Hipoeutektoidinis plienas: struktūra, savybės, gamyba ir pritaikymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Anglinis plienas plačiai naudojamas statybose ir pramonėje. Vadinamosios techninės geležies grupė turi daug privalumų, dėl kurių padidėja galutinių gaminių ir konstrukcijų našumas. Kartu su optimaliomis stiprumo ir atsparumo įtempiams charakteristikomis šie lydiniai taip pat išsiskiria lanksčiomis dinaminėmis savybėmis. Visų pirma hipoeutektoidinis plienas, kuriame taip pat yra nemažas procentas anglies mišinių, yra vertinamas dėl didelio plastiškumo. Tačiau tai dar ne visi šios didelio stiprumo geležies privalumai.

Bendra informacija apie lydinį

Išskirtinis plieno bruožas – konstrukcijoje yra specialių legiruotų priemaišų ir anglies. Tiesą sakant, hipoeutektoidinį lydinį lemia anglies kiekis. Čia svarbu atskirti klasikinius eutektoidinius ir ledeburito plienus, kurie turi daug bendro su aprašyta techninės geležies įvairove. Jei atsižvelgsime į plieno konstrukcinę klasę, hipoeutektoidinis lydinys bus susijęs su eutekoidais, tačiau turinčiais legiruotų feritų ir perlitų. Esminis skirtumas nuo hipereutektoidų yra mažesnis nei 0,8% anglies kiekis. Tai viršijantindikatorius leidžia mums priskirti plieną prie visaverčių eutektoidų. Tam tikra prasme hipoeutektoido priešingybė yra hipereutektoidinis plienas, kuriame, be perlito, yra ir antrinių karbidų priemaišų. Taigi, yra du pagrindiniai veiksniai, leidžiantys atskirti hipoeutektoidinius lydinius nuo bendrosios eutekoidų grupės. Pirma, tai yra palyginti mažas anglies kiekis, antra, tai yra ypatingas priemaišų rinkinys, kurio pagrindas yra feritas.

Gamybos technologija

Bendras technologinis hipoeutektoidinio plieno gamybos procesas yra panašus į kitų lydinių gamybą. Tai reiškia, kad naudojami maždaug tie patys metodai, tačiau skirtingos konfigūracijos. Hipoeutektoidiniam plienui reikia skirti ypatingą dėmesį, norint gauti jo specifinę struktūrą. Tam naudojama technologija, užtikrinanti austenito skilimą aušinimo fone. Savo ruožtu austenitas yra kombinuotas mišinys, apimantis tą patį feritą ir perlitą. Reguliuodami šildymo ir vėsinimo intensyvumą, technologai gali kontroliuoti šio priedo sklaidą, kuri galiausiai turi įtakos tam tikrų medžiagos eksploatacinių savybių formavimuisi.

Tačiau perlito suteikiama anglis išlieka tokia pati. Nors vėlesnis atkaitinimas gali pakoreguoti mikrostruktūros susidarymą, anglies kiekis bus 0,8% diapazone. Privalomas plieninės konstrukcijos formavimo proceso etapas yra normalizavimas. Ši procedūra reikalinga daliniam to paties grūdų optimizavimuiaustenitas. Kitaip tariant, ferito ir perlito dalelės sumažinamos iki optimalaus dydžio, o tai dar labiau pagerina technines ir fizines plieno charakteristikas. Tai sudėtingas procesas, kuriame daug kas priklauso nuo šildymo reguliavimo kokybės. Jei viršijamas temperatūros režimas, gali atsirasti priešingas efektas – padidės austenito grūdeliai.

Plieno atkaitinimas

Praktikuojami keli atkaitinimo būdai. Yra esminis skirtumas tarp visiško ir dalinio atkaitinimo metodų. Pirmuoju atveju austenitas intensyviai kaitinamas iki kritinės temperatūros, po to normalizuojama aušinant. Čia vyksta austenito skilimas. Paprastai pilnas plieno atkaitinimas atliekamas 700-800 °C režimu. Šio lygio terminis apdorojimas kaip tik suaktyvina ferito elementų irimo procesus. Taip pat galima reguliuoti aušinimo greitį, pavyzdžiui, orkaitės darbuotojai gali valdyti kameros dureles jas uždarydami arba atidarydami. Naujausi automatinio režimo izoterminių krosnelių modeliai gali lėtą aušinti pagal nurodytą programą.

Kalbant apie nepilną atkaitinimą, jis gaunamas kaitinant aukštesnėje nei 800 °C temperatūroje. Tačiau kritinės temperatūros poveikio palaikymo laikas yra rimtų apribojimų. Dėl šios priežasties įvyksta nepilnas atkaitinimas, dėl kurio feritas neišnyksta. Vadinasi, daugelis būsimos medžiagos struktūros trūkumų nepašalinami. Kam reikalingas toks plienų atkaitinimas, jei jis nepagerina fizinėskokybė? Tiesą sakant, tai yra nepilnas terminis apdorojimas, leidžiantis išlaikyti minkštą struktūrą. Galutinės medžiagos gali prireikti ne kiekvienu atveju, būdingu anglies plienui, bet tai leis lengvai apdirbti. Minkštą pro-eutektoidinį lydinį lengva pjaustyti ir pigiau gaminti.

