Çelikte Elementlere Giriş
Manganez (MN)
Manganez, çelik yapımında ferromanganları deoksitlemek için kullanılır ve çelikte kalır. Manganez çelikte FEO'yu çıkarabilir, çelik kalitesini iyileştirebilir ve çeliğin kırılganlığını azaltabilir. Manganez ve vulkanizasyon, MN'ler oluşturmak için birleşir, kükürtün zararlı etkisini ortadan kaldırır ve çeliğin sıcak çalışma performansını iyileştirir. Karbon çeliğindeki manganez içeriği genellikle%0.25 ila 0.80 arasında kontrol edilir. Manganez, ferritin güçlendirilmesinin rolünü oynayan manganez ferrit oluşturmak için ferrit içinde çözülebilir. Manganez, alaşım çimentolama oluşturmak için Fe3C içinde de çözülebilir, böylece karbon çeliğinin mukavemetini geliştirebilir. Manganez faydalı bir safsızlık elemanıdır ve az miktarda manganez çeliğin performansı üzerinde önemli bir etkisi yoktur.
Silikon (SI)
Silikon ayrıca bir deoksider olarak çeliğe eklenir. Karbon çeliğindeki silikon içeriği genellikle%0.03-0.4 arasında kontrol edilir ve çoğu ferritte çözündürülür, bu da ferritin güçlendirilmesi ve çeliğin gücünü ve sertliğini geliştirme rolünü oynayan silikon ferrit oluşturur. Ancak plastisite ve tokluk azaldı. Silikon eksikliğinin çeliğin özellikleri üzerinde önemli bir etkisi yoktur.
Kükürt (ler)
Sulfur is brought into steel by ore and fuel in steelmaking, sulfur is insoluble in iron, and the form of different FeS exists, FeS and Fe can form a melting point of 985℃ eutectic, and are distributed on the grain boundaries of austenite when the steel is rolled and forged at 1000-1200℃, will melt the eutectic crystal on the grain boundaries, is the steel brittle, this Fenomene termal kırılganlık denir, kükürt zararlı bir safsızlıktır, bu nedenle çelikteki karbon içeriği kesinlikle kontrol edilmelidir. Sülfürün zararlı etkisi, çelikteki MN içeriğini artırarak ortadan kaldırılabilir. Manganez ve kükürt 1620 ℃ erime noktasına sahip MN'ler oluşturabildiğinden, MNS yüksek sıcaklıklarda belirli bir plastisiteye sahiptir, bu nedenle çeliğin termal kırılganlığından kaçınılabilir.
Fosfor (P)
Fosfor, ferritte tamamen çözündüğü cevherden çelik içine sokulur ve ferritin gücünü ve sertliğini geliştirir. Ancak aynı zamanda, oda sıcaklığında çeliğin plastisitesi keskin bir şekilde düşer ve kırılgan hale gelir. Bu fenomene soğuk kırılganlık denir. Fosfor da zararlı bir safsızlıktır ve çelikteki içeriği kesinlikle kontrol edilmelidir.
Çelikte metalografik yapı
Ferrit: α-FE'deki interstisyel katı karbon çözeltisine ferrit denir. Genellikle f (veya α) sembolü ile temsil edilir. Ferrit, vücut merkezli bir kübik yapıya sahiptir ve karbonu çözme yeteneği, küçük boşluğu nedeniyle zayıftır. 727'de, maksimum çözünmüş karbon içeriği%0.0218'dir. Sıcaklıktaki azalma ile çözünmüş karbon içeriği kademeli olarak azalır ve oda sıcaklığında çözünmüş karbon içeriği sadece%0.0008'dir. Ferrit düşük mukavemete sahiptir, ΔσB 180-280mn/m2'dir, Hb yaklaşık 80'dir, ancak iyi sünekliğe sahiptir, Δ%50'dir.
