örneğin bakım personeli kameranın kapısını kapatıp açarak kontrol edebilir. Otomatik modda izotermal fırınların en yeni modelleri belirtilen programa uygun olarak yavaş soğutma gerçekleştirebilir.

Tamamlanmamış tavlama gelince, 800 ° C'nin üzerindeki bir sıcaklıkta ısıtıldığında üretilir. Bununla birlikte, kritik sıcaklık etkisinin alıkonma süresi üzerinde ciddi sınırlamalar vardır. Bu nedenle, eksik tavlama meydana gelir, bunun sonucunda ferrit kaybolmaz. Sonuç olarak, gelecek materyalin yapısındaki birçok eksiklik ortadan kaldırılmamaktadır. Fiziksel kaliteleri arttırmazsa, neden çeliklerin tavlanmasına ihtiyacımız var? Aslında, yumuşak yapıyı muhafaza etmeye yarayan tamamlanmamış ısıl işlemdir. Nihai malzeme, karbon çeliği için tipik olan her uygulama alanında gerekli olmayabilir, ancak kolayca işlenmesine izin verecektir. Yumuşak ön ötektoid alaşım herhangi bir zorluk olmadan kesilebilir ve imalat sürecinde daha ucuzdur.

Alaşımın normalizasyonu

Pişirme işleminden sonra, artan ısıl işlem için bir dizi prosedür oluşur. Normalleştirme ve ısıtma işlemlerini izole edin. Her iki durumda da, iş parçasında sıcaklığın 1000 ° C'yi aşabileceği bir termal eylemdir. Ancak, ötektoid çeliklerin normalleştirilmesi ısıl işlemin tamamlanmasından sonra gerçekleşir. Bu aşamada soğutma, yaşlanmanın ince ostenit tamamen oluşana kadar gerçekleştiği sakin bir havada başlar. Yani, ısıtma, alaşımı normalleştirilmiş bir hale getirmeden önce bir tür hazırlık işlemi olur. Spesifik yapısal değişikliklerden bahsedecek olursak, çoğunlukla ferrit ve perlitlerin boyutlarının azaltılması ve sertliklerinin arttırılmasıyla ifade edilirler. Parçacıkların dayanım özellikleri, tavlama işlemlerinde elde edilen benzer özelliklere kıyasla artar.

Normalizasyon sonrasında, uzun süre maruz kalma ile başka bir ısıtma prosedürü uygulanabilir. Daha sonra boşluk soğutulur ve bu adım çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir. Ötektöre ait son öncü çelik, havada veya yavaş soğutucu bir fırında elde edilir. Uygulamada da görüldüğü gibi, en iyi kalite alaşım, tam bir normalleştirme teknolojisini kullanarak oluşturulmuştur.

Sıcaklığın alaşımın yapısı üzerindeki etkisi

Çelik yapısının oluşum sürecinde sıcaklık müdahalesi, ferritik-sementit kütlesinin ostenit haline dönüşme anı ile başlar. Başka bir deyişle, perlit kısmen yüksek mukavemetli çeliklerin oluşumunun temelini oluşturan fonksiyonel bir karışım haline dönüşür. Isıl maruz kalmanın bir sonraki aşamasında, sertleştirilmiş çelik fazlalık ferritten kurtulur. Daha önce de belirtildiği gibi, eksik tavlama durumunda olduğu gibi her zaman onu tamamen kaldırmam. Fakat klasik ön ötektoid alaşım yine de bu östenit bileşeninin yok edilmesini önermektedir. Bir sonraki aşamada, mevcut kompozisyonun optimize edilmesi, halihazırda optimize edilmiş bir yapının oluşturulması beklentisi ile gerçekleşmektedir. Yani, artan mukavemet özelliklerinin kazanılmasıyla alaşım parçacıklarında bir düşüş var.

Aşırı soğutmalı ostenit karışımıyla izotermal dönüşüm, farklı modlarda gerçekleştirilebilir ve sıcaklık seviyesi, teknolog tarafından kontrol edilen parametrelerden yalnızca biridir. Ayrıca termal etkinin pik aralıkları, soğutma hızı vb. Değişir Seçilen normalleştirme moduna bağlı olarak, bazı teknik ve fiziksel özelliklere sahip sertleştirilmiş çelik elde edilir. Bu aşamada belirli operasyonel özelliklerin belirlenmesi de mümkündür. Canlı bir örnek, daha verimli işlemek amacıyla elde edilen yumuşak bir yapıya sahip bir alaşımdır. Ancak çoğu zaman üreticiler son kullanıcının ihtiyaçlarına ve metalin temel teknik ve operasyonel özelliklerine olan gereksinimine yönelirler.

Çelik Yapısı

700 ° C sıcaklıktaki normalizasyon, temelin ferrit ve perlit taneleri olacağı bir yapının oluşumuna neden olur. Bu arada, ferrit yerine hipereutektoid çeliklerin yapısında sementit var. Fazla ferrit içeriği, normal sıcaklıkta da oda sıcaklığında kaydedilir, ancak bu bölüm artan karbon ile asgariye indirilir. Çelik yapısının küçük bir oranda karbon içeriğine bağlı olduğunu vurgulamak önemlidir. Pratikte, aynı ısıtma sırasında ana bileşenlerin davranışını etkilemez ve perlitteki hemen hemen tüm konsantreler etkilenmez. Aslında, perlit ve karbon karışımının içeriğinin seviyesini belirleyebilirsiniz - kural olarak, bu önemsiz bir miktardır.

