Аустенит определение

Аустенит

Как увидеть аустенит?

Как известно, аустенит является твердым раствором углерода в -железе и расположен на диаграмме состояния железо-углерод (рис.1,а) выше 727⁰С (температура перлитного превращения). Поэтому при комнатной температуре увидеть настоящий аустенит невозможно. Можно увидеть аустенит в высокотемпературном микроскопе при нагреве.

При комнатной температуре мы обычно можем увидеть аустенит в легированной стали. В этих сталях много легирующих элементов (кроме углерода), поэтому аустенит в них существует при комнатной температуре. Это, например, нержавеющая сталь (рис.1,б).


а	б

Рисунок 1. Фрагмент диаграммы состояния железо-углерод (а) и структура аустенита (б) (съемка через зеленый фильтр.).

Можно наблюдать остаточный аустенит после закалки, если в стали содержится больше 0,6% углерода. Как он формируется? Известно, что мартенситное превращение при закалке происходит с увеличением объема, т.е. мартенсит занимает больший объем, чем исходный аустенит. Поэтому, чем дальше идет мартенситное превращение, тем больше сжимается тот аустенит, который еще не превратился в мартенсит. Известно, что аустенит стабилизируется пластической деформацией, т.е. чем больше его сжать, тем хуже он будет превращаться в мартенсит. В какой-то момент превращение вообще остановится, а аустенит останется в стали в «зажатом» виде. Это будут отдельные включения, расположенные случайно. На рис.2 аустенит виден в виде белых включений на фоне мартенсита.

Рисунок 2. Остаточный аустенит в стали после закалки.

Можно ли создать в обычной стали структуру с большим количеством остаточного аустенита? Вероятно, если сжать определенный участок металла при закалке «целенаправленно», то можно создать большую зону с остаточным аустенитом. Такое возможно в процессе плазменной резки, когда поток плазмы расплавляет металл в зоне реза (рис.3).

Рисунок 3. Процесс плазменной резки. (http://novator-grp.ru/rus/projects/Hypertherm/ ; Дата доступа – 25.04.2014)

В процессе резки поверхность реза нагревается. Можно представить себе, как распределится температура в зависимости от расстояния до линии реза (рис.4). Поверхность реза нагревается до температуры, достаточной для поверхностной закалки. Это зона 1. Зона 2 нагреется, очевидно, до температуры выше, чем 727⁰С. Охлаждаться она будет не так быстро, как зона 1. В этой зоне закалки не произойдет, но структура изменится Зона 3 останется без существенных изменений, так как нагреется до температуры ниже 727⁰С.

Рисунок 4. Схема расположения структурных зон при плазменной резке.

Действительно, на поверхности шлифа (после травления реактивом 4% азотной кислоты в этиловом спирте) выявляется слой изменившейся структуры (рис.5).

Рисунок 5. Структура стали вблизи линии плазменного реза.

На поверхности имеется зона (1) толщиной порядка 50-100 мкм. Это зона закалки со структурой мартенсита. После нее следует зона с двухфазной структурой (2). Толщина зоны составляет порядка 250 мкм. В данной зоне однозначно присутствует феррит (α-Fe), который является матрицей материала (был до обработки плазмой). И есть еще светлые, достаточно крупные, участки структуры с четкими границами. Итак, что может быть белым в структуре стали при травлении традиционным реактивом? Аустенит, феррит, цементит. Как их разделить? Можно измерить твердость.
В зоне 1 твердость колеблется в пределах 3000-3500 ГПа. Такую твердость имеет троостит или мартенсит отпуска. Микротвердость во второй зоне составляет 2254 ГПа, что соответствует ферриту. Известно, что твердость аустенита в 2-2,5 раза выше, чем феррита, твердость цементита превышает твердость феррита приблизительно в 10 раз. Поэтому светлой фазой может быть только аустенит.
Рентгеноструктурный анализ это подтвердил. Обнаружено Fe_γ - остаточный аустенит.
Главное! Поскольку процесс изменения структуры начался с поверхности, где шла закалка, формирующийся мартенсит сдавил зону 2 и не дал аустениту превратиться до конца. Превращение «застряло» в области GPS диаграммы состояния железо-углерод на этапе превращения аустенита в феррит.
На рис. 6 показана зона 2 при большом увеличении. Светлая фаза – аустенит, более темная – феррит.

Рисунок 6. Структура стали в зоне 2.

что это? Отвечаем на вопрос.

Термическая обработка стали – это мощнейший механизм влияния на ее структуру и свойства. Он основывается на видоизменениях кристаллических решеток в зависимости от игры температур. В различных условиях в железоуглеродистом сплаве могут присутствовать феррит, перлит, цементит и аустенит. Последний играет основную роль во всех термических преобразованиях в стали.

Определение

Сталь – это сплав железа и углерода, в котором содержание карбона составляет до 2,14% теоретически, однако технологически применимая содержит его в количестве не более 1,3%. Соответственно, все структуры, которые образовываются в ней под влиянием внешних воздействий, также являются разновидностями сплавов.

Теория представляет их существование в 4 вариациях: твердый раствор проникновения, твердый раствор исключения, механическая смесь зерен или химическое соединение.

Аустенит – это твердый раствор проникновения атома углерода в гранецентрическую кубическую кристаллическую решетку железа, именуемую как γ. Атом карбона внедряется в полость γ-решетки железа. Его размеры превосходят соответствующие поры между атомами Fe, что объясняет ограниченность прохождения их сквозь «стенки» основной структуры. Образуется в процессах температурных превращений феррита и перлита при повышении тепла выше 727˚С.

Диаграмма железоуглеродистых сплавов

График, именуемый диаграммой состояния железо-цементит, построенный экспериментальным путем, представляет собой наглядную демонстрацию всех возможных вариантов преобразований в сталях и чугунах. Конкретные температурные значения для определенного количества углерода в сплаве образуют критические точки, в которых происходят важные структурные изменения в процессах нагревания или охлаждения, они же формируют критические линии.

Линия GSE, которая содержит точки Ac₃ и Ac_m, отображает уровень растворимости карбона при повышении уровня тепла.

Таблица зависимости растворимости углерода в аустените от температуры
Температура, ˚С	900	850	727	900	1147
Примерная растворимость С в аустените, %	0,2	0,5	0,8	1,3	2,14

Особенности образования

Аустенит – это структура, которая формируется в процессе нагревания стали. При достижении критической температуры перлит и феррит образуют целостное вещество.

Варианты нагревания:

Равномерное, до достижения необходимого значения, непродолжительная выдержка, охлаждение. В зависимости от характеристик сплава, аустенит может быть как полностью сформирован, так и частично.
Медленное повышение температуры, длительный период поддержания достигнутого уровня теплоты с целью получения чистого аустенита.

Свойства полученного разогретого материала, а также того, который будет иметь место в результате охлаждения. Очень многое зависит от уровня достигнутого тепла. Важно не допустить перегрев или перепал.

Микроструктура и свойства

Каждой из фаз, характерных для железоуглеродистых сплавов, свойственно собственное строение решеток и зерен. Структура аустенита – пластинчатая, имеющая формы, близкие и к игольчатому виду, и к хлопьевидному. При полном растворении углерода в γ-железе, зерна имеют светлую форму без наличия темных цементитных включений.

Твердость составляет 170-220 НВ. Теплопроводность и электропроводность на порядок ниже, чем у феррита. Магнитные свойства отсутствуют.

Варианты охлаждения и его скорости приводят к образованию различных модификаций «холодного» состояния: мартенсита, бейнита, троостита, сорбита, перлита. Они имеют похожую игольчатую структуру, однако отличаются дисперсностью частиц, размером зерен и цементитных частиц.

