Wprowadzenie do elementów w stali
Mangan (MN)
Mangan służy do deoksydyzacji ferromangańskiej w tworzeniu stalowym i pozostaje w stali. Mangan może usunąć feo ze stali, poprawić jakość stali i zmniejszyć kruchość stali. Mangan i wulkanizacja łączą się, tworząc MNS, eliminują szkodliwy efekt siarki i poprawić gorącą wydajność stali. Zawartość manganu w stali węglowej jest ogólnie kontrolowana między 0,25 a 0,80%. Mangan można rozpuścić w ferricie, tworząc ferryt manganu, który odgrywa rolę wzmocnienia ferrytu. Mangan można również rozpuścić w Fe3C, tworząc cementowanie stopowe, poprawiając w ten sposób siłę stali węglowej. Mangan jest korzystnym elementem zanieczyszczenia, a niewielka ilość manganu nie ma znaczącego wpływu na wydajność stali.
Krzem (SI)
Krzem jest również dodawany do stali jako deoksyzator. Zawartość krzemu w stali węglowej jest zwykle kontrolowana między 0,03-0,4%, a większość z nich jest rozpuszczona w ferrytie, tworząc ferryt krzemowy, który odgrywa rolę wzmocnienia ferrytu i poprawy siły i twardości stali. Ale plastyczność i wytrzymałość spadły. Brak krzemu nie ma znaczącego wpływu na właściwości stali.
Siarka (-ów)
Siarka jest wciągnięta do stali rudą i paliwem w hodowli stali, siarka jest nierozpuszczalna w żelazie, a forma różnych FES istnieje, FES i Fe może tworzyć temperaturę topnienia 985 ℃ eutektyka i jest rozmieszczona na granicach ziarna Austenitu, gdy stal jest zwinięta i sfałszowana w 1000-1200 ℃, rozpływa się Eutektyka na granicach, jest to stalowa śródstopia, niniejsza śródstopia, niniejsza śródstopia, niniejsza śródstopia, niniejsza śródstopia, Zjawisko nazywa się kruchością termiczną, siarka jest szkodliwą zanieczyszczeniem, więc zawartość węgla w stali musi być ściśle kontrolowana. Szkodliwy efekt siarki można wyeliminować poprzez zwiększenie zawartości MN w stali. Ponieważ mangan i siarka mogą tworzyć MNS o temperaturze topnienia 1620 ℃, MNS ma pewną plastyczność w wysokich temperaturach, więc można uniknąć kruchości termicznej stali.
Fosfor (P)
Fosfor jest wprowadzany do stali z rudy, gdzie jest całkowicie rozpuszczony w ferricie, poprawiając siłę i twardość ferrytu. Ale jednocześnie plastyczność stali w temperaturze pokojowej spada gwałtownie i staje się krucha. Zjawisko to nazywa się zimną kruchością. Fosfor jest również szkodliwą nieczystością, a jego zawartość w stali musi być ściśle kontrolowana.
Struktura metalograficzna w stali
Ferryt: śródmiąższowy stały roztwór węgla w α-Fe nazywa się ferrytem. Jest to często reprezentowane przez symbol F (lub α). Ferryt ma strukturę sześcienną skoncentrowaną na ciele, a jego zdolność do rozpuszczania węgla jest słaba ze względu na jego niewielką szczelinę. Przy 727 ℃ maksymalna rozpuszczona zawartość węgla wynosi 0,0218%. Wraz ze spadkiem temperatury rozpuszczona zawartość węgla stopniowo maleje, a w temperaturze pokojowej rozpuszczona zawartość węgla wynosi tylko 0,0008%. Ferryt ma niską wytrzymałość, Δσb wynosi 180-280mn/m2, HB wynosi około 80, ale ma dobrą plastyczność, δ wynosi 50%.
Austenitic: śródmiąższowy stały roztwór węgla utworzony w gamma-Fe nazywa się ITS. Jest to często reprezentowane przez symbol A (lub γ). Austenit ma skoncentrowaną na twarzy strukturę sieci sześciennej. Ze względu na dużą skuteczną szczelinę sieci jego rozpuszczalność węgla jest stosunkowo wysoka. Maksymalna rozpuszczalność węgla w 1148 ℃ wynosi 2,11%, co stopniowo maleje wraz ze spadkiem temperatury i osiąga 0,77% przy 727 ℃. Właściwości mechaniczne austenitu zależą od ilości rozpuszczonego węgla i wielkości ziarna. Zasadniczo twardość austenitu wynosi 170-220HBS, wydłużenie δ wynosi 40–50%, a austenit istnieje w stałym zakresie temperatur powyżej 727 ℃. Austenit jest podatny na tworzenie tworzyw sztucznych.
Cementit (Cementit): Związek C i Fe (FE3C) Znany jako cementit, zawartość węgla 6,69%, temperatura topnienia cementuta wynosi 1227 ℃, jego twardość jest bardzo wysoka, około 800HB, faza wzmacniająca plastik i uderzenie jest prawie zerowa. Cementit jest fazą metastabilną. W pewnych warunkach rozkłada się i tworzy węgiel bez grafiki.