Östenitik: Gamma-Fe'de oluşan interstisyel katı çözeltiye onun denir. Genellikle A (veya γ) sembolü ile temsil edilir. Östenit, yüz merkezli bir kübik kafes yapısına sahiptir. Büyük etkili kafes boşluğu nedeniyle, karbon çözünürlüğü nispeten yüksektir. 1148 ℃'deki maksimum karbon çözünürlüğü% 2.11'dir, bu da sıcaklıktaki azalma ile kademeli olarak azalır ve 727 ℃'de% 0.77'ye ulaşır. Östenitin mekanik özellikleri, çözünmüş karbon miktarına ve bir tanenin boyutuna bağlıdır. Genel olarak, östenitin sertliği 170-220hbs'dir, Δ uzaması%40-50'dir ve oustenit 727 ℃ üzerindeki katı sıcaklık aralığında bulunur. Östenit plastik şekillendirmeye eğilimlidir.
Cementit (Cementit): C ve Fe bileşiği (Fe3c) Cementit olarak bilinen C ve Fe bileşiği (Fe3c),%6.69 karbon içeriği, çimentitin erime noktası 1227 ℃, sertliği çok yüksek, yaklaşık 800HB, plastik ve darbe tokluğu neredeyse sıfırdır, brittless karbon çeliğinin büyüktür, bu nedenle karbon çeliğinin matris fazı olarak kullanılamaz, ana güç fazı olarak kullanılamaz, ana güç aşamasıdır, ana güç, ana güç, ana güç, ana güç, ana güç, ana güç, ana fazıdır, bu nedenle ana güç aşamasıdır, bu nedenle ana güç fazı olarak kullanılamaz, bu nedenle ana güç fazı olarak kullanılamaz, ana güç fazı olarak kullanılamaz, bu nedenle ana güç aşamasıdır. Çimento metastabil bir fazdır. Belirli koşullar altında, grafitsiz karbon ayrışacak ve oluşturacaktır.
Martensit: Düşük soğutma, demir ve karbon atomlarının derecesi dağıtılamaz, östenit sadece diffedilmemiş kafes kesme ile olabilir, γ-FE yüz merkezli kübik kafes, α-Fe vücut merkezli kübik kafese yeniden düzenlenir. Bu östenit doğrudan martensit adı verilen karbon içeren doymuş alfa-katı çözeltiye dönüşür.
Östenitin tane büyüklüğü ve etkilenen faktörler
Çeliğin östenitik tane boyutu, soğutulduktan sonra mikroyapı ve özellikler üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Östenitin tane boyutu ne kadar ince olursa, soğutulduktan sonra yapı o kadar ince olur ve mukavemet, plastisite ve tokluk o kadar iyi olur. Bu nedenle, iş parçasının nihai performansı ve kalitesi için ısıl işlem yoluyla ince östenit taneleri elde etmek büyük önem taşımaktadır.
Oustenitizasyon sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, çeliğin tane boyutu büyümesi o kadar belirgin olur. Belli bir sıcaklıkta, tutma süresi ne kadar uzun olursa, östenit tanelerinin büyümesi o kadar elverişli olur.
Tahıl büyüme eğilimi, çelikteki karbon içeriğinin artmasıyla artar. Ancak çimento östenit tane sınırında olduğunda, östenit tane büyümesini engelleyecektir.
Mn, P ve diğer elementlere ek olarak, östenit tane büyümesinin eğilimini arttırır, karbür elemanları (Ti, NB, Zb vb.) Oluşturan, oksitler ve nitrürler (AL gibi) oluşturan diğer elementler, austenit tanesi sınırlarında dağılmış bileşikler oluşturduklarında, varyan detaylara yönelik tahıl büyümesini gizleyecektir.