Влияние охлаждения на аустенит

Распад аустенита происходит в тех же критических точках. Результативность его зависит от следующих факторов:

Скорость охлаждения. Влияет на характер углеродных включений, формирования зерен, образования итоговой микроструктуры и ее свойств. Зависит от среды, которая используется в качестве охладителя.
Наличие изотермической составляющей на одном из этапов распада – при понижении до определенного температурного уровня, поддерживается стабильное тепло некоторый период времени, после чего продолжается быстрое охлаждение, или же оно происходит вместе с нагревательным устройством (печью).

Таким образом, выделяют непрерывное и изотермическое превращения аустенита.

Особенности характера преобразований. Диаграмма

С-образный график, который отображает характер изменений микроструктуры металла во временном интервале, в зависимости от степени изменения температур – это диаграмма превращения аустенита. Реальное охлаждение непрерывно. Возможны лишь некоторые фазы принудительного удержания тепла. График описывает изотермические условия.

Характер может быть диффузионный и бездиффузионный.

При стандартных скоростях снижения тепла изменение аустенитного зерна происходит диффузионно. В зоне термодинамической неустойчивости атомы начинают перемещаться между собой. Те, которые не успевают внедриться в решетку железа, формируют цементитные включения. К ним присоединяются соседние частицы карбона, высвободившиеся из своих кристаллов. Цементит формируется на границах распадающихся зерен. Очищенные кристаллы феррита образовывают соответственные пластины. Формируется дисперсная структура – смесь зерен, размер и концентрация которых зависят от стремительности охлаждения и содержания карбона в сплаве. Образуется также перлит и его промежуточные фазы: сорбит, троостит, бейнит.

При значительных скоростях снижения температур распад аустенита не имеет диффузионного характера. Происходят комплексные искажения кристаллов, внутри которых все атомы одновременно смещаются в плоскости, не меняя расположения. Отсутствие диффузионности способствует зарождению мартенсита.

Влияние закалки на особенности распада аустенита. Мартенсит

Закалка – это вид термической обработки, суть которого заключается в быстром нагревании до высоких температур выше критических точек Ac₃ и Ac_m, после чего следует быстрое охлаждение. Если снижение температуры происходит с помощью воды со скоростью больше 200˚С за секунду, то образуется твердая игольчатая фаза, имеющая название мартенсит.

Он являет собой пересыщенный твердый раствор проникновения карбона в железо с кристаллической решеткой типа α. Вследствие мощных перемещений атомов она искажается и формирует тетрагональную решетку, что и выступает причиной упрочнения. Сформированная структура имеет больший объем. В результате этого кристаллы, ограниченные плоскостью, сжимаются, зарождаются игольчатые пластины.

Мартенсит – прочный и очень твердый (700-750 НВ). Образуется исключительно в результате высокоскоростной закалки.

Закалка. Диффузионные структуры

Аустенит – это формирование, из которого могут быть искусственно произведены бейнит, троостит, сорбит и перлит. Если охлаждение закалки происходит на меньших скоростях, осуществляются диффузионные превращения, их механизм описан выше.

Троостит – это перлит, для которого характерна высокая степень дисперсности. Формируется при уменьшении тепла 100˚С за секунду. Большое количество мелких зерен феррита и цементита распределяется по всей плоскости. «Закаленному» свойственен цементит пластинчатой формы, а троостит, полученный в результате последующего отпуска, имеет зернистую визуализацию. Твердость – 600-650 НВ.

Бейнит – это промежуточная фаза, которая являет собой еще более дисперсную смесь кристаллов высокоуглеродистого феррита и цементита. По механическим и технологическим свойствам уступает мартенситу, но превышает троостит. Образуется в температурных интервалах, когда диффузия невозможна, а силы сжатия и перемещения кристаллической структуры для превращения в мартенситную – недостаточно.

Сорбит – крупнодисперсная иглообразная разновидность перлитных фаз при охлаждении со скоростью 10˚С за секунду. Механичесие свойства занимают промежуточное положение между перлитом и трооститом.

Перлит – это совокупность зерен феррита и цементита, которые могут быть зернистой или пластинчатой формы. Формируется в результате плавного распада аустенита со скоростью охлаждения 1˚С за секунду.

Бейтит и троостит – более относятся к закалочным структурам, тогда как сорбит и перлит могут формироваться и при отпуске, отжиге и нормализации, особенности которых определяют форму зерен и их размер.

Влияние отжига на особенности распада аустенита

Практически все виды отжига и нормализации основаны на взаимообратном превращении аустенита. Полный и неполный отжиг применяют к доэвтектоидным сталям. Детали нагревают в печи выше критических точек Ac₃и Ас₁ соответственно. Для первого типа характерно наличие длительного периода выдержки, который обеспечивает полное преобразование: феррит-аустенит и перлит-аустенит. После чего следует медленное охлаждение заготовок в печи. На выходе получают мелкодисперсную смесь феррита и перлита, без внутренних напряжений, пластичную и прочную. Неполный отжиг менее энергоемкий, изменяет только строение перлита, оставляя феррит практически без изменений. Нормализация подразумевает более высокую скорость снижения температур, однако и более крупнозернистую и менее пластичную структуру на выходе. Для стальных сплавов с содержанием углерода от 0,8 до 1,3% при охлаждении в рамках нормализации происходит распад по направлению: аустенит-перлит и аустенит-цементит.

Еще одним видом термической обработки, который основан на структурных превращениях, является гомогенизация. Он применим для крупных деталей. Подразумевает абсолютное достижение аустенитного крупнозернистого состояния при температурах 1000-1200˚С и выдержку в печи в период до 15 часов. Изотермические процессы продолжаются медленным охлаждением, которое способствует выравниванию структур металла.

Изотермический отжиг

Каждый из перечисленных способов влияния на металл для упрощения понимания рассматривается как изотермическое превращение аустенита. Однако каждый из них лишь на определенном этапе имеет характерные особенности. В реальности же изменения происходят при стабильном снижении тепла, скорость которого определяет результат.

Один из способов, наиболее близкий к идеальным условиям, - изотермический отжиг. Его суть также состоит в нагреве и выдержке до полного распада всех структур в аустенит. Охлаждение реализовывается в несколько этапов, что способствует более медленному, более длительному и более термически стабильному его распаду.

Стремительное понижение температуры до значения на 100˚С ниже точки Ас₁.
Принудительное удержание достигнутого значения (помещением в печь) длительное время до полного завершения процессов образования ферритно-перлитных фаз.
Охлаждение на спокойном воздухе.

Метод применим и для легированных сталей, для которых характерно наличие остаточного аустенита в охлажденном состоянии.

Остаточный аустенит и аустенитные стали

Иногда возможен неполный распад, когда имеет место остаточный аустенит. Это может произойти в следующих ситуациях:

Слишком быстрое охлаждение, когда полный распад не происходит. Является структурной составляющей бейнита или мартенсита.
Сталь высокоуглеродистая или низколегированная, для которой усложнены процессы аустенитных дисперсных превращений. Требует применения особенных способов термообработки, как, к примеру, гомогенизация или изотермический отжиг.

Для высоколегированных – отсутствуют процессы описываемых преобразований. Легирование стали никелем, марганцем, хромом способствует формированию аустенита как основной прочной структуры, которая не требует дополнительных влияний. Аустенитные стали отличаются высокой прочностью, коррозионной стойкостью и жаростойкостью, жаропрочностью и устойчивостью к сложным агрессивным условиям работы.