Lydinio normalizavimas

Po šaudymo ateina eilė padidinto terminio apdorojimo procedūroms. Yra normalizavimo ir šildymo operacijos. Abiem atvejais kalbame apie šiluminį poveikį ruošiniui, kai temperatūra gali viršyti 1000 °C. Tačiau savaime hipoeutektoidinių plienų normalizavimas įvyksta baigus terminį apdorojimą. Šiame etape prasideda vėsinimas ramaus oro sąlygomis, kurio metu ekspozicija vyksta iki visiško smulkiagrūdžio austenito susidarymo. Tai yra, šildymas yra tam tikra parengiamoji operacija prieš lydinio normalizavimą. Jei kalbame apie konkrečius struktūrinius pokyčius, tai dažniausiai jie išreiškiami ferito ir perlito dydžio sumažėjimu, taip pat jų kietumo padidėjimu. Dalelių stiprumo savybės yra didesnės, palyginti su tomis, kurios pasiekiamos atkaitinimo procedūromis.

Po normalizavimo gali būti atlikta kita ilgo poveikio šildymo procedūra. Tada ruošinys atšaldomas ir šį veiksmą galima atlikti įvairiais būdais. Galutinis hipoeutektoidinis plienas gaunamas ore arba vidujelėto aušinimo orkaitės. Kaip rodo praktika, aukščiausios kokybės lydinys formuojamas naudojant visą normalizavimo technologiją.

Temperatūros poveikis lydinio struktūrai

Temperatūros įsikišimas į plieninės konstrukcijos formavimo procesą prasideda nuo ferito-cementito masės virsmo austenitu momento. Kitaip tariant, perlitas pereina į funkcinio mišinio būseną, kuri iš dalies tampa didelio stiprumo plieno formavimosi pagrindu. Kitame terminio apdorojimo etape grūdintas plienas atsikrato ferito pertekliaus. Kaip jau minėta, jis ne visada visiškai pašalinamas, kaip ir nepilno atkaitinimo atveju. Tačiau klasikinis hipoeutektoidinis lydinys vis tiek apima šio austenito komponento pašalinimą. Kitame etape esama kompozicija jau optimizuojama, tikintis suformuoti optimizuotą struktūrą. Tai reiškia, kad lydinio dalelės sumažėja, kai įgyjamos didesnės stiprumo savybės.

Izoterminę transformaciją peraušintu austenitų mišiniu galima atlikti įvairiais režimais, o temperatūros lygis yra tik vienas iš technologo valdomų parametrų. Taip pat skiriasi terminio poveikio piko intervalai, aušinimo greitis ir kt.. Priklausomai nuo pasirinkto normalizavimo režimo gaunamas grūdintas plienas su tam tikromis techninėmis ir fizinėmis savybėmis. Šiame etape taip pat galima nustatyti specialias eksploatacines savybes. Ryškus pavyzdys yra minkštos struktūros lydinys, gautas siekiant efektyvaus tolesnio apdorojimo. Tačiau dažniausiaigamintojai vis dar orientuojasi į galutinio vartotojo poreikius ir jo reikalavimus pagrindinėms metalo techninėms ir eksploatacinėms savybėms.

Plieninė konstrukcija

Normalizavimo režimas esant 700 °C temperatūrai lemia struktūros, kurios pagrindą sudarys feritų ir perlitų grūdeliai, susidarymą. Beje, hipereutektoidinių plienų struktūroje vietoj ferito yra cemento. Kambario temperatūroje, esant normaliai būsenai, taip pat pastebimas ferito perteklius, nors ši dalis sumažėja iki minimumo, nes didėja anglies kiekis. Svarbu pabrėžti, kad plieno struktūra nežymiai priklauso nuo anglies kiekio. Tai praktiškai neturi įtakos pagrindinių komponentų elgsenai to paties kaitinimo metu ir beveik visas jis susikaupia perlite. Tiesą sakant, perlitą galima naudoti norint nustatyti anglies mišinio kiekį – paprastai tai yra nereikšminga vertė.

Įdomus ir kitas struktūrinis niuansas. Faktas yra tas, kad perlito ir ferito dalelės turi tą patį savitąjį svorį. Tai reiškia, kad pagal vieno iš šių komponentų kiekį bendroje masėje galite sužinoti, kokį bendrą plotą jis užima. Taigi tiriami mikropjūvio paviršiai. Priklausomai nuo režimo, kuriuo buvo kaitinamas hipoeutektoidinis plienas, susidaro ir austenito dalelių trupmeniniai parametrai. Bet tai atsitinka beveik individualiu formatu, kai susidaro unikalios reikšmės - kitas dalykas yra tai, kad įvairių rodiklių ribos išlieka standartinės.

