Çeliku hipoeutektoid: struktura, vetitë, prodhimi dhe aplikimi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Përdorimi i çeliqeve të karbonit është i përhapur në ndërtim dhe industri. Grupi i të ashtuquajturit hekur teknik ka shumë përparësi që çojnë në rritjen e performancës së produkteve dhe strukturave përfundimtare. Së bashku me karakteristikat optimale të forcës dhe rezistencës ndaj stresit, këto lidhje dallohen edhe nga vetitë dinamike fleksibël. Në veçanti, çeliku hipoeutektoid, i cili gjithashtu përmban një përqindje të konsiderueshme të përzierjeve të karbonit, vlerësohet për duktilitetin e tij të lartë. Por këto nuk janë të gjitha avantazhet e kësaj shumëllojshmërie hekuri me qëndrueshmëri të lartë.

Informacion i përgjithshëm rreth lidhjes

Një tipar dallues i çelikut është prania e papastërtive speciale të aliazhuara dhe karbonit në strukturë. Në fakt, aliazhi hipoeutektoid përcaktohet nga përmbajtja e karbonit. Këtu është e rëndësishme të bëhet dallimi midis çeliqeve klasike eutektoide dhe ledeburite, të cilët kanë shumë të përbashkëta me shumëllojshmërinë e përshkruar të hekurit teknik. Nëse marrim parasysh klasën strukturore të çelikut, atëherë aliazhi hipoeutektoid do t'i referohet eutektoideve, por që përmbajnë ferrite dhe perlite të aliazhuara. Dallimi themelor nga hipereutektoidet është niveli i karbonit nën 0.8%. Duke e tejkaluar këtëtreguesi na lejon të klasifikojmë çelikun si eutektoidë të plotë. Në një farë mënyre, e kundërta e hipoeutektoidit është çeliku hipereutektoid, i cili përveç perlitit përmban edhe papastërti dytësore të karbiteve. Pra, ekzistojnë dy faktorë kryesorë që bëjnë të mundur dallimin e lidhjeve hipoeutektoide nga grupi i përgjithshëm i eutektoideve. Së pari, kjo është një përmbajtje relativisht e vogël karboni, dhe së dyti, ky është një grup i veçantë papastërtish, baza e të cilit është ferriti.

Teknologjia e prodhimit

Procesi i përgjithshëm teknologjik për prodhimin e çelikut hipoeutektoid është i ngjashëm me prodhimin e lidhjeve të tjera. Kjo do të thotë, përdoren afërsisht të njëjtat teknika, por në konfigurime të ndryshme. Çeliku hipoeutektoid kërkon vëmendje të veçantë në drejtim të marrjes së strukturës së tij specifike. Për këtë, përdoret një teknologji për të siguruar dekompozimin e austenitit në sfondin e ftohjes. Nga ana tjetër, austeniti është një përzierje e kombinuar, duke përfshirë të njëjtin ferrit dhe perlit. Duke rregulluar intensitetin e ngrohjes dhe ftohjes, teknologët mund të kontrollojnë shpërndarjen e këtij aditiv, i cili në fund ndikon në formimin e disa cilësive të performancës së materialit.

Megjithatë, karboni i siguruar nga perliti mbetet i njëjtë. Megjithëse pjekja e mëvonshme mund të korrigjojë formimin e mikrostrukturës, përmbajtja e karbonit do të jetë në intervalin 0.8%. Një fazë e detyrueshme në procesin e formimit të strukturës së çelikut është normalizimi. Kjo procedurë kërkohet për optimizimin e pjesshëm të kokrrave të së njëjtësaustenit. Me fjalë të tjera, grimcat e ferritit dhe perlitit reduktohen në madhësi optimale, gjë që përmirëson më tej performancën teknike dhe fizike të çelikut. Ky është një proces kompleks në të cilin shumë varet nga cilësia e rregullimit të ngrohjes. Nëse regjimi i temperaturës tejkalohet, atëherë mund të sigurohet efekti i kundërt - një rritje në kokrrat e austenitit.