Martenzyt: Zastosowanie metody szybkiego chłodzenia, ze względu na stopień niedokładności, żelaza i atomów węgla nie może być rozproszone, austenit może odbywać się wyłącznie przez nie-dyfuzyjne przecinanie sieci, istnieje skoncentrowana na twarzy sześcienna sieć γ-FE. Ten austenit bezpośrednio przekształca się w nasycony roztwór alfa-stały zawierający węgiel, zwany martenzytem.
Wielkość ziarna austenitu i jego czynniki wpływające
Austenityczne ziarno stali ma duży wpływ na mikrostrukturę i właściwości po chłodzeniu. Im drobniejszy rozmiar ziarna austenitu, tym drobniejsza konstrukcja po chłodzeniu, i tym lepsza siła, plastyczność i wytrzymałość. Dlatego bardzo ważne jest uzyskanie drobnych ziaren austenitu poprzez obróbkę cieplną dla ostatecznej wydajności i jakości przedmiotu obrabianego.
Im wyższa temperatura austenityzacji, tym bardziej oczywisty wzrost stali wielkości ziarna. W pewnej temperaturze, im dłuższy czas trzymania, tym bardziej sprzyjający wzrost ziaren austenitu.
Tendencja wzrostu ziarna wzrasta wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali. Ale kiedy cementit znajduje się w granicy ziarna austenitu, utrudni wzrost ziarna austenitu.
Oprócz MN, P i innych pierwiastków zwiększają tendencję wzrostu ziarna austenitu, inne elementy tworzące pierwiastki z węglików (Ti, NB, Zb itp.), Tworzące tlenki i azotki (takie jak Al), gdy tworzą one związki rozmieszczone w granicach ziarna austenitu, utrudnią wzrost ziarna austenitu do stopni zmieniających się.
Elementy stopu powszechnie dodawane w stali stopowej to Mn, Si, Cr, Mo, W, V, Ti, NB, Ni, Al i tak dalej. Wśród nich Ni, Si, Al i inne pierwiastki nie mogą tworzyć związków z węglem. Elementy takie jak NB, TI, V, W, MO, CR i MN mogą tworzyć związki z węglem. Elementy stopowe istnieją w różnych postaciach w stali. Dlatego główna rola stali jest również inna. Główna rola ma następujące aspekty:
Gdy wytrzymałość stali jest zwiększona, elementy, które nie mogą utworzyć węglika, są głównie rozpuszczane w ferrycie, tworząc ferryt ze stopu, a roztwór stałego jest wzmacniany. Elementy tworzące węglika tworzą węgiel ze stopu z węglem, który ma większą twardość i większy efekt wzmacniania dyspersji. Niezależnie od elementu do stali zwiększa jego siłę.
Popraw stwardnienie oprócz CO, większość elementów stopowych dodanych do stali, spowolnij rozkład superkołanego austenitu, tak aby krzywa C w prawo, zmniejsz krytyczną szybkość chłodzenia, poprawić stwardnienie stali (Ni, Cr, CO) Jest to jeden z głównych celów elementów stopu dodanych do stali. Należy jednak zauważyć, że efekt ten można osiągnąć tylko wtedy, gdy elementy stopowe są rozpuszczane w austenicie.
Zapobiegaj wzrostowi ziarna austenitu, z wyjątkiem MN, tendencja wzrostu ziaren austenitu stopu jest niewielka, zwłaszcza węglika wytwarzana przez silne elementy tworzenia węgla (TI, V, ZR, NB itp.) Może silnie zapobiegać wzrostowi ziarna austenitu, a tym samym odgrywać rolę rafinacji ziarna.
Zwiększ stabilność temperamentu stali. Odporność stali na proces zmiękczania podczas temperowania nazywa się stabilnością temperowania. Wiele elementów stopowych może zwiększyć i spowolnić temperaturę opadów węglika i resztkowego rozkładu austenitu w martenzycie. Dlatego w porównaniu ze stalą węglową stal stopowa ma wyższą twardość i wytrzymałość po temperaturze w tej samej temperaturze. Przeciwnie, przy temperaturze tej samej twardości temperatura temperatury stali stopowej jest wysoka, więc jego wewnętrzna eliminacja naprężeń jest dokładniejsza, a plastyczność, a wytrzymałość jest wyższa. Elementy tworzące węglika CR, MO, NB i V mają silny wpływ na stabilność temperowania.