Hipoeutektoidinio plieno savybės

Šis metalas priklausomažai anglies turintiems plienams, todėl iš jo nereikėtų tikėtis ypatingo našumo. Užtenka pasakyti, kad stiprumo charakteristikomis šis lydinys gerokai nusileidžia eutektoidui. Taip yra dėl struktūros skirtumų. Faktas yra tas, kad hipoeutektoidinė plieno klasė, kurioje yra feritų pertekliaus, yra prastesnis už analogus, kurių konstrukcijoje yra cemento. Iš dalies dėl šios priežasties technologai rekomenduoja statybų pramonei naudoti lydinius, kurių gamyboje buvo maksimaliai įgyvendinta degimo operacija su feritų išstūmimu.

Jei kalbėtume apie teigiamas išskirtines šios medžiagos savybes, tai jos yra plastiškumas, atsparumas natūraliems biologiniams naikinimo procesams ir kt. Tuo pačiu metu hipoeutektoidinių plienų grūdinimas gali suteikti daug papildomų savybių. metalo. Pavyzdžiui, tai gali būti ir padidėjusi šiluminė varža, ir polinkio į korozijos procesus nebuvimas, ir daugybė apsauginių savybių, būdingų įprastiniams mažai anglies dioksido išskiriantiems lydiniams.

Taikymo sritys

Nepaisant nežymaus stiprumo savybių sumažėjimo dėl to, kad metalas priklauso feritinio plieno klasei, ši medžiaga yra paplitusi įvairiose srityse. Pavyzdžiui, mechaninėje inžinerijoje naudojamos detalės, pagamintos iš hipoeutektoidinio plieno. Kitas dalykas yra tai, kad naudojami aukštos klasės lydiniai, kurių gamyboje buvo naudojamos pažangios degimo ir normalizavimo technologijos. Be to, hipoeutektoidinio plieno su sumažintu ferito kiekiu struktūra yra gana geraleidžia naudoti metalą statybinių konstrukcijų gamyboje. Be to, prieinama kai kurių šio tipo plieno rūšių kaina leidžia tikėtis daug sutaupyti. Kartais statybinių medžiagų ir plieno modulių gamyboje padidintas stiprumas visai nereikalingas, tačiau būtinas atsparumas dilimui ir elastingumas. Tokiais atvejais hipoeutektoidinių lydinių naudojimas yra pagrįstas.

Gamyba

Daugelis įmonių užsiima hipoeutektoidinio metalo gamyba, paruošimu ir gamyba Rusijoje. Pavyzdžiui, Uralo spalvotųjų metalų gamykla (UZTSM) vienu metu gamina keletą šio tipo plieno rūšių, siūlydama vartotojui skirtingus techninių ir fizinių savybių rinkinius. Uralo plieno gamykla gamina feritinį plieną, kuriame yra aukštos kokybės legiruotų komponentų. Be to, asortimente yra specialių lydinių modifikacijų, įskaitant karščiui atsparius, daug chromo turinčius ir nerūdijančius metalus.

Metalloinvest taip pat galima išskirti tarp didžiausių gamintojų. Šios įmonės objektuose gaminami hipoeutektoidinės struktūros konstrukciniai plienai, skirti naudoti statybose. Šiuo metu įmonės plieno gamykla dirba pagal naujus standartus, kurie leidžia pagerinti ferito lydinių silpnąją vietą – stiprumo rodiklį. Visų pirma, įmonės technologai stengiasi padidinti įtempių intensyvumo koeficientą, optimizuoti medžiagos atsparumą smūgiams ir atsparumą nuovargiui. Tai leidžia mums pasiūlyti beveik universalius lydinius.

Išvada

Yra keletas pramoninių ir statybinių metalų techninių ir eksploatacinių savybių, kurios laikomos pagrindinėmis ir reguliariai tobulinamos. Tačiau sudėtingėjant projektams ir technologiniams procesams, atsiranda ir naujų reikalavimų elementų bazei. Šiuo atžvilgiu aiškiai pasireiškia hipoeutektoidinis plienas, kuriame sutelktos skirtingos eksploatacinės savybės. Šio metalo naudojimas pateisinamas ne tais atvejais, kai reikia kelių itin aukštų eksploatacinių savybių turinčios detalės, o tais atvejais, kai reikalingi specialūs netipiniai skirtingų savybių rinkiniai. Šiuo atveju metalas parodo lankstumo ir plastiškumo derinį su optimaliu atsparumu smūgiams ir pagrindinėmis apsauginėmis savybėmis, būdingomis daugumoje anglies lydinių.