Аустенит – это структура, без образования которой невозможно ни одно высокотемпературное нагревание стали и которая участвует практически во всех способах ее термической обработки с целью улучшения механических и технологических свойств.

Технологические трубопроводы, труба нержавеющая, детали

Качественные нержавеющие трубы, детали из нержавейки, элементы трубопроводов, и технологическую трубопроводную арматуру из нержавеющей стали предлагает компания «Аустенит Импорт» для российских предприятий пищевой, фармацевтической, химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности со склада в Москве.

Современный промышленный мир с его многочисленными механизмами, станками, автоматизированными процессами и роботизированными линиями невозможно представить без технологических трубопроводов, при помощи которых происходит подача или отвод различного рода жидкостей и газов. Для полноценной и долгосрочной работы трубопроводов на ответственных участках используются трубы и трубопроводная арматура со специальными антикоррозийными свойствами. В первую очередь речь идет о нержавеющих трубах.

Сталь нержавеющая, труба нержавейка «Аустенит Импорт»

Нержавеющие трубы или по-простому – трубы из нержавейки поставляемые компанией «Аустенит Импорт»- экологически безопасны, надежны и долговечны. Благодаря своим уникальным антикоррозийным свойствам, нержавеющие трубы практически незаменимы в пищевой, химической, целлюлозно-бумажной и авиационно-космической промышленности. В машиностроении, электроэнергетике, медицине, здравоохранении и строительстве применение нержавеющей стали позволяет увеличить срок эксплуатации изделий и как следствие снизить эксплуатационные издержки предприятий.

В целом применение нержавеющей трубы, трубопроводной арматуры и деталей из нержавейки в промышленных технологических трубопроводах дает следующие преимущества:

Длительный срок эксплуатации
Минимальные затраты на содержание
Возможность 100% переработки
Пожаробезопасность
Технологичность (легко поддается сварке, формированию, сгибанию, обработке и резке)
Высокая механическая прочность
Эстетичность

Труба «Аустенит Импорт» пищевая трубная арматура

«Аустенит Импорт» поставляет на Российский рынок Европейскую продукцию из коррозионностойкой стали для пищевой, химической и фармацевтической промышленности по стандарту DIN 11850, включая профильные и круглые трубы, концентрические и эксцентрические переходы, тройники, фланцы, отводы и другие элементы трубопроводов из нержавеющей стали. Европейские производственные мощности «AUSTENITGROUP» позволяют производить трубы и трубопроводную арматуру из аустенитных сталей диаметром более 600 мм.

Трубы «Аустенит Импорт» из нержавеющей стали

Компания «Аустенит Импорт» в каталогах своей продукции классифицирует изделия по способу изготовления, по типу обработки поверхности и по марочному составу аустенитной группы изделий. Приведем профессиональную классификацию труб из нержавеющей стали по способу их изготовления согласно ГОСТ и рабочий ассортимент нашей компании по стандарту AISI.

Способы изготовления нержавеющих труб (ГОСТ)

бесшовные деформированные горячим методом нержавеющие трубы из коррозионностойкой стали общего назначения согласно ГОСТ 9940-81
бесшовные холодно и тепло-деформированные трубы из коррозионностойкой нержавеющей стали общего назначения в соответствии с ГОСТ 9941-81
нержавеющие трубы горячедеформированные (ГОСТ 9940-81)
нержавеющие трубы холоднодеформированные и тепло-деформированные (ГОСТ 9941-81)
нержавеющие электросварные трубы (ГОСТ 11068-81)

Трубы стандарта AISI (трубопроводная арматура)

В ассортименте компании «Аустенит Импорт» представлены круглые и профильные нержавеющие трубы, соединительная, запорная трубопроводная арматура и другие металлургические изделия аустенитной группы следующего основного марочного состава: AISI 201 (12Х15Г9НД), AISI 304 (08Х18Н10), AISI 304L, AISI 321 (08-12Х18Н10Т), AISI 310S (10-20Х23Н18), AISI 316, AISI 316Тi (10Х17Н13М2Т), AISI 409 (02Х12Т), AISI 420 (08-40X13), AISI 316L (08Х17Н13М2), AISI 430 (08X17), AISI 430Тi (08Х17Т), 15Х25Т и т.д.

Экспресс-метод определения границ бывшего аустенитного зерна в сталях бейнитно-мартенситного класса по локальным ориентировкам превращенной структуры | Петров

Коротовская С. В., Орлов В. В., Хлусова Е. И. Способы формирования ультрамелкозернистой и субмикрокристаллической структуры в ферритно-бейнитной стали // Производство проката. 2013. № 10. С. 6 - 16.

Зисман А. А., Сошина Т. В., Хлусова Е. И. Выявление бывших аустенитных зерен и анализ кинетики метадинамической рекристаллизации аустенита низкоуглеродистой стали в условиях горячей прокатки // Письма о материалах. 2012. Т. 2, № 1. С. 3 - 8.

Fernandez A. I., Uranga P., Lopez B., Rodrigez-Ilabe J. M. Dynamic recrystallization behavior covering a wide austenite grain size range in Nb and Nb - Ti microalloyed steels // Mater. Sci. Eng. A. 2003. V. 316. P. 367 - 376.

Счастливцев В. М., Табатчикова Т. И., Яковлева И. Л. и др. Влияние размера аустенитного зерна и степени деформации на формирование структуры стали класса прочности К60 // Вопросы материаловедения. 2011. № 4-68. С. 27 - 35.

Нестерова Е. В., Золоторевский Н. Ю., Титовец Ю. Ф., Хлусова Е. И. Наследование разориентаций и модель формирования структуры бейнита в низкоуглеродистых сталях под влиянием деформации аустенита // Вопросы материаловедения. 2011. № 4-68. С. 17 - 26.

Reiter J., Bernard C., Presslinger H. Austenite grain sixe in the continuous casting process: metallographic methods and evalution // Materials Characterization. 2008. V. 59. P. 737 - 746.

Cayron C., Artaud B., Briottet L. Reconstruction of parent grains from EBSD data // Materials Characterization. 2006. V. 57. P. 386 - 401.

Tari V., Rollett A. D., Beladib H. Back calculation of parent austenite orientation using a clustering approach // J Appl. Crystallogr. 2013. V. 46. P. 210 - 215.

Abbasi M., Nelson T. W., Sorensen C. D., Wei L. An approach to prior austenite reconstruction // Materials Characterization. 2012. V. 66. P. 1 - 8.

Miyamoto G., Iwata N., Takayama N., Furuhara T. Mapping the parent austenite orientation reconstructed from the orientation of martensite by EBSD and its application to ausformed martensite // Acta Materialia. 2010. V. 58. P. 6393 - 6403.

Germain L., Gey N., Mercier R. et al. An advanced approach to reconstructing parent orientation maps in the case of approximate orientation relations: application to steels // Acta Materialia. 2012. V. 60. P. 4551 - 4562.

Bernier N., Bracke L., Malet L., Godet S. An alternative to the crystallographic reconstruction of austenite in steels // Materials Characterization. 2014. V. 89. P. 23 - 32.

Phase transformations in steels. V. 2: Diffusionless transformations, high strength steels, modeling and advanced analytical techniques / Edited by E. Pereloma and D. V. Edmonds. Philadelphia, USA: Woodhead Publishing Limited. 2012. 648 p.

Zolotorevsky N. Y., Panpurin S. N., Zisman A. A., Petrov S. N. Effect of ausforming and cooling condition on the orientation relationship in martensite and bainite of low carbon steels // Materials Characterization. 2015. Т. 107. С. 278 - 282.

