Inleiding tot elementen in staal
Mangaan (Mn)
Mangaan wordt gebruikt om Ferromanganese te deoxidiseren in stalen en blijft in staal. Mangaan kan FEO in staal verwijderen, de staalkwaliteit verbeteren en de brosheid van staal verminderen. Mangaan en vulkanisatie combineren om MNS te vormen, het schadelijke effect van zwavel te elimineren en de hete werkprestaties van staal te verbeteren. Het gehalte aan mangaan in koolstofstaal wordt in het algemeen geregeld tussen 0,25 en 0,80%. Mangaan kan worden opgelost in ferriet om mangaanferriet te vormen, dat de rol speelt van het versterken van ferriet. Mangaan kan ook in Fe3C worden opgelost om legeringscementering te vormen, waardoor de sterkte van koolstofstaal wordt verbeterd. Mangaan is een nuttig onzuiverheidselement en een kleine hoeveelheid mangaan heeft geen significant effect op de prestaties van staal.
Silicium (SI)
Silicium wordt ook toegevoegd aan het staal als een deoxidizer. Het gehalte aan silicium in koolstofstaal wordt meestal geregeld tussen 0,03-0,4%, en het meeste wordt opgelost in ferriet, waardoor siliciumferriet wordt gevormd, dat de rol speelt van het versterken van ferriet en het verbeteren van de sterkte en staalhardheid. Maar plasticiteit en taaiheid zijn afgenomen. Het gebrek aan silicium heeft geen significant effect op de eigenschappen van het staal.
Zwavel (s)
Sulphur wordt door erts in stalen gebracht en brandstof in stalen maken, zwavel is onoplosbaar in ijzer en de vorm van verschillende FES bestaat, FES en Fe kunnen een smeltpunt vormen van 985 ℃ eutectisch en worden verspreid over de korrelgrenzen van Austeniet wanneer het staal is het staalkristal, is het staal van de graangrenzen, is het staal, het staal, het staal, het staal is het staal, het stalen braangrenzen, is het stalen braangrenzen op de korrelgrens, is het staal, het staal, het staal is het staal, het staal, het staal is het staal, het staal is het staal, het staal is het staal, het stalen braangrenzen, het is het staal van de korrelgrenzen op de korrelgrens, is het staal van de graangrens, het stalen, het stalen braangrenzen, het stalen, is het staal van de graangrenzen op de korrelgrens op de korrelgrenzen. Het fenomeen wordt thermische brosheid genoemd, zwavel is een schadelijke onzuiverheid, dus het koolstofgehalte in staal moet strikt worden geregeld. Het schadelijke effect van zwavel kan worden geëlimineerd door het MN -gehalte in het staal te vergroten. Omdat mangaan en zwavel MN's kunnen vormen met een smeltpunt van 1620 ℃, heeft MNS een bepaalde plasticiteit bij hoge temperaturen, zodat de thermische brosheid van staal kan worden vermeden.
Fosfor (P)
Fosfor wordt geïntroduceerd in staal uit erts, waar het volledig is opgelost in ferriet, waardoor de sterkte en hardheid van ferriet wordt verbeterd. Maar tegelijkertijd daalt de plasticiteit van staal bij kamertemperatuur scherp en wordt bros. Dit fenomeen wordt koude brosheid genoemd. Fosfor is ook een schadelijke onzuiverheid en het gehalte aan staal moet strikt worden geregeld.
Metallografische structuur in staal
Ferriet: de interstitiële vaste oplossing van koolstof in a-FE wordt ferriet genoemd. Het wordt vaak weergegeven door het symbool F (of α). Ferriet heeft een lichaamsgerichte kubieke structuur en het vermogen om koolstof op te lossen is slecht vanwege de kleine kloof. Bij 727 ℃ is het maximale opgeloste koolstofgehalte 0,0218%. Met de afname van de temperatuur neemt het opgeloste koolstofgehalte geleidelijk af en bij kamertemperatuur is het opgeloste koolstofgehalte slechts 0,0008%. Ferriet heeft lage sterkte, Δσb is 180-280 mn/m2, HB is ongeveer 80, maar het heeft een goede ductiliteit, δ is 50%.
Austenitic: De interstitiële vaste oplossing van koolstof gevormd in gamma-FE wordt ITS genoemd. Het wordt vaak weergegeven door het symbool A (of γ). Austenite heeft een gezichtsgerichte kubieke roosterstructuur. Vanwege de grote effectieve roosterkloof is de oplosbaarheid van de koolstof relatief hoog. De maximale oplosbaarheid van koolstof bij 1148 ℃ is 2,11%, wat geleidelijk afneemt met de afname van de temperatuur en 0,77% bereikt bij 727 ℃. De mechanische eigenschappen van austeniet zijn afhankelijk van de hoeveelheid opgeloste koolstof en de grootte van een korrel. Over het algemeen is de hardheid van austeniet 170-220HBS, de verlenging van A is 40-50%en bestaat austeniet in het vaste temperatuurbereik boven 727 ℃. Austenite is vatbaar voor het vormen van plastic.