Wtórne stwardnienie, gdy zawartość W, Mo, Cr, V jest wyższa, w zakresie temperatur 500-600 ℃ Temperatura, twardość nie zmniejsza, ale zwiększa zjawisko znane jako wtórne utwardzanie temperamentu. Istnieją dwa powody: po pierwsze, kiedy temperatura w tej temperaturze, grzywna, rozproszone specjalne węgliki, takie jak MO2C, W2C i VC, wytrącą z martenzytu, który odgrywa rolę utwardzania rozproszenia; Po drugie, podczas temperatury w tej temperaturze część węgliku jest wytrącana w resztkowym austenicie, który zmniejsza zawartość węgla i zwiększa temperaturę punktu MS, dzięki czemu resztkowy austenit można przekształcić w martenzytu (wygaszenie wtórne) w wyższej temperaturze podczas procesu chłodzenia w celu zwiększenia twardości stali.
Brutność temperatura występuje, gdy stal stopowa jest temperowana w określonym zakresie temperatur po wygaszaniu, który nazywa się kruchością temperaturową. Zmniejszenie wytrzymałości w 350-400 ℃ nazywa się pierwszym rodzajem kruchości temperamentu. Ta kruchość występuje niezależnie od stali węglowej lub stali stopowej i jest niezależna od szybkości chłodzenia. Tego rodzaju kruchość temperamentu nie można wyeliminować po produkcji, znanej również jako nieodwracalna kruchość temperamentu. Aby uniknąć wystąpienia takiej temperatury, temperowanie na ogół nie odbywa się w tym zakresie temperatur.
Zmniejszenie wytrzymałości, która występuje po powolnym chłodzeniu po 500-600 ℃ Temperowanie nazywa się kruchością temperaturową typu II (kruchość temperatury w wysokiej temperaturze). Stale stopowe zawierające CR, MN i NI są najbardziej podatne na tego rodzaju kruchość temperamentu. Tego rodzaju łagodzenie kruchość nie nastąpi, jeśli szybko się ochłodzi po temperamencie; Jeśli po temperamencie nastąpiła powolne chłodzenie, nastąpiła kruchość, o ile podgrzewanie temperatury temperatury i szybkiego chłodzenia, wówczas kruchość temperamentu można całkowicie wyeliminować, więc nazywa się to również odwracalną kruchością temperamentu.
Stal odporna na ciepło
Odporność na ciepło stali obejmuje oporność na utlenianie wysokiej temperatury i wytrzymałość o wysokiej temperaturze.
Odporność na utlenianie metalu zwykle odnosi się do tworzenia gęstego filmu tlenku po szybkim utlenianiu w wysokich temperaturach, pokrywającą powierzchnię metalu, aby stal nie będzie nadal utleniać. Utleniona powierzchnia stali węglowej w wysokich temperaturach wytwarza luźne porowate FEO, które jest łatwe do odpoczynku, a atomy tlenu nadal rozpraszają się przez FEO, aby stal nadal utlenia się. Elementy stopowe, takie jak CR, SI i Al, są dodawane do stali, tak że gdy stal ma kontakt z tlenem w wysokiej temperaturze, gęste folie utleniania, takimi jak Cr2O3, SiO2 i Al2O3 z wysokimi temperaturami topnienia, powstają na powierzchni, co utrudnia kontynuowanie utleniania stali w wysokiej temperaturze.
Wytrzymałość w wysokiej temperaturze (wytrzymałość termiczna) stali to odporność na pełzanie w wysokich temperaturach. Aby poprawić wytrzymałość termiczną stali, Cr, Mo, V, Ni i innych elementów stopowych, są zwykle dodawane do stali, które mogą rozpuścić się w matrycy, aby wzmocnić roztwór stały i poprawić temperaturę rekrystalizacji, zwiększając w ten sposób wytrzymałość stali wysokiej temperatury. Dodanie NB, V, TI i innych elementów stopowych może również tworzyć węgliki o wysokiej twardości i dobrej stabilności termicznej, które są rozmieszczone na matrycy i odgrywają rolę w wzmocnieniu dyspersji. Ponadto struktura austenitu ma lepszą odporność na pełzanie niż ferryt i lepszy rozmiar ziarna niż drobne ziarno. Oczywiście nie może być zbyt gruby, co wpłynie na siłę.
Martenzytyczna stal odporna na ciepło
CR i SI dodano w celu poprawy odporności na utlenianie w wysokich temperaturach. Dodanie MO może wzmocnić matrycę i uniknąć kruchości. Dodanie v może tworzyć zdyspergowany węgiel i poprawić siłę w wysokiej temperaturze. Dodanie W może wytrącić stabilny węgiel i znacznie zwiększyć temperaturę rekrystalizacji. Temperatura robocza tego rodzaju stali nie przekracza 700 ℃.
Austenityczna stal odporna na ciepło
Austenityczna stal oporna na ciepło ma wysoką zawartość CR, co może poprawić jego wytrzymałość na wysoką temperaturę i odporność na utlenianie. Zawartość NI jest również wysoka i może tworzyć stabilną strukturę austenitu. Odporność na ciepło tego rodzaju stali jest lepsza niż stal oporna na martenzytyczną ciepło, a odkształcenie zimna i spawanie są bardzo dobre, ogólnie działające na 600-700 ℃.