Miyamoto G., Takayama N., Furuhara T. Accurate measurement of the orientation relationship of lath martensite and bainite by electron backscatter diffraction analysis // Scripta Materialia. 2009. V. 60. P. 1113 - 1116.

Furuhara T., Kawata H., Morito S., Maki T. Crystallography of upper bainite in Fe - Ni - C alloys // Materials Science and Engineering. 2006. V. A431. P. 228 - 236.

Furuhara T., Kawata H., Morito S. et al. Variant selection in grain boundary nucleation of upper bainite // Metallurgical and materials transactions. 2008. V. 39A. Р. 1003 - 1013.

Takayama N., Miyamoto G., Furuhara T. Effects of transformation temperature on variant pairing of bainitic ferrite in low carbon steel // Acta Materialia. 2012. V. 60. P. 2387 - 2396.

Золоторевский Н. Ю., Зисман А. А., Панпурин С. Н. и др. Влияние размера зерна и деформационной субструктуры аустенита на кристаллогеометрические особенности бейнита и мартенсита низкоуглеродистых сталей // МиТОМ. 2013. № 10. C. 39 - 48.

Структуры сталей при различных температурах

Стали, как указывалось выше, являются сплавами железа с углеродом.

Структуры углеродистых сталей в зависимости от содержания в них углерода, а также структурные превращения, которые происходят в этих сталях при нагреве и медленном охлаждении, изучаются по диаграмме Fe—С.

На рисунке приведена часть диаграммы Fe—С, характеризующая структуры сталей. Диаграмма дана в несколько упрощенном виде.

Прежде чем рассматривать структурные превращения в сталях, выясним, какие структуры в них встречаются при комнатных температурах и при нагреве.

Линии диаграммы определяют температуры, при которых в сталях происходят какие-либо структурные, превращения.

Феррит

Феррит — твердый раствор углерода в железе а. При комнатной температуре в феррите может растворяться не более чем 0,006% углерода.

Если содержание углерода встали больше чем 0,006%, то, кроме феррита, в структуре стали имеются другие структурные составляющие.

Феррит обладает небольшой прочностью и твердостью, но высокой пластичностью. Он имеет хорошие магнитные свойства.

Цементит

Цементит — химическое соединение железа с углеродом, отвечающее формуле Fe₃C. Содержание углерода в цементите составляет 6,67% и не изменяется во всем интервале температур, вплоть до температуры плавления.

Цементит является самой твердой структурной составляющей стали. Он имеет высокую прочность, но чрезвычайно хрупок.

Перлит

Перлит — механическая смесь феррита и цементита (после травления эта структура имеет перламутровый отлив).

Перлит бывает пластинчатым (цементит в виде пластинок) и зернистым (цементит в виде зернышек). Твердость перлита выше, чем у феррита, но меньше, чем у цементита.

Аустенит

Аустенит (название дано в честь английского металловеда Аустена) — твердый раствор углерода в железе γ (модификация железа с гранецентрированной кристаллической решеткой). Максимальная растворимость углерода в железе γ составляет 2% при температуре 1130°.

Аустенит имеет невысокую твердость, обладает достаточно высокой прочностью наряду с хорошей пластичностью, большой стойкостью против коррозии, высоким электросопротивлением. Он немагнитен.

Диаграмма железоуглеродистых сплавов

Вернемся к вышеприведенной диаграмме, так линия АС показывает, при каких температурах при охлаждении начнется процесс кристаллизации в стали. Линия АЕ показывает, при каких температурах кристаллизация закончится, т.е. сплав затвердеет.

Из диаграммы видно, что чистое железо кристаллизуется при постоянной температуре (1539°).

Сталь с содержанием С=0,8% кристаллизуется не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур. Точка 1 определяет температуру начала кристаллизации, точка2 — температуру конца кристаллизации стали с содержанием С = 0,8%.

Таким образом, при температурах ниже линии АЕ сталь будет находиться в твердом состоянии и структура стали будет аустенит. При этом весь углерод, который в стали имеется, будет растворен в аустените.

Структура аустенита сохранится в стали и при последующем охлаждении до температур, определяемых линиямиGS иSE.

§
Аустенитная сталь
- свойства и применение. Основные моменты
Нержавеющая сталь
славится не только высокой прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям. Он также является отличным проводником тепла и обладает антикоррозионными свойствами. Несомненно, он находится в авангарде материалов, используемых в производстве инструментов, приборов и машин. Одним из самых популярных и часто используемых материалов этой группы является аустенитная сталь.Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам он нашел применение во многих отраслях промышленности. Что такое аустенитная сталь и что ее характеризует? В каких отраслях он используется чаще всего? Чем она отличается от ферритной и мартенситной стали? Ответы на эти вопросы вы найдете ниже.

Аустенитная сталь - что это такое?

Название происходит от структурного компонента стали, называемого аустенитом. Это твердый раствор внедрения углерода и других легирующих добавок в железо с пространственно-центрической структурой.Наиболее популярны аустенитные сплавы стали с 18% хрома и 10% никеля. Сочетание его с другими элементами придает стали прочную структуру и устойчивость к коррозии. Чем выше их содержание в составе, тем больше повышаются его физико-химические свойства. Спрос на этот тип материала на рынке нержавеющей стали очень высок, особенно с хромоникелевой структурой. На его долю приходится более 50% всего производства стали. Виды аустенитной стали различаются по своему химическому составу.

Чем аустенитная сталь отличается от ферритной и мартенситной?

Существует несколько типов нержавеющей стали с различными свойствами и прочностью. Чаще всего аустенитную сталь сравнивают с ферритной. Он показывает значительно более низкую коррозионную стойкость, что связано с меньшим содержанием хрома в составе сплава. Кроме того, аустенитная сталь имеет значение относительного удлинения почти в два раза выше. В связи с тем, что ферритная сталь, в отличие от аустенитной, устойчива к межкристаллитной коррозии, вызываемой хлоридами, оба сплава часто комбинируют.В результате получается аустенитно-ферритная (дуплексная) сталь.

Есть еще один вид нержавеющей стали - мартенситная сталь. Это охлаждаемая в процессе производства аустенитная сталь, которая фактически закаляется. Полученная структура значительно тверже, обладает более высокой прочностью и стойкостью к истиранию, чем ранее упомянутая аустенитная. Однако он обладает более высокими магнитными свойствами и менее устойчив к коррозии.

Чем характеризуется аустенитная сталь?
Аустенитная нержавеющая сталь
очень устойчива к погодным условиям и повреждениям.Чаще всего используется в условиях с повышенной температурой или влажностью. Своей необычайной прочностью он обязан главным образом примесям таких элементов, как хром, титан или никель, которые упрочняют аустенитный раствор.
Аустенитная сталь
имеет относительно низкую пластичность, но превосходную пластичность в широком диапазоне температур. Подходит для холодной деформации, особенно при глубокой вытяжке. Он также характеризуется хорошей свариваемостью и трещиностойкостью.Аустенитная сталь не подходит для механической обработки механической обработкой, но во многих случаях можно подогнать соответствующие параметры.

Среди многих преимуществ следует подчеркнуть, что аустенитная сталь демонстрирует очень хорошую стойкость к кислотам меньшей интенсивности, чем серная кислота. В основном это связано с добавлением в его сплав хрома и никеля. Также стоит упомянуть еще об одном, очень важном преимуществе – аустенитная сталь немагнитна после термической обработки.Однако бывают ситуации, когда все может быть наоборот.