Cementiet (cementiet): C en FE -verbinding (Fe3c) bekend als cementiet, het koolstofgehalte van 6,69%, het smeltpunt van cementiet is 1227 ℃, de hardheid is zeer hoog, ongeveer 800HB, plastic en impactstruik is bijna nul, brosheid is groot, dus het kan niet worden gebruikt als de matrixfase van koolstofstaal, is de belangrijkste versterkingsfase van koolstofstaal. Cementiet is een metastabiele fase. Onder bepaalde omstandigheden zal het ontbinden en grafietvrije koolstof vormen.
Martensite: Het gebruik van een snelle koelmethode, vanwege de mate van onderkoeling, ijzer en koolstofatomen kan niet worden verspreid, austeniet kan alleen zijn door niet-gediffuseerde roosterschaar, er is γ-Fe gezichtsgeenteerde kubieke rooster die wordt herschikt tot a-Fe lichaamsgerichte lichaamsgerichte kubische lattice. Deze austeniet transformeert direct in een verzadigde alfa-solide oplossing die koolstof bevat, martensiet genoemd.
De korrelgrootte van Austenite en de beïnvloedende factoren ervan
De austenitische korrelgrootte van staal heeft een grote invloed op de microstructuur en eigenschappen na afkoeling. Hoe fijner de korrelgrootte van austeniet, hoe fijner de structuur na afkoeling, en hoe beter de sterkte, plasticiteit en taaiheid. Daarom is het van groot belang om fijne austenietkorrels te verkrijgen door warmtebehandeling voor de uiteindelijke prestaties en kwaliteit van het werkstuk.
Hoe hoger de temperatuur van austenitisatie, hoe duidelijker de groei van korrelgrootte van staal. Bij een bepaalde temperatuur, hoe langer de houdtijd, hoe gunstiger de groei van austenietkorrels.
De neiging van de korrelgroei neemt toe met de toename van het koolstofgehalte in het staal. Maar wanneer het cementiet zich in de grens van de austenietkorrel bevindt, zal het de groei van de austenietkorrels belemmeren.
Naast MN verhogen P en andere elementen de neiging van de groei van de austenietkorrels, andere elementen die carbide -elementen vormen (Ti, NB, ZB, enz.), Vormen oxiden en nitriden (zoals AL), wanneer ze verbindingen vormen die zijn uitgegeven in austenietkorrelgrenzen, zullen de groei van de groei van de diploma hinderden.
De legeringselementen die gewoonlijk worden toegevoegd in legeringsstaal zijn Mn, Si, Cr, Mo, W, V, Ti, NB, Ni, AL, enzovoort. Onder hen kunnen Ni, Si, AL en andere elementen geen verbindingen vormen met koolstof. Elementen zoals NB, Ti, V, W, Mo, Cr en Mn kunnen verbindingen vormen met koolstof. Legeringselementen bestaan in verschillende vormen in staal. Daarom is de belangrijkste rol van staal ook anders. De hoofdrol heeft de volgende aspecten:
Wanneer de sterkte van het staal wordt verhoogd, worden de elementen die geen carbide kunnen vormen, voornamelijk opgelost in ferriet om legeringsferriet te vormen en wordt de vaste oplossing versterkt. Carbide-vormende elementen vormen legeringscarbide met koolstof, wat een hogere hardheid en een groter dispersieversterking heeft. Welk element aan het staal wordt toegevoegd, verhoogt zijn sterkte.
Verbeter de hardbaarheid naast CO, de meeste legeringselementen die aan staal worden toegevoegd, vertragen de ontleding van supercooled austeniet, zodat de C -curve rechts de kritieke koelsnelheid vermindert, de uithardbaarheid van staal, (Ni, Cr, CO), een van de belangrijkste doeleinden van lichtmetalen elementen toegevoegd aan staal is. Maar er moet op worden gewezen dat dit effect alleen kan worden bereikt wanneer de legeringselementen worden opgelost in austeniet.
Voorkom Austeniet graangroei behalve Mn, de gigelering van de legering Austeniet graan groeit is klein, vooral het carbide dat wordt gegenereerd door de sterke carbide -vormingselementen (Ti, V, Zr, NB, enz.), Kan de austenietkorrelgroei sterk voorkomen en dus de rol van raffinagekorrel spelen.
Verhoog de tempersenstabiliteit van staal. De weerstand van staal tegen het verzachtingsproces tijdens het temperen wordt temperatuurstabiliteit genoemd. Veel legeringselementen kunnen de temperatuur van carbide -neerslag en resterende Austeniet -ontleding in martensiet verhogen en vertragen. Daarom heeft legeringsstaal in vergelijking met koolstofstaal een hogere hardheid en sterkte wanneer ze op dezelfde temperatuur worden getemperd. Integendeel, bij het temperen van dezelfde hardheid, is de temperatuurtemperatuur van legeringsstaal hoog, dus de interne spanning -eliminatie is grondiger en plasticiteit, en taaiheid is hoger. Carbide-vormende elementen CR, MO, NB en V hebben sterke effecten op het temperen van stabiliteit.