Alaşım çeliğine yaygın olarak eklenen alaşım elemanları MN, SI, CR, MO, W, V, TI, NB, NI, AL vb. Bunlar arasında Ni, Si, AL ve diğer elemanlar karbonlu bileşikler oluşturamaz. NB, TI, V, W, MO, CR ve MN gibi elemanlar, karbonlu bileşikler oluşturabilir. Alaşım elemanları çelikte farklı formlarda bulunur. Bu nedenle, çeliğin ana rolü de farklıdır. Ana rol aşağıdaki yönlere sahiptir:
Çeliğin mukavemeti arttığında, karbür oluşturamayan elemanlar esas olarak alaşım ferrit oluşturmak için ferritte çözülür ve katı çözelti güçlendirilir. Karbür oluşturan elemanlar, daha yüksek sertliğe ve daha fazla dispersiyon güçlendirme etkisine sahip karbonlu alaşım karbür oluşturur. Çeliğe ne olursa olsun hangi eleman eklenirse gücünü arttırır.
Sertleştirilebilirliği iyileştirme CO'ya ek olarak, çeliğe eklenen alaşım elemanların çoğu, süper soğutulmuş östenitin ayrışmasını yavaşlatır, böylece sağdaki C eğrisi, kritik soğutma hızını azaltır, çeliğin sertleşebilirliğini iyileştirir, (ni, cr, co) Bu, çeliğe eklenen alaşım elemanların ana amaçlarından biridir. Ancak bu etkinin sadece alaşım elemanları östenite çözüldüğünde elde edilebileceği belirtilmelidir.
MN dışında östenit tahıl büyümesini önleyin, alaşım östenit tane büyüme eğilimi küçüktür, özellikle güçlü karbür oluşturan elementlerin (Ti, V, Zr, NB, vb.) Ürettiği karbür, östenit tanesi büyümesini güçlü bir şekilde önleyebilir ve böylece tahılları arıtma rolünü oynatabilir.
Çeliğin temperleme stabilitesini artırın. Çeliğin temperleme sırasında yumuşatma işlemine direnci, temperleme stabilitesi denir. Birçok alaşım elemanı, martensitte karbür çökelme ve artık östenit ayrışmasının sıcaklığını artırabilir ve yavaşlatabilir. Bu nedenle, karbon çeliği ile karşılaştırıldığında, alaşım çeliği aynı sıcaklıkta temperlendiğinde daha yüksek sertliğe ve mukavemete sahiptir. Aksine, aynı sertliğe temperlenirken, alaşım çeliğin temperleme sıcaklığı yüksektir, bu nedenle iç stres eliminasyonu daha kapsamlıdır ve plastisite ve tokluk daha yüksektir. Karbür oluşturan elementler CR, MO, NB ve V, tavlama stabilitesi üzerinde güçlü etkilere sahiptir.
İkincil sertleştirme W, MO, CR, V içeriği daha yüksek olduğunda, 500-600 ℃ Temperleme sıcaklığı aralığında, sertlik azalmaz, ancak ikincil temperleme sertleştirme olarak bilinen fenomeni arttırır. Bunun iki nedeni vardır: birincisi, bu sıcaklıkta temperlenirken, MO2C, W2C ve VC gibi ince, dağılmış özel karbürler, dağılım sertleşmesinin rolünü oynayan martensitten çökelir; İkincisi, bu sıcaklıkta temperlenirken, artık östenitte karbürün bir kısmı çökelir, bu da karbon içeriğini azaltır ve MS noktasının sıcaklığını arttırır, böylece koltuk sertliğini arttırmak için soğutma işlemi sırasında daha yüksek bir sıcaklıkta martensite (ikincil söndürme) dönüştürülebilir.
Temperleme kırılganlığı, alaşım çeliği, söndürüldükten sonra belirli bir sıcaklık aralığında temperlendiğinde, temperleme kırılganlığı olarak adlandırıldığında ortaya çıkar. 350-400 ℃ 'deki tokluktaki azalmaya ilk tip kırılganlık denir. Bu kırılganlık karbon çeliği veya alaşım çeliğinden bağımsız olarak meydana gelir ve soğutma oranından bağımsızdır. Bu tür öfke kırılganlığı, geri dönüşü olmayan öfke kırıcı olarak da bilinen üretimden sonra ortadan kaldırılamaz. Bu tür temperleme kırılganlığının ortaya çıkmasını önlemek için, temperleme genellikle bu sıcaklık aralığında yapılmaz.