Причины магнетизма аустенитной стали
Аустенитная нержавеющая сталь
сама по себе немагнитна благодаря своей структуре. Однако химический состав и условия обработки могут сделать его намагничиваемым.

- Холодная штамповка - Мартенсит может образовываться во время формообразования готовых деталей, например механической обработки, растяжения, глубокой вытяжки. Это влияет на магнитную природу аустенитной стали.

- Форма выпуска - прутки и проволока из аустенитной стали могут быть более магнитными, чем плоские элементы, например металлические листы.

- Способ изготовления - элементы, отлитые из стали, имеют в структуре большую долю феррита, чем подвергнутые пластической обработке.

- Сварка - аустенитной стали при сварке требует применения связующих, содержащих в своем составе небольшое количество феррита. Повышает магнитные свойства.

Использование аустенитной стали в промышленности

Высокая устойчивость к атмосферным воздействиям и устойчивость к повреждениям сделали аустенитную сталь широко используемой в промышленности. Прежде всего, он используется в химической и нефтехимической промышленности. Он используется для создания оборудования для производства, хранения и транспортировки азотной кислоты. Он также используется в производстве трубопроводов, а также теплообменников.
Аустенитная сталь
широко используется в строительстве и архитектуре.Он также используется для создания воздушных, железнодорожных и корабельных конструкций. Очень часто применяется в строительной технике, в т.ч. для покрытия крыш, дверей, фасадных панелей и даже наружного освещения. Также он является одним из основных материалов в производстве бытовой бытовой техники – раковин, посудомоечных машин и кухонной утвари.

Устойчивость к коррозии делает аустенитную сталь идеальной для производства резервуаров, используемых в молочной и пивоваренной промышленности.Он также используется для создания бочек для хранения вина или соленых продуктов, таких как мясо. Аустенитная сталь используется в производстве элементов, контактирующих с пектином, используемым для приготовления варенья или варенья.
.
Сталь NC11LV НЕ обычная | Дынные инструменты

Сталь NC11LV часть третья. НЕстандартная термообработка.

Химический состав:

1,5-1,6% Уголь,

11-12% хрома,

0,6-0,8% Молибден,

0,8-1,1% Ванадий.

«Термическая обработка этой стали не представляет особой сложности»:

"Закалка при 960 - 1030°С - масло/воздух, отпуск при 220 - 550°С, в улучшенном состоянии 60 HRC."
Сталь
, закаленная при отпуске (отжиг при температуре выше 150°С) начинает снижать свою твердость.Это связано с уменьшением содержания углерода в мартенсите. Углерод, растворенный в мартенсите, отделяется и связывается с железом с образованием карбидов железа M ₂ C и M ₃ C (можно взять Fe ₂ C и Fe ₃ C).

При отпуске стали при температуре выше 200°С могут протекать следующие процессы, препятствующие снижению Твердости:

превращение остаточного аустенита в бейнит (не более 200-250°С для стали до 5% легирующих элементов),

превращение остаточного аустенита в бейнит (не более 450-520°С для высоколегированных хромистых сталей),

осаждение карбидов сплавов закалки мартенсита отпуска (500-600°С).

Многие слышали о т.н. Вторичная твердость. Он содержится в некоторых сталях, таких как HSS (высокоскоростной сталь).

Вторичная твердость - это увеличение твердости стали во время отпуска, вызванное преобразованием остаточного аустенита и упрочнением, вызванным выделением новых карбидов сплавов. Преобладающий механизм в быстрорежущих сталях вызван осаждением карбидов сплавов MC и M ₂ C.

А NC11LV может иметь вторичную твердость?

Возможно, я вижу выше! Необходимыми условиями являются достаточно высокая температура аустенизации и адекватный отпуск.

По мере увеличения температуры аустенитизации стали NC11LV количество остаточного аустенита после закалки увеличивается. То же самое и со сталью D3 (в составе которой больше углерода, молибден заменен вольфрамом, меньше ванадия).

Это связано с большим количеством растворенного углерода и легирующих элементов в аустените. Чем богаче аустенит (углеродом и легирующими элементами), тем больше поля смещаются вправо на графике CTPc. Превратить аустенит в мартенсит во время закалки сложнее.Результат?

Все ниже и ниже твердость после закалки от все более и более высоких температур (> 1050 градусов С), потому что после закалки стали (закалки) в масле остается все больше и больше мягкого остаточного аустенита.

На этот раз хорошие новости: чем больше остаточного аустенита, больше углерода и молибдена, вольфрама, ванадия, тем выше будет получена твердость при отпуске до вторичной твердости. Аналогично в стали D3.

Вторичная твердость в высокохромистых (и высокоуглеродистых) сталях при отпуске при температуре выше 450°С может быть обусловлена:

преобразование остаточного аустенита в бейнит,

осаждение новых сплавов карбидов M ₇ C ₃ (Cr ₇ C ₃).

Высокохромистые стали достаточно Аустенитизировать при температуре выше 1020°С, быстро охладить (закалить) и отпустить. Конец описан во многих книгах.

Но, может быть, для стали NC11LV можно сделать больше?

И что? Ничего не вижу! Рисунок C) интересна кривая 4; рисунок D) кривая 3. Кроме того, необходимо смотреть на приведенные выше рисунки. При повышении температуры аустенитизации пик вторичной твердости смещается в сторону более высоких температур отпуска.Почему?

В стали NC11 (2% углерода, 12% хрома) имеется пик Вторичной Твердости при отпуске при температуре 500°С. А в стали NC11LV эта Вторичная Твердость непостоянна. Это вызвано молибденом и ванадием. Эти элементы, в основном связанные в Карбиды М ₇ С ₃ при аустенитизации, растворяются в аустените и не хотят слишком сильно образовывать карбиды при температурах ниже 500°С. Это связано с их малой «подвижностью» (низкая скорость диффузии ) при более низких температурах, только повышение температуры отпуска дает им стимул к участию в образовании карбидов сплавов.

Значительно повышенная температура аустенизации стали NC11LV приведет к значительному росту зерна и повышенной хрупкости! Оказывается, следя за временем аустенитизации, можно избежать значительного роста зерна:

Информации о выделении MC и M Alloy Carbides ₂ C в стали NC11LV не нашел, поэтому смещение пика Вторичной Твердости при отпуске (после аустенизации при температурах выше 1050°С) может быть связано с выделением богат карбидами молибдена и ванадия.Ранее я предполагал, что сдвиг пика Вторичной Твердости в быстрорежущих сталях вызван тем же механизмом, что и в быстрорежущих сталях - выделением карбидов сплава МС и М ₂ С. Так что точный механизм мне неизвестен, но метод работает.

Хорошо, но зачем?

В промышленности для повышения износостойкости и твердости при высоких температурах сталь НЦ11ЛВ подвергают азотированию. Результат: очень твердая и износостойкая поверхность. Как правило, твердость 55HRC стали NC11LV под азотированным слоем достаточна для хорошей работы инструмента.

А если кто-то хочет еще больше повысить износостойкость, но не хочет платить за азотирование? Предлагаю применить термическую обработку, описанную ниже. Результат: значительное увеличение стойкости к истиранию по сравнению с:

Закалка с низким отпуском

Закалка от температуры ниже 1050°С в сочетании с высоким отпуском.

Ха! Но работает ли это? Работает, уже проверено в дружественных закалочных установках.

В заключение.Как обеспечить износостойкость стали NC11LV выше стандартной:

Аустенитизация при 1080-1100°С,
Закалка в горячем масле (мин. 100°С, даже до 150-200°С),
трехкратный отпуск при 540-555°С.