Pjekja e çelikut

Përdorimi i disa metodave të pjekjes praktikohet. Ekziston një ndryshim thelbësor midis teknikave të pjekjes së plotë dhe të pjesshme. Në rastin e parë, austeniti nxehet intensivisht në një temperaturë kritike, pas së cilës normalizimi kryhet me anë të ftohjes. Këtu ndodh dekompozimi i austenitit. Si rregull, pjekja e plotë e çeliqeve kryhet në temperaturën 700-800 °C. Trajtimi termik në këtë nivel thjesht aktivizon proceset e kalbjes së elementëve ferrit. Shpejtësia e ftohjes mund të rregullohet gjithashtu, për shembull, personeli i furrës mund të përdorë derën e dhomës duke e mbyllur ose hapur. Modelet më të fundit të furrave izotermale në modalitetin automatik mund të kryejnë ftohje të ngad altë në përputhje me një program të caktuar.

Për sa i përket pjekjes jo të plotë, ai prodhohet nga ngrohja me temperaturë mbi 800 °C. Megjithatë, ka kufizime serioze në kohën e mbajtjes së efektit kritik të temperaturës. Për këtë arsye, ndodh pjekja jo e plotë, si rezultat i të cilit feriti nuk zhduket. Rrjedhimisht, shumë mangësi në strukturën e materialit të ardhshëm nuk eliminohen. Pse është i nevojshëm pjekja e tillë e çeliqeve nëse nuk përmirëson fizikuncilësi? Në fakt, është trajtimi jo i plotë i nxehtësisë që ju lejon të ruani një strukturë të butë. Materiali përfundimtar mund të mos kërkohet në çdo aplikim specifik për çeliqet e karbonit në vetvete, por do të lejojë përpunimin e lehtë. Lidhja e butë pro-eutektoide është e lehtë për t'u prerë dhe më pak e kushtueshme për t'u prodhuar.

Normalizimi i aliazhit

Pas shkrepjes vjen radha e procedurave të rritjes së trajtimit termik. Ka operacione të normalizimit dhe ngrohjes. Në të dyja rastet, ne po flasim për një efekt termik në pjesën e punës, në të cilën temperatura mund të kalojë 1000 °C. Por në vetvete, normalizimi i çeliqeve hipoeutektoide ndodh pas përfundimit të trajtimit termik. Në këtë fazë, ftohja fillon në kushtet e ajrit të qetë, gjatë së cilës ndodh ekspozimi deri në formimin e plotë të austenitit me kokrriza të imta. Kjo do të thotë, ngrohja është një lloj operacioni përgatitor përpara se të sjellë lidhjen në një gjendje të normalizuar. Nëse flasim për ndryshime specifike strukturore, atëherë më shpesh ato shprehen në një ulje të madhësisë së ferritit dhe perlitit, si dhe në një rritje të ngurtësisë së tyre. Cilësitë e forcës së grimcave janë rritur në krahasim me ato të arritura nga procedurat e pjekjes.

Pas normalizimit, mund të pasojë një procedurë tjetër e ngrohjes me ekspozim të gjatë. Pjesa e punës më pas ftohet dhe ky hap mund të kryhet në mënyra të ndryshme. Çeliku i fundit hipoeutektoid fitohet ose në ajër ose nëfurrat me ftohje të ngad altë. Siç tregon praktika, aliazhi me cilësi më të lartë formohet duke përdorur teknologjinë e plotë të normalizimit.

Efekti i temperaturës në strukturën e lidhjes

Ndërhyrja e temperaturës në procesin e formimit të strukturës së çelikut fillon që nga momenti i shndërrimit të masës ferrito-çimentit në austenit. Me fjalë të tjera, perliti kalon në një gjendje të një përzierje funksionale, e cila pjesërisht bëhet baza për formimin e çelikut me rezistencë të lartë. Në fazën tjetër të trajtimit termik, çeliku i ngurtësuar heq qafe ferritin e tepërt. Siç u përmend tashmë, jo gjithmonë eliminohet plotësisht, si në rastin e pjekjes jo të plotë. Por aliazhi klasik hipoeutektoid ende përfshin eliminimin e këtij komponenti austenit. Në fazën tjetër, përbërja ekzistuese tashmë është optimizuar me pritjen e formimit të një strukture të optimizuar. Kjo do të thotë, ka një rënie të grimcave të aliazhit me përvetësimin e vetive të rritjes së forcës.

