الصلب Hypoeutectoid: الهيكل والخصائص والإنتاج والتطبيق

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

ينتشر استخدام الفولاذ الكربوني في البناء والصناعة. تتمتع مجموعة ما يسمى بالحديد التقني بالعديد من المزايا التي تؤدي إلى زيادة أداء المنتجات والهياكل النهائية. إلى جانب الخصائص المثلى للقوة ومقاومة الإجهاد ، تتميز هذه السبائك أيضًا بخصائص ديناميكية مرنة. على وجه الخصوص ، يتم تقييم فولاذ hypoeutectoid ، الذي يحتوي أيضًا على نسبة كبيرة من مخاليط الكربون ، بسبب ليونة عالية. لكن هذه ليست كل مزايا هذا النوع من الحديد عالي القوة.

معلومات عامة عن السبيكة

السمة المميزة للصلب هي وجود شوائب خاصة من السبائك والكربون في الهيكل. في الواقع ، يتم تحديد سبيكة hypoeutectoid بواسطة محتوى الكربون. من المهم هنا التمييز بين فولاذ eutectoid الكلاسيكي و ledeburite ، والتي تشترك كثيرًا مع المجموعة المتنوعة الموصوفة من الحديد التقني. إذا أخذنا في الاعتبار الفئة الهيكلية للصلب ، فإن سبيكة hypoeutectoid ستشير إلى eutectoids ، ولكنها تحتوي على سبائك حديدية وبرليت. الاختلاف الأساسي عن hypereutectoids هو مستوى الكربون أقل من 0.8٪. تجاوز هذايسمح لنا المؤشر بتصنيف الفولاذ على أنه eutectoids كامل الأهلية. بطريقة ما ، على النقيض من hypoeutectoid هو الفولاذ المفرط ، والذي يحتوي ، بالإضافة إلى البرليت ، على شوائب ثانوية من الكربيدات. وبالتالي ، هناك نوعان من العوامل الرئيسية التي تجعل من الممكن التمييز بين سبائك hypoeutectoid من المجموعة العامة من eutectoids. أولاً ، هذا محتوى كربون صغير نسبيًا ، وثانيًا ، هذه مجموعة خاصة من الشوائب ، أساسها الفريت.

تكنولوجيا الإنتاج

العملية التكنولوجية العامة لتصنيع فولاذ hypoeutectoid تشبه إنتاج السبائك الأخرى. وهذا يعني أنه يتم استخدام نفس الأساليب تقريبًا ، ولكن في تكوينات مختلفة. يتطلب الفولاذ Hypoeutectoid اهتمامًا خاصًا من حيث الحصول على هيكله الخاص. لهذا ، يتم استخدام تقنية لضمان تحلل الأوستينيت على خلفية التبريد. في المقابل ، الأوستينيت عبارة عن خليط مدمج ، بما في ذلك نفس الفريت والبرليت. من خلال تنظيم شدة التدفئة والتبريد ، يمكن للتقنيين التحكم في تشتت هذه المادة المضافة ، مما يؤثر في النهاية على تكوين خصائص أداء معينة للمادة.

ومع ذلك ، يظل الكربون الذي يوفره البيرلايت كما هو. على الرغم من أن التلدين اللاحق قد يصحح تكوين البنية المجهرية ، فإن محتوى الكربون سيكون في نطاق 0.8٪. يعتبر التطبيع مرحلة إلزامية في عملية تكوين الهيكل الفولاذي. هذا الإجراء مطلوب من أجل التحسين الجزئي لحبوب نفس الشيءالأوستينيت. بمعنى آخر ، يتم تقليل جزيئات الفريت والبرليت إلى الأحجام المثلى ، مما يؤدي إلى زيادة تحسين الأداء الفني والفيزيائي للفولاذ. هذه عملية معقدة يعتمد فيها الكثير على جودة تنظيم التدفئة. إذا تم تجاوز نظام درجة الحرارة ، فقد يتم توفير التأثير المعاكس - زيادة في حبيبات الأوستينيت.