Я рекомендую вам воспользоваться моими рекомендациями, благодаря которым вы сможете еще больше повысить износостойкость стали NC11LV (без необходимости азотирования или покрытия методом PVD).

Результат:

много мягкого аустенита: меньшие закалочные напряжения, меньшая склонность деталей к короблению, большая возможность правки детали (даже иногда руками),

более высокая стойкость к истиранию (несмотря на получение такой же твердости, как при низком отпуске или аустенизации при температурах ниже 1050°С),

более крупные карбиды растворяются, замещаются мелкими карбидами, отложившимися при высоком отпуске,

менее крупные карбиды = меньшая склонность к выкрашиванию режущей кромки инструмента.

В предложенной здесь термической обработке стали NC11LV есть и недостаток: сложно рассчитать точное время аустенизации крупных деталей, чтобы не вызвать чрезмерный рост зерна и снижение ударной вязкости (Toughness). Но если у кого-то крупные детали, у него на службе должен быть и закалочный станок.

Литература:

Berkowski, J. Borowski: Влияние структуры на эффекты азотирования хромистых ледебуритных сталей

Hryniewicz, T. Nykiel: КОЛЕБАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КАРБИДОВ M7C3 В МЯГКОЙ ОТЖИГАННОЙ СТАЛИ NC11LV / D2

www.ножи.pl/форум

http://www.bohler-edelstahl.com/files/K110DE.pdf

Х. Леда: Отдельные металлоконструкции общего назначения WPP 1997

Характеристики стали, серия F, том I, Катовице, 1981 г.

Z. Głowacki: Превращения угля при аустенизации и отпуске высокохромистых инструментальных сталей с различным содержанием азота, содержащих 2% C и 12% Cr. Познань 1964

Эдуард Жмихорски: Инструментальные стали и термическая обработка инструментов.Варшава 1970

PN_EN_ISO_4957_2004

http://www.tppinfo.com/

http://www.interlloy.com.au/

З. Зурецкий: Новый взгляд на криогенную закалку стали

Под редакцией Ф. Штауба: Атлас микроструктур стали Электронный микроскоп, Катовице 1970

.
Железный уголь

Таблица железо-углерод

Железоуглеродистый сплав - сплавы, в которых углерод растворен в железе. Углерод может быть в виде чистого углерода - графита, твердого раствора в кристаллической решетке феррита или аустенита, или в виде карбида железа, например Fe ₃ C, называемого цементитом [1] [2]. Сплавы, содержащие менее 2,11% (по польским и европейским стандартам 1,75%) углерода, представляют собой сталь или стальное литье, а выше этого содержания - чугун.С увеличением доли углерода структура железоуглеродистого сплава принимает различные формы:

с очень низким содержанием углерода, менее 0,0218%, можно получить почти чистое α-железо, называемое ферритом.

с содержанием углерода 0,77% получают перлит, представляющий собой эвтектоидную смесь феррита и цементита

с содержанием углерода 4,3 % в затвердевающем сплаве образуется ледебурит, который при дальнейшем охлаждении при температуре ниже 723°С переходит в превращенный ледебурит.Ледебурит является эвтектикой.

с содержанием углерода от 0,0218% до 0,77% получают доэвтектоидные сплавы (доэвтектоидные стали), представляющие собой смеси феррита и перлита.
Сплавы
в диапазоне от 0,77% до 2,11% — заэвтектоидные стали — представляют собой смеси перлита и цементита.
Сплавы
с содержанием углерода выше 2,11 % (чугун) представляют собой смеси конвертированного ледебурита и перлита (до 4,3 % углерода) или цементита (свыше 4,3 % углерода). Графит также может присутствовать в этих сплавах при относительно медленном охлаждении.

Диаграмма равновесия системы железо-углерод - это фазовая диаграмма углерода в сплаве с железом. Первый, наиболее часто используемый и обсуждаемый раздел диаграммы также называют железоцементитной диаграммой. По горизонтальной оси отложено процентное содержание углерода в сплаве, по вертикальной оси отложена температура. На графике показана структура сплава в предположении равновесного производственного процесса. Например, при закалочном охлаждении сплав может вести себя иначе (например, предел растворимости углерода в феррите увеличивается с увеличением степени переохлаждения).

Следует отметить, что это только фрагмент диаграммы равновесия системы железо-углерод (называемой диаграммой железо-цементит), содержащей от 0% до 6,69% (иногда 6,67%) углерода. Название происходит от названия фаз на границах участка - слева железо (Fe) и справа цементит (Fe ₃ C). Это наиболее важно из практических соображений, так как более высокая концентрация углерода приводит к слишком хрупкому сплаву. Характерные точки графика

Метастабильная схема железо - цементит Стабильная система железо - углерод

Товар концентрация углерода при темп. Товар концентрация углерода при температуре

А 0% С 1538°С А 0% С 1538°С

Н 0,09% С 1495°С Х 0,09% С 1495°С

Д 0,17% С 1495°С Дж 0,17% С 1495°С

Б 0,53% С 1495°С Б 0,53% С 1495°С

Н 0% С 1394°С Н 0% С 1394°С

Д 6,67% С 1227°С Д ' ∞ (?)% С ∞(?)°С

С 4,3% С 1148°С С ' 4,26% С 1154°С

Е 2,11% С 1148°С Е ' 2,08% С 1154°С

Ф 6,67% С 1148°С Ф ' 6,67% С 1154°С

Г 0% С 912°С Г 0% С 912°С

М 0,0168% С 770°С М 0,0168% С 770°С

О 0,45% С 770°С О 0,45% С 770°С

П 0,0218% С 727°С П ' 0,0205% С 738°С

С 0,77% С 727°С С ' 0,68% С 738°С

К 6,67% С 727°С К ' 6,67% С 738°С

К 0,008% С 20°С В 0,008% С 20°С

Характерные сюжетные линии.

Строка Физическое состояние Трансформация Описание

АВ Ликвидус Начало выделения α (δ) фазы Соответствует различной концентрации углерода в жидкой фазе из-за выделения α (δ) фазы

БК Ликвидус Начало секреции фазы γ Соответствует различной концентрации углерода в жидкой фазе из-за выделения фазы γ

CD Ликвидус Начало отделения первичного цементита от жидкого раствора Соответствует различной концентрации углерода в жидкой фазе из-за осаждения цементита

АХ Солидус Конец затвердевания α (δ) фазы Соответствует различной концентрации углерода в кристаллах фазы α (δ)

ХДБ Линия перитектического преобразования жидкость (B) + раствор α (δ) (H) ОХЛАЖДЕНИЕ / НАГРЕВ раствор γ (J)

JE Солидус Конец затвердевания γ-фазы Соответствует концентрации углерода в кристаллах раствора γ

ЕСФ Линия преобразования эвтектики жидкость (C) ОХЛАЖДЕНИЕ / НАГРЕВ γ раствор (E) + цементит (F)

ХН Начало аллотропного превращения раствора α (δ) в результате образования кристаллов раствора γ

ЮН Конец превращения раствора α (δ) в раствор γ Соответствует переменной концентрации углерода в растворе γ в результате превращения α (δ) в γ и γ в α (δ)

ЕС Начало осаждения вторичного цементита в твердом растворе Соответствует различной концентрации углерода в растворе γ

ГОС Начало аллотропного превращения γ-раствора в α-раствор Соответствует различной концентрации углерода в растворе γ из-за образования кристаллов раствора α

МО Линия магнитного преобразования парамагнитный раствор ОХЛАЖДЕНИЕ / ТЕПЛО α раствор ферромагнитный

НПП Конец аллотропного преобразования γ-раствора в α-раствор Соответствует различной концентрации углерода в растворе α

ПСК Эвтектоидная линия γ (S) раствор ОХЛАЖДЕНИЕ / НАГРЕВ α (P) раствор + цементит (K)

ПК Третичный цементит начинает отделяться Соответствует различной концентрации углерода в растворе α

.
Аустенит - что это?