Transformimi izotermik me një përzierje austenitesh të superftohura mund të kryhet në mënyra të ndryshme dhe niveli i temperaturës është vetëm një nga parametrat e kontrolluar nga teknologu. Ndryshojnë gjithashtu intervalet e pikut të ekspozimit termik, shpejtësia e ftohjes etj.. Në varësi të mënyrës së zgjedhur të normalizimit, përftohet çeliku i ngurtësuar me karakteristika të caktuara teknike dhe fizike. Është në këtë fazë që është gjithashtu e mundur të vendosen prona të veçanta operacionale. Një shembull i mrekullueshëm është një aliazh me strukturë të butë, i marrë me qëllim të përpunimit të mëtejshëm efikas. Por më shpeshprodhuesit ende fokusohen në nevojat e konsumatorit përfundimtar dhe kërkesat e tij për cilësitë kryesore teknike dhe operacionale të metalit.

Struktura e çelikut

Modaliteti i normalizimit në një temperaturë prej 700 °C shkakton formimin e një strukture në të cilën kokrrat e ferriteve dhe perliteve do të formojnë bazën. Meqë ra fjala, çeliqet hipereutektoide kanë në strukturën e tyre çimentit në vend të ferritit. Në temperaturën e dhomës, në gjendje normale, vërehet edhe përmbajtja e ferritit të tepërt, megjithëse kjo pjesë minimizohet me rritjen e karbonit. Është e rëndësishme të theksohet se struktura e çelikut varet në një masë të vogël nga përmbajtja e karbonit. Praktikisht nuk ndikon në sjelljen e përbërësve kryesorë gjatë të njëjtës ngrohje, dhe pothuajse i gjithë është i përqendruar në perlit. Në fakt, perliti mund të përdoret për të përcaktuar nivelin e përmbajtjes së përzierjes së karbonit - si rregull, kjo është një vlerë e parëndësishme.

Një nuancë tjetër strukturore është gjithashtu interesante. Fakti është se grimcat e perlitit dhe ferritit kanë të njëjtën peshë specifike. Kjo do të thotë që nga sasia e njërit prej këtyre përbërësve në masën totale, mund të zbuloni se sa sipërfaqe totale zë. Kështu, studiohen sipërfaqet e mikroseksioneve. Në varësi të mënyrës në të cilën u nxeh çeliku hipoeutektoid, formohen edhe parametrat fraksionalë të grimcave të austenitit. Por kjo ndodh pothuajse në një format individual me formimin e vlerave unike - një gjë tjetër është që kufijtë për tregues të ndryshëm mbeten standarde.

Vetitë e çelikut hipoeutektoid

Ky metal i përkettek çeliqet me karbon të ulët, kështu që nuk duhet të prisni performancë të veçantë prej tij. Mjafton të thuhet se për nga karakteristikat e forcës, kjo aliazh është dukshëm inferior ndaj eutektoideve. Kjo është për shkak të ndryshimeve në strukturë. Fakti është se klasa hipoeutektoide e çelikut me përmbajtjen e ferriteve të tepërta është inferiore në forcë ndaj analogëve që kanë çimentit në grupin strukturor. Pjesërisht për këtë arsye, teknologët rekomandojnë përdorimin e lidhjeve për industrinë e ndërtimit, në prodhimin e të cilave është zbatuar në maksimum operacioni i pjekjes me zhvendosjen e ferriteve.