الصلب الصلب

يتم استخدام العديد من طرق التلدين. هناك فرق جوهري بين تقنيات التلدين الكامل والجزئي. في الحالة الأولى ، يتم تسخين الأوستينيت بشكل مكثف إلى درجة حرارة حرجة ، وبعد ذلك يتم التطبيع عن طريق التبريد. هذا هو المكان الذي يحدث فيه تحلل الأوستينيت. كقاعدة عامة ، يتم إجراء التلدين الكامل للفولاذ في وضع 700-800 درجة مئوية. تنشط المعالجة الحرارية في هذا المستوى عمليات تحلل عناصر الفريت. يمكن أيضًا تعديل معدل التبريد ، على سبيل المثال ، يمكن لموظفي الفرن تشغيل باب الحجرة عن طريق غلقه أو فتحه. يمكن لأحدث طرازات الأفران المتساوية في الوضع التلقائي إجراء التبريد البطيء وفقًا لبرنامج معين.

أما التلدين غير الكامل ، فيتم إنتاجه بالتسخين بدرجة حرارة تزيد عن 800 درجة مئوية. ومع ذلك ، هناك قيود خطيرة على وقت الاحتفاظ بتأثير درجة الحرارة الحرجة. لهذا السبب ، يحدث التلدين غير الكامل ، ونتيجة لذلك لا يختفي الفريت. وبالتالي ، لا يتم التخلص من العديد من أوجه القصور في هيكل المواد المستقبلية. لماذا يعد هذا التلدين ضروريًا إذا لم يحسن الماديةجودة؟ في الواقع ، إنها معالجة حرارية غير مكتملة تسمح لك بالحفاظ على بنية ناعمة. قد لا تكون المادة النهائية مطلوبة في كل تطبيق خاص بالفولاذ الكربوني في حد ذاته ، ولكنها ستسمح بالتشغيل الآلي السهل. من السهل قطع السبائك اللينة المؤيدة للانصهار وأقل تكلفة في التصنيع.

تطبيع السبائك

بعد إطلاق النار يأتي دور إجراءات المعالجة الحرارية المتزايدة. هناك عمليات تطبيع وتسخين. في كلتا الحالتين ، نتحدث عن تأثير حراري على قطعة العمل ، حيث يمكن أن تتجاوز درجة الحرارة 1000 درجة مئوية. ولكن في حد ذاته ، يحدث تطبيع الفولاذ تحت الجلد بعد الانتهاء من المعالجة الحرارية. في هذه المرحلة ، يبدأ التبريد في ظل ظروف الهواء الساكن ، وخلال هذه المرحلة يحدث التعرض حتى التكوين الكامل لأوستينيت دقيق الحبيبات. أي أن التسخين هو نوع من العمليات التحضيرية قبل إعادة السبيكة إلى حالة التطبيع. إذا تحدثنا عن تغييرات هيكلية محددة ، فغالبًا ما يتم التعبير عنها في انخفاض في حجم الفريت والبرليت ، وكذلك في زيادة صلابتها. يتم زيادة صفات قوة الجزيئات من حيث القوة مقارنة بتلك التي تحققت من خلال إجراءات التلدين.

بعد التطبيع ، قد يتبع إجراء تسخين آخر طويل التعرض. ثم يتم تبريد قطعة العمل ، ويمكن تنفيذ هذه الخطوة بطرق مختلفة. يتم الحصول على فولاذ hypoeutectoid النهائي إما في الهواء أو في الداخلأفران التبريد البطيء. كما تبين الممارسة ، يتم تشكيل سبيكة عالية الجودة باستخدام التكنولوجيا الكاملة للتطبيع.