Термическая обработка стали – это мощное устройство влияет на ее структуру и свойства. Он основан на модификации кристаллической решетки в зависимости от температуры игры. Конкретными условиями для железоуглеродистого сплава могут быть феррит, перлит, цементит и аустенит. Последний играет важную роль во всех термических изменениях в стали.

определение
Сталь
- сплав железа с углеродом, содержание углерода от 2,14% до теоретического, но технически применимо в количестве не более 1,3%.Поэтому все структуры, созданные в нем под воздействием внешних факторов, также являются вариантами сплавов.

Теоретически существует их 4 разновидности: проникновение твердого раствора, твердый раствор, исключение, механические смеси или химические элементы зерновых соединений.

Аустенит - твердый раствор атомов углерода с гранецентрической проникающей способностью в кубическую кристаллическую решетку железа, называемую γ. атом углерода внедряется в полость γ решетки железа.Его размеры превышают размеры пор между атомами Fe, что объясняет ограниченный проход через «стенку» основной структуры. Образуется при превращении феррита и перлита при повышении температуры нагрева выше 727°С.

Схема железоуглеродистых сплавов

График, называемый фазовой диаграммой железо-цементит, построенный в результате экспериментов, наглядно показывает все возможные варианты превращения в стали и чугуне. Конкретные значения для данной температуры количества углерода в сплаве представляют собой критическую точку, при которой структурные изменения в процессе нагрева или охлаждения несущественны, а также образуют критическую линию.
Линия
GSE, включающая точку и Ac Ac _{m _3,}, показывает уровень растворимости углерода при повышении уровня нагрева.

Таблица растворимости угля при аустенитной температуре

температура tmax

900

850

727

900

1147

Est C растворимость, % аустенита

0.2

0,5

0,8

1,3

2,14

Образовательные функции

Аустенит — структура, образующаяся при нагревании стали. При критической температуре образуются перлит и общий ферритовый материал.

Разница в отоплении:

Равномерное, до получения желаемого значения, охлаждение коротких фрагментов.В зависимости от свойств сплава аустенит может быть получен полностью или частично.

Медленное повышение температуры в течение длительного периода времени с поддержанием достигнутого уровня нагрева для получения чистого аустенита.

Свойства нагреваемого материала, а также возникающие в результате охлаждения. Многое зависит от уровня достигнутого тепла. Важно избегать перегрева или перепалки.

Микроструктура и свойства

Каждая из фаз, характерная для железоуглеродистых сплавов, имеет тенденцию к матричной и зернистой структуре.Аустенитная структура - пластина, имеющая форму, похожую на иглу и вид, складчатая. Полностью растворенный углерод в зернах γ-железа имеет форму без светлых темных включений цементита.

Твердость 170-220 HB. Тепло- и электропроводность ниже, чем у феррита. Магнитные свойства отсутствуют.
Варианты
и скорости охлаждения приводят к образованию различных вариантов, называемых «холодными» СОСТОЯНИЯМИ: мартенсита, бейнита, троостита, сорбита, перлита. Они имеют игольчатую структуру, но разную дисперсность частиц, размер зерен и частиц цементита.

Охлаждающий эффект аустенита
Распад аустенита
происходит в одних и тех же критических точках. Его эффективность зависит от следующих факторов:

Скорость охлаждения. Влияние характера углеродистых загрязнений на формирование зерна, формирование конечной микроструктуры и ее свойства. Это зависит от среды, которая используется в качестве охлаждающей жидкости.

Изотермическая доступность на одной из стадий разложения - снижается до определенного уровня температуры, сохраняется стабильное тепло в течение определенного периода времени, затем осуществляется быстрое охлаждение, если оно происходит в сочетании с нагревательным устройством (см).

Таким образом, изотермическое превращение из аустенита обособляется и продолжается.

Черты характера превращений. диаграмма

С-образный, график, показывающий закономерность изменения микроструктуры металла во временном интервале в зависимости от изменения температуры - это закономерность превращения аустенита. Реальное охлаждение непрерывно. Существуют лишь определенные фазы принудительного сохранения тепла. График описывает изотермические условия.

Персонаж может быть отвлечен и нерассеян.

При изменении стандартной скорости горения аустенитных зерен уменьшают, происходит диффузия. Атомы термодинамической зоны нестабильности начинают двигаться вместе. Те, кому не удалось проникнуть через железную сетку, образуют цементитные включения. Они связаны с соседними углеродными частицами, лишенными своих кристаллов. Цементит образуется на границе распадающихся зерен. Очищенные кристаллы составляют соответствующие ферритовые пластины. Фрагментарная структура представляет собой смесь зерен, размер и концентрация которых зависят от скорости охлаждения и содержания углерода в сплаве.Образуются как перлит, так и его промежуточные стадии: сорбит, троостит, бейнит.

При температуре восстановления значительные скорости распада аустенита не носят диффузионный характер. Комплекс кристаллов искривлений, возникающих при котором все атомы одновременно движутся в плоскости, не меняя своего положения. Отсутствие диффузии способствует образованию мартенсита.

Влияние закалки аустенита на характеристики разложения. мартенсит

Закалка - вид термической обработки, заключающийся в основном в быстром нагреве до высокой температуры выше критической температуры и Ac _{m _3,} с последующим быстрым охлаждением.Если падение температуры происходит с водой со скоростью более 200°С в секунду, то в твердой фазе, называемой игольчатым мартенситом.

Представляет собой пересыщенный раствор твердого углерода в железе, проникающий в решетку типа а. Благодаря мощным движениям атомов он искривляется и образует четырехугольную решетку, что служит причиной упрочнения. Сформированная структура имеет больший объем. Образовавшиеся кристаллы ограничены плоскостью сжатых пластинок везикулярно-игольчатого типа.

Мартенсит - прочный и очень твердый (700-750 HB). Образуется исключительно путем быстрого отверждения.

90 150

Отпустить. структурная диффузия

Аустенит - это образование, которое может быть искусственно трооститным бейнитом, сорбитом и перлитом. Если происходит закалочное охлаждение на более низких скоростях, то преобразование осуществляется за счет их диффузионного механизма, как описано выше.

Troost - это перлит, который характеризуется высокой степенью дисперсности.Образуется при 100°С понижении температуры во времени. По всей плоскости распределено большое количество мелких зерен феррита и цементита. Он «упрочняет» особую форму цементитной пластины, а троостит, полученный в результате отжига, имеет зернистый вид. Твердость - НВ 600-650.

Бейнит - промежуточная фаза, представляющая собой еще более кристаллы с высокодисперсной смесью феррита и цементита. По механическим и технологическим свойствам мартенсит уступает трооститу.Образуется в интервале температур, где диффузия невозможна, а сжимающая сила и сдвиг кристаллической структуры для превращения в мартенсит - недостаточны.

Сорбитол - крупноигольчатая разновидность перлитной фазы при охлаждении 10°С в секунду. Механические свойства промежуточного продукта между трооститом и перлитом.

Перлит - множество зерен феррита и цементита, которые могут быть гранулированными или пластинчатыми. Образуется в результате плавного распада аустенита при охлаждении со скоростью 1S футов в секунду.