Nëse flasim për vetitë e jashtëzakonshme pozitive të këtij materiali, atëherë ato janë plasticiteti, rezistenca ndaj proceseve natyrore biologjike të shkatërrimit, etj. Në të njëjtën kohë, forcimi i çeliqeve hipoeutektoide mund t'i shtojë një sërë cilësish shtesë. metalike. Për shembull, mund të jetë rritja e rezistencës termike dhe mungesa e një predispozicioni ndaj proceseve korrozioni, si dhe një gamë e tërë vetive mbrojtëse të natyrshme në lidhjet konvencionale me pak karbon.

Zonat e aplikimit

Megjithë një rënie të lehtë në vetitë e forcës për shkak të faktit se metali i përket klasës së çeliqeve ferrit, ky material është i zakonshëm në zona të ndryshme. Për shembull, në inxhinierinë mekanike, përdoren pjesë të bëra nga çeliqet hipoeutektoide. Një gjë tjetër është se përdoren nota të larta të lidhjeve, në prodhimin e të cilave u përdorën teknologji të avancuara të qitjes dhe normalizimit. Gjithashtu, struktura e çelikut hipoeutektoid me një përmbajtje të reduktuar të ferritit është mjaftlejon përdorimin e metalit në prodhimin e strukturave të ndërtimit. Për më tepër, kostoja e përballueshme e disa klasave të çelikut të këtij lloji ju lejon të mbështeteni në kursime të konsiderueshme. Ndonjëherë, në prodhimin e materialeve të ndërtimit dhe moduleve të çelikut, forca e shtuar nuk kërkohet fare, por rezistenca ndaj konsumit dhe elasticiteti janë të nevojshme. Në raste të tilla, përdorimi i lidhjeve hipoeutektoide është i justifikuar.

Produksion

Shumë ndërmarrje janë të angazhuara në prodhimin, përgatitjen dhe prodhimin e metalit hipoeutektoid në Rusi. Për shembull, uzina e metaleve me ngjyra në Ural (UZTSM) prodhon disa lloje çeliku të këtij lloji menjëherë, duke i ofruar konsumatorit grupe të ndryshme të vetive teknike dhe fizike. Fabrika e çelikut Ural prodhon çeliqe ferritike, të cilët përfshijnë komponentë të aliazhuar me cilësi të lartë. Përveç kësaj, modifikime të veçanta të aliazhit janë të disponueshme në asortiment, duke përfshirë metale rezistente ndaj nxehtësisë, me shumë krom dhe inox.

Ndër prodhuesit më të mëdhenj mund të veçohet edhe Metalloinvest. Në objektet e kësaj kompanie prodhohen çeliqe strukturorë me strukturë hipoeutektoide, të projektuar për përdorim në ndërtim. Për momentin, fabrika e çelikut të ndërmarrjes po punon sipas standardeve të reja, gjë që lejon përmirësimin e pikës së dobët të lidhjeve të ferritit - treguesi i forcës. Në veçanti, teknologët e kompanisë po punojnë për të rritur faktorin e intensitetit të stresit, për të optimizuar forcën e ndikimit dhe rezistencën ndaj lodhjes së materialit. Kjo na lejon të ofrojmë lidhje pothuajse universale.

Përfundim

Ka disa veti teknike dhe operacionale të metaleve industriale dhe të ndërtimit që konsiderohen bazë dhe përmirësohen rregullisht. Megjithatë, ndërsa dizajnet dhe proceset teknologjike bëhen më komplekse, lindin edhe kërkesa të reja për bazën e elementeve. Në këtë drejtim, çeliku hipoeutektoid manifestohet qartë, në të cilin përqendrohen cilësi të ndryshme të performancës. Përdorimi i këtij metali justifikohet jo në rastet kur nevojitet një pjesë me disa performanca ultra të larta, por në situata kur kërkohen komplete të veçanta atipike me veti të ndryshme. Në këtë rast, metali ilustron kombinimin e fleksibilitetit dhe duktilitetit me rezistencën optimale ndaj goditjes dhe cilësitë themelore mbrojtëse që gjenden në shumicën e lidhjeve të karbonit.