Bir başka yapısal nüans da ilginçtir. Gerçek şu ki, perlit ve ferrit parçacıkları aynı özgül ağırlığa sahiptir. Bu, toplam kütledeki bu bileşenlerin birinin sayısıyla, onun tarafından doldurulan toplam alanın ne olduğunu öğrenebilirsiniz demektir. Böylece mikro kesitlerin yüzeyleri incelenmiştir. Ön ötektoid çeliğin ısıtıldığı moda bağlı olarak östenit parçacıklarının fraksiyonel parametreleri oluşturulur. Ancak bu, benzersiz değerlerin oluşumuyla neredeyse bireysel formatta olur - farklı göstergelerin sınırlarının standart kalması başka bir konudur.

Önötektoid çeliğin özellikleri

Bu metal düşük karbonlu çeliklere ait olduğundan , özel performans kalitesini beklemeye değmez. Güç özelliğinde bu alaşımın ötektoidlere karşı önemli derecede kaybettiğini söylemek yeterlidir. Bunun nedeni, yapısal farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Aslında, fazlalık ferritlerin içeriği ile birlikte ötektötik çelik sınıfının, yapısal sette sementit bulunan analoglara göre daha düşük mukavemetli olmasıdır. Kısmen bu nedenle, teknologlar inşaat endüstrisi için ferritlerin yerinden çıkartılmasıyla yapılan ateşleme işleminin en üst düzeyde gerçekleştirildiği alaşımların kullanılmasını önermektedir.

Bu malzemenin olumlu istisnai özellikleri hakkında konuşursak, plastisite, doğal biyolojik yıkım süreçlerine karşı direnç vb. Oluşur. Bununla birlikte ön ötektoid çeliklerin söndürülmesi, metale bir takım ilave nitelikler katabilir. Örneğin, artan termik stabilite ve korozyon proseslerine yatkınlığın yanı sıra konvansiyonel düşük karbonlu alaşımlara özgü koruyucu özellikler de olabilir.

Uygulama alanları

Metalin ferrit çelik sınıfına üyeliği nedeniyle mukavemet özelliklerinde bir miktar azalmaya rağmen, bu malzeme çeşitli alanlarda yaygınlaşmıştır. Örneğin, mühendislik endüstrisinde, ön ötektik çeliklerden yapılmış parçalar kullanılır. Bir diğer husus, kavurma ve normalleştirme teknolojilerinin ileri teknolojileri kullanılarak üretilen yüksek dereceli alaşımların kullanılmasıdır. Ayrıca, indirgenmiş ferrit içeriğine sahip ön ötektoid çeliğin yapısı, yapı yapılarının üretiminde metal kullanılmasını mümkün kılar. Dahası, bu tür çeliklerin bazılarının uygun fiyatlı olması, önemli tasarruflar beklemenizi sağlar. Bazen yapı malzemeleri ve çelik modüllerin imalatında artan mukavemet gerekmez, ancak dayanıklılık ve esneklik gerekir. Bu gibi durumlarda, ön ötektoid alaşımların kullanımını haklı gösterdi.

üretim

Birçok işletme, Rusya'da ön ötektik metal imalatı, hazırlanması ve üretimi ile ilgilenmektedir. Örneğin, Ural Demir Dışı Metaller Tesisi (UZTSM), tüketiciye çeşitli teknik ve fiziksel özellikler seti sunan bu türden çeşitli çelik üretmektedir. Ural Çelik Fabrikası, yüksek kaliteli alaşımlı bileşenleri içeren ferrit çelikleri üretmektedir. Ayrıca, yüksek sıcaklık, yüksek krom ve paslanmaz metaller dahil olmak üzere alaşımların özel modifikasyonları mevcuttur.

En büyük üreticiler arasında tespit edilebilir ve "Metalloinvest" şirketi. Bu şirketin kapasiteleri, inşaatta kullanılmak üzere tasarlanmış ön ötektoid yapıya sahip yapısal çelikler üretmektedir. Şimdilik, şirketin çelik tesisi, ferrit alaşımlarının zayıf noktasını - mukavemet endeksi iyileştirmek için yeni standartlara göre çalışmaktadır. Özellikle, şirketin teknologları, malzemenin tokluğunu ve yorulma direncini optimize etmek için gerilim yoğunluğu faktörünü artırmaya çalışmaktadır. Bu, hemen hemen evrensel amaçla alaşımlar sunmayı mümkün kılar.

Sonuç

Endüstriyel ve inşaat metallerinin temel ve düzenli olarak geliştirilmiş olduğu kabul edilen çeşitli teknik ve operasyonel özellikleri vardır. Bununla birlikte, yapılar ve teknolojik süreçler daha karmaşık hale geldiğinde, eleman tabanı için yeni şartlar ortaya çıkmaktadır. Bu bağlamda ötektoid çelik, farklı performans kalitelerinin yoğunlaştığı açıkça ortaya çıkmaktadır. Bu metalin kullanımı, çok sayıda çok yüksek endekslere sahip bir parçaya ihtiyaç duyulmadığında değil, farklı özelliklere sahip özel atipik setlerin gerekli olduğu durumlarda haklıdır. Bu durumda metal, optimum darbe direncine ve çoğu karbon alaşımının temel koruyucu özelliklerine sahip bir esneklik ve esneklik kombinasyonunun bir örneğini gösterir.