Secundaire verharding Wanneer W, Mo, Cr, V-gehalte hoger is, in het 500-600 ℃ Tempertemperatuurbereik, vermindert de hardheid niet, maar verhoogt het fenomeen dat bekend staat als secundaire tempersende verharding. Er zijn hier twee redenen voor: ten eerste, wanneer ze bij deze temperatuur temperen, zullen boete, verspreide speciale carbiden, zoals MO2C, W2C en VC, uit martensiet neerslaan, dat de rol van dispersieharden speelt; Ten tweede, bij het temperen van deze temperatuur, wordt een deel van het carbide neergeslagen in het resterende austeniet, dat het koolstofgehalte vermindert en de temperatuur van MS -punt verhoogt, zodat het resterende austeniet kan worden omgezet in martensiet (secundaire blussen) bij een hogere temperatuur tijdens het koelproces om de hardheid van staal te verhogen.
Temperten van brosheid treedt op wanneer het legeringsstaal wordt getemperd in een bepaald temperatuurbereik na het uitdrijven, dat tempertende brosheid wordt genoemd. De afname van de taaiheid bij 350-400 ℃ wordt het eerste type humeur brosheid genoemd. Deze brosheid treedt op, ongeacht koolstofstaal of legeringsstaal en is onafhankelijk van de koelsnelheid. Dit soort bui kan niet worden geëlimineerd na de productie, ook bekend als onomkeerbare bui. Om het optreden van dergelijke tempersende brosheid te voorkomen, wordt het temperen over het algemeen niet gedaan binnen dit temperatuurbereik.
De afname van de taaiheid die optreedt na langzame koeling na 500-600 ℃ Tempering wordt type II tempertende brosheid genoemd (high-temperatuur tempersende brosheid). De legeringsstaal met CR, MN en Ni zijn het meest vatbaar voor dit soort humeur brosheid. Dit soort tempersende brosheid zal niet optreden als het snel afkoelt na het temperen; Als langzaam afkoelen na het temperen, heeft brosheid plaatsgevonden, zolang het opwarmen van de temperatuur en snelle koeling, dan kan het temperen van brosheid volledig worden geëlimineerd, dus het wordt ook omkeerbare tempertenheid genoemd.
Hittebestendig staal
De warmtebestendigheid van staal omvat oxidatieweerstand op hoge temperatuur en kracht op hoge temperatuur.
De oxidatieweerstand van een metaal verwijst meestal naar de vorming van een dichte oxidefilm na snelle oxidatie bij hoge temperaturen, die het metaaloppervlak bedekken, zodat het staal niet zal blijven oxideren. Het geoxideerde oppervlak van koolstofstaal bij hoge temperaturen genereert losse poreuze FEO, wat gemakkelijk af te vinken is, en zuurstofatomen blijven diffunderen door FEO zodat het staal blijft oxideren. Legeringselementen zoals Cr, Si en Al worden aan het staal toegevoegd, zodat wanneer het staal in contact staat met zuurstof bij hoge temperatuur, dichte oxidatiefilms zoals CR2O3, SiO2 en Al2O3 met hoge smeltpunten worden gevormd op het oppervlak, waardoor het moeilijk is om het oxidatieproces van het oxidatieproces van staal in staal in een hoog temperatuurgas te vervullen.
De hoge temperatuursterkte (thermische sterkte) van staal is de weerstand tegen kruipen bij hoge temperaturen. Om de thermische sterkte van staal, CR, MO, V, NI en andere legeringselementen te verbeteren, worden meestal aan het staal toegevoegd, die in de matrix kunnen oplossen om de vaste oplossing te versterken en de herkristallisatietemperatuur te verbeteren, waardoor de hoge-temperatuursterkte van staal wordt verbeterd. Het toevoegen van NB-, V-, TI- en andere legeringselementen kan ook carbiden vormen met een hoge hardheid en een goede thermische stabiliteit, die op de matrix worden verdeeld en een rol spelen bij het versterken van dispersie. Bovendien heeft de austenietstructuur een betere kruipweerstand dan ferriet en een betere korrelgrootte dan fijn korrel. Natuurlijk kan het niet te grof zijn, wat de kracht zal beïnvloeden.
Martensitisch warmtebestendig staal
CR en SI werden toegevoegd om de oxidatieweerstand bij hoge temperaturen te verbeteren. Het toevoegen van MO kan de matrix versterken en voorkomen dat brosheid is. Het toevoegen van V kan gedispergeerd carbide vormen en de kracht op hoge temperatuur verbeteren. Het toevoegen van W kan stabiele carbide neerslaan en de herkristallisatietemperatuur aanzienlijk verhogen. De bedrijfstemperatuur van dit soort staal is niet groter dan 700 ℃.
Austenitisch warmtebestendig staal
Austenitisch warmtebestendig staal heeft een hoog CR-gehalte, wat de sterkte en oxidatieweerstand op hoge temperatuur kan verbeteren. NI -inhoud is ook hoog en kan een stabiele Austenite -structuur vormen. De hittebestendigheid van dit soort staal is beter dan die van martensitische warmtebestendig staal, en de koude vervorming en lasprestaties zijn zeer goed, meestal werkend op 600-700 ℃.