500-600 ℃ temperlemeden sonra yavaş soğutulduktan sonra meydana gelen tokluktaki azalmaya, tip II temperleme kırılganlığı (yüksek sıcaklık temperleme kırıcı) denir. Cr, Mn ve Ni içeren alaşım çelikler en çok bu tür öfkeye eğilimlidir. Bu tür temperleme kırılganlığı, temperlendikten sonra hızlı bir şekilde soğursa gerçekleşmez; Temperlemeden sonra yavaş soğutma ise, temperleme sıcaklığına ve hızlı soğutmaya yeniden ısıtma sürece kırılganlık meydana geldi, o zaman temperleme tamamen ortadan kaldırılabilir, bu nedenle buna tersinir temperleme kırılganlığı da denir.
Isıya dayanıklı çelik
Çeliğin ısı direnci, yüksek sıcaklık oksidasyon direncini ve yüksek sıcaklık mukavemetini içerir.
Bir metalin oksidasyon direnci, genellikle metal yüzeyi kaplayan yüksek sıcaklıklarda hızlı oksidasyondan sonra yoğun bir oksit filminin oluşumunu ifade eder, böylece çelik oksitlenmeye devam etmez. Yüksek sıcaklıklarda karbon çeliğinin oksitlenmiş yüzeyi, pul pullanması kolay olan gevşek gözenekli Feo üretir ve oksijen atomları Feo'dan yayılmaya devam eder, böylece çelik oksitlenmeye devam eder. Çeliğe Cr, Si ve Al gibi alaşım elemanları eklenir, böylece çelik yüksek sıcaklıkta oksijenle temas ettiğinde, yüzeyde yüksek erime noktaları olan Cr2O3, SiO2 ve AL2O3 gibi yoğun oksidasyon filmleri oluşur, bu da yüksek öğütme gazında çeliğin oksidasyon sürecine devam etmeyi zorlaştırır.
Çeliğin yüksek sıcaklık mukavemeti (termal mukavemet), yüksek sıcaklıklarda sürünmeye karşı dirençtir. Çelik, Cr, Mo, V, Ni ve diğer alaşım elemanlarının termal mukavemetini iyileştirmek için genellikle çeliğe eklenir, bu da katı çözeltiyi güçlendirmek ve yeniden kristalleşme sıcaklığını iyileştirmek için matrise çözülebilir, böylece çeliğin yüksek sıcaklık mukavemetini arttırır. NB, V, TI ve diğer alaşım elemanlarının eklenmesi, matris üzerine dağıtılan ve dağılım güçlendirmesinde rol oynayan yüksek sertlik ve iyi termal stabiliteye sahip karbürler oluşturabilir. Ek olarak, östenit yapısı ferrit ve ince taneden daha iyi tahıl boyutundan daha iyi sürünme direncine sahiptir. Tabii ki, gücü etkileyecek çok kaba olamaz.
Martensitik ısıya dayanıklı çelik
Yüksek sıcaklıklarda oksidasyon direncini iyileştirmek için CR ve SI ilave edildi. MO eklemek matrisi güçlendirebilir ve kırılganlığı temperlemekten kaçınabilir. V eklenmesi dağınık karbür oluşturabilir ve yüksek sıcaklık mukavemetini geliştirebilir. W eklenmesi stabil karbürü çökeltebilir ve yeniden kristalleşme sıcaklığını önemli ölçüde artırabilir. Bu tür çeliğin çalışma sıcaklığı 700 ℃'yi aşmaz.
Östenitik ısıya dayanıklı çelik
Östenitik ısıya dayanıklı çelik, yüksek sıcaklık mukavemetini ve oksidasyon direncini artırabilen yüksek CR içeriğine sahiptir. NI içeriği de yüksektir ve kararlı bir östenit yapısı oluşturabilir. Bu tür çeliğin ısı direnci martensitik ısıya dirençli çelikten daha iyidir ve soğuk deformasyon ve kaynak performansı çok iyidir, genellikle 600-700 ℃ 'da çalışır.