تأثير درجة الحرارة على هيكل السبيكة

يبدأ تدخل درجة الحرارة في عملية تشكيل الهيكل الفولاذي من لحظة تحول كتلة السمنتيت الحديدي إلى الأوستينيت. بمعنى آخر ، ينتقل البيرلايت إلى حالة خليط وظيفي ، والذي يصبح جزئيًا أساس تكوين الفولاذ عالي القوة. في المرحلة التالية من المعالجة الحرارية ، يتخلص الفولاذ المقوى من الفريت الزائد. كما لوحظ بالفعل ، لا يتم التخلص منه تمامًا دائمًا ، كما في حالة التلدين غير الكامل. لكن سبيكة hypoeutectoid الكلاسيكية لا تزال تتضمن التخلص من مكون الأوستينيت هذا. في المرحلة التالية ، تم تحسين التكوين الحالي بالفعل مع توقع تكوين هيكل محسن. أي أن هناك انخفاض في جزيئات السبيكة مع اكتساب خصائص قوة متزايدة.

يمكن إجراء تحويل متساوي الحرارة بمزيج فائق البرودة من الأوستينيت في أوضاع مختلفة ومستوى درجة الحرارة هو مجرد واحد من المعلمات التي يتحكم بها التقني. كما تختلف فترات ذروة التعرض للحرارة ومعدل التبريد وما إلى ذلك ، واعتمادًا على وضع التطبيع المختار ، يتم الحصول على الفولاذ المقوى بخصائص تقنية وفيزيائية معينة. في هذه المرحلة من الممكن أيضًا تعيين خصائص تشغيلية خاصة. وخير مثال على ذلك هو سبيكة ذات هيكل ناعم ، تم الحصول عليها بهدف مزيد من المعالجة الفعالة. لكن في أغلب الأحيانلا يزال المصنعون يركزون على احتياجات المستهلك النهائي ومتطلباته للصفات التقنية والتشغيلية الرئيسية للمعدن.

هيكل من الصلب

يتسبب وضع التسوية عند درجة حرارة 700 درجة مئوية في تكوين بنية تكون فيها حبيبات الفريت والبرليت الأساس. بالمناسبة ، يحتوي الفولاذ المفرط الجلدي على سمنت في هيكله بدلاً من الفريت. في درجة حرارة الغرفة ، في الحالة الطبيعية ، يُلاحظ أيضًا محتوى الفريت الزائد ، على الرغم من تقليل هذا الجزء مع زيادة الكربون. من المهم التأكيد على أن هيكل الفولاذ يعتمد إلى حد ما على محتوى الكربون. لا يؤثر عمليًا على سلوك المكونات الرئيسية أثناء التسخين نفسه ، ويتركز معظمها في البيرلايت. في الواقع ، يمكن استخدام البيرلايت لتحديد مستوى محتوى خليط الكربون - كقاعدة عامة ، هذه قيمة تافهة.

فارق بسيط هيكلي آخر مثير للاهتمام أيضًا. الحقيقة هي أن جزيئات البرليت والفريت لها نفس الثقل النوعي. هذا يعني أنه بمقدار أحد هذه المكونات في الكتلة الكلية ، يمكنك معرفة المساحة الإجمالية التي تحتلها. وهكذا ، يتم دراسة الأسطح المجهرية. اعتمادًا على الوضع الذي تم فيه تسخين فولاذ hypoeutectoid ، يتم أيضًا تكوين المعلمات الجزئية لجزيئات الأوستينيت. لكن هذا يحدث تقريبًا بتنسيق فردي مع تكوين قيم فريدة - شيء آخر هو أن حدود المؤشرات المختلفة تظل قياسية.

خصائص فولاذ hypoeutectoid

هذا المعدن ينتميإلى الفولاذ منخفض الكربون ، لذلك يجب ألا تتوقع أداءً خاصًا منه. يكفي أن نقول أنه من حيث خصائص القوة ، فإن هذه السبيكة أدنى بكثير من eutectoids. هذا بسبب الاختلافات في الهيكل. والحقيقة هي أن فئة الصلب تحت الجلد التي تحتوي على فريتات زائدة هي أقل قوة من نظائرها التي تحتوي على سمنتيت في المجموعة الهيكلية. لهذا السبب جزئيًا ، يوصي التقنيون باستخدام السبائك في صناعة البناء ، حيث تم تنفيذ عملية الحرق مع إزاحة الفريت إلى أقصى حد.

إذا تحدثنا عن الخصائص الإيجابية الاستثنائية لهذه المادة ، فهي اللدونة ، ومقاومة العمليات البيولوجية الطبيعية للتدمير ، وما إلى ذلك. فلز. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون مقاومة حرارية متزايدة وغياب الاستعداد لعمليات التآكل ، بالإضافة إلى مجموعة كاملة من الخصائص الوقائية الكامنة في السبائك التقليدية منخفضة الكربون.

مجالات التطبيق

على الرغم من الانخفاض الطفيف في خصائص القوة بسبب حقيقة أن المعدن ينتمي إلى فئة الفولاذ الحديدي ، فإن هذه المادة شائعة في مناطق مختلفة. على سبيل المثال ، في الهندسة الميكانيكية ، يتم استخدام الأجزاء المصنوعة من فولاذ hypoeutectoid. شيء آخر هو أنه يتم استخدام درجات عالية من السبائك ، حيث تم استخدام تقنيات متقدمة لإطلاق النار والتطبيع. أيضًا ، هيكل فولاذ hypoeutectoid مع محتوى حديدي منخفض تمامًايسمح باستخدام المعدن في إنتاج هياكل المباني. علاوة على ذلك ، تتيح لك التكلفة المعقولة لبعض درجات الصلب من هذا النوع الاعتماد على مدخرات كبيرة. في بعض الأحيان ، في صناعة مواد البناء والوحدات الفولاذية ، لا يلزم زيادة القوة على الإطلاق ، ولكن من الضروري مقاومة التآكل والمرونة. في مثل هذه الحالات ، فإن استخدام سبائك hypoeutectoid له ما يبرره.

الإنتاج

تعمل العديد من الشركات في تصنيع وإعداد وإنتاج معدن hypoeutectoid في روسيا. على سبيل المثال ، ينتج مصنع الأورال للمعادن غير الحديدية (UZTSM) العديد من درجات الصلب من هذا النوع دفعة واحدة ، مما يوفر للمستهلك مجموعات مختلفة من الخصائص التقنية والفيزيائية. ينتج مصنع Ural Steel الفولاذ الحديدي ، والذي يتضمن مكونات مسبوكة عالية الجودة. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر تعديلات سبائك خاصة في التشكيلة ، بما في ذلك معادن مقاومة للحرارة وعالية الكروم ومعدن غير قابل للصدأ.

يمكن أيضًا تمييز Metalloinvest بين أكبر المنتجين. في منشآت هذه الشركة ، يتم إنتاج الفولاذ الإنشائي بهيكل hypoeutectoid ، ومصمم للاستخدام في البناء. في الوقت الحالي ، يعمل مصنع الصلب التابع للمؤسسة وفقًا لمعايير جديدة ، مما يسمح بتحسين نقطة الضعف في سبائك الفريت - مؤشر القوة. على وجه الخصوص ، يعمل تقنيو الشركة على زيادة عامل شدة الإجهاد ، لتحسين قوة التأثير ومقاومة إجهاد المواد. هذا يتيح لنا تقديم سبائك عالمية تقريبًا.

الخلاصة

هناك العديد من الخصائص التقنية والتشغيلية للمعادن الصناعية ومعادن البناء التي تعتبر أساسية ويتم تحسينها بانتظام. ومع ذلك ، عندما تصبح التصاميم والعمليات التكنولوجية أكثر تعقيدًا ، تنشأ أيضًا متطلبات جديدة لقاعدة العنصر. في هذا الصدد ، يتجلى بوضوح الصلب hypoeutectoid ، حيث تتركز صفات الأداء المختلفة. استخدام هذا المعدن ليس له ما يبرره في الحالات التي تتطلب وجود جزء به العديد من الأداء الفائق ، ولكن في الحالات التي تتطلب مجموعات غير نمطية خاصة من الخصائص المختلفة. في هذه الحالة ، يجسد المعدن مزيجًا من المرونة والليونة مع مقاومة الصدمات المثلى وخصائص الحماية الأساسية الموجودة في معظم سبائك الكربون.