Бет троостит также - относится к закалочным структурам, в то время как сорбит и перлит могут формироваться и упрочняться, отжигаться и нормализовать характеристики, определяющие форму и размер зерен.

Влияние отжига на конкретное распределение аустенита

Практически все виды отжига и нормализации основаны на взаимном превращении аустенита. Полный и неполный отжиг применяют для доевтектоидных сталей. Детали нагревали в печи выше критических точек Ас ₁ и Ас _3. Для первого типа характерен более длительный период выдержки, что обеспечивает полное превращение: аустенит-феррит и аустенит-перлит. А затем путем медленного охлаждения заготовок в печи. На выходе получается мелкозернистая смесь феррита и перлита, без внутренних напряжений и пластичных включений. Умягчающий отжиг менее энергозатратен, только изменяет структуру перлита, оставляя феррит практически неизменным. Нормализация означает более быструю скорость падения температуры, однако она более пластична и менее груба на выходе.Для стального сплава с содержанием углерода от 0,8 до 1,3 % после охлаждения в результате распада происходит нормализация в сторону: аустенита, перлита, аустенита, цементита.

Другим видом термической обработки, основанным на структурных изменениях, является гомогенизация. Это применимо к крупным деталям. Это означает абсолютное достижение грубо-аустенитного состояния при температурах 1000-1200˚С и стойкость в печи до 15 часов. изотермические процессы продолжают медленно охлаждаться, что способствует выравниванию металлоконструкций.

90 180

изотермический отжиг

Каждый из этих способов воздействия на металл для облегчения понимания считается изотермическим превращением аустенита. Однако каждый из них имеет разные свойства только на данном этапе. На самом деле изменения происходят при постоянном снижении температуры, скорость которой и определяет результат.

Один из наиболее приближенных к идеальным условиям методов - изотерма отжига. Суть его также состоит в нагреве и воздействии до полного разрушения всех структур в аустените.Охлаждение происходит в несколько этапов, что способствует более медленному, продолжительному и термически устойчивому его распаду.

Быстрое падение температуры ниже 100 °C на переменную ₁ точка.

Принудительно достигает значения удерживания (помещается в печь) в течение длительного времени, пока не завершится образование феррито-перлитной фазы.

Охлаждение на спокойном воздухе.

Метод применим к легированным сталям, которые характеризуются наличием остаточного аустенита в охлажденном состоянии.

Остаточный аустенит и аустенитные стали

Иногда возможен частичный распад при наличии остаточного аустенита. Эта ситуация может возникнуть в следующих ситуациях:

Слишком быстрое охлаждение при полном разрушении устройства. Это структурный компонент бейнита или мартенсита.

Углеродистая или низколегированная сталь со сложными процессами диффузных превращений аустенита. Это требует применения специальных методов термообработки, таких как, например, гомогенизация или изотермический отжиг.

Для высокого– Ни в коем случае не описывается трансформацией. Сплав стали с никелем, марганцем и хромом способствует образованию аустенита как основной твердой структуры, не требующей дополнительных воздействий. Аустенитные стали характеризуются высокой прочностью, коррозионной стойкостью и высокой термостойкостью, жаростойкостью и устойчивостью к агрессивным условиям эксплуатации в сложных условиях.

Аустенит - это структура, невозможная без создания какого-либо высокотемпературного нагрева стали, и которая участвует практически во всех способах ее термической обработки для улучшения механических и технологических свойств.
.
Металлургический склад MULTISTAL Познань 61 894 48 00 Катовице Варшава

РЕГЕНЕРИРУЮЩИЙ ОТЖИГ (Гомогенизация)

заключается в длительном отжиге при температуре 1000 - 1200 С с целью выравнивания химического состава и устранения или уменьшения микросегрегации и слоистой структуры. Гомогенизирующий отжиг применяют к слиткам перед пластической обработкой и отливками.

НОРМАЛИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ (Нормализация)

заключается в нагреве стали до температуры на 30-50°С выше Ac3 или Accm, нагревании при этой температуре в течение соответствующего времени и медленном, спокойном охлаждении ее на воздухе.Целью обработки является получение однородной мелкозернистой структуры в результате рекристаллизации стали.

ПОЛНЫЙ ОТЖИГ

заключается в нагреве предмета несколько выше Ас или Ассм, нагреве при этой температуре и охлаждении в печи не менее чем до температуры ниже Ар1 с целью полной рекристаллизации и измельчения грубой структуры отливок, проката или поковок. Таким образом, остаточные напряжения и твердость снижаются, а обрабатываемость и пластичность стали повышаются.

СФЕРОИДИЗАЦИЯ (РАЗМЯГЧЕНИЕ)

заключается в нагреве изделия до температуры, близкой к Ас1, нагреве при этой температуре и охлаждении с целью сфероидизации карбидов. Получают зернистый цементит в ферритной матрице. Эта структура характеризуется низкой твердостью, что обеспечивает хорошую подверженность пластической деформации при холодной прокатке, прессовании, вытягивании и т.п.

СНЯТИТЕЛЬНЫЙ ОТЖИГ

используется для снятия напряжений без заметных структурных изменений.Он заключается в нагреве стали до температуры ниже Ас1 (обычно не выше 650°С), нагревании ее при этой температуре и медленном охлаждении. Эта обработка чаще всего применяется для снятия напряжений, возникающих в отливках в результате усадки при затвердевании, в соединениях и гнутых материалах.

ЗАКАЛИВАНИЕ

представляет собой процедуру, заключающуюся в нагреве стали до температуры на 30-50°С выше Ас3 или Ас1, нагреве при этой температуре и последующем охлаждении со скоростью, достаточно высокой для создания мартенситной или бейнитной структуры.Соответствующая температура закалки обеспечивает получение мелкозернистого аустенита, а после быстрого охлаждения - мелкоигольчатого мартенсита. При нагреве заэвтектоидных сталей при температуре выше Accm образуется крупнозернистый аустенит, который после охлаждения образует крупнозернистый мартенсит. Закаленная сталь характеризуется меньшей прочностью и большей хрупкостью. После нагрева заэвтектоидной стали до температуры выше Ас1 в структуре остается цементит, который является очень твердым компонентом и, если он был предварительно измельчен в результате пластической обработки и разупрочняющего отжига, придает стали благоприятные свойства, в частности повышенные стойкость к истиранию.

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ЗАКАЛКА

заключается в нагреве изделия до температуры на 30-50°С выше Ас3, нагреве при этой температуре, охлаждении в ванне с температурой выше температуры начала мартенситного образования (Мс), выдержке в этой ванне до окончания бейнитного превращения, а затем охлаждение любым способом до температуры окружающей среды. Получается бейнитная структура, которая характеризуется более низким напряженным состоянием, большей пластичностью и большей ударной вязкостью, чем структура, полученная после мартенсита отпуска.Отпуск после изотермической закалки не применяют.

ЗАКАЛКА

заключается в нагреве предварительно закаленной стали до температуры ниже Ас1, нагреве ее при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе, в масле или воде. Охлаждение в масле и воде применяют для сталей, чувствительных к хрупкости отпуска. Напряжения, создаваемые интенсивным охлаждением, снимаются дополнительным нагревом при температуре 200-300°С

низкий отпуск
при температурах 150 - 250°С, применяется для снижения закалочных напряжений при сохранении высокой твердости.

средний отпуск
в интервале температур 250 - 500°С, применяется для обеспечения высокой прочности и эластичности при сохранении достаточной ударной вязкости и пластичности.

высокий отпуск
в интервале температур 500 - Ас1 применяют для значительного снижения твердости и получения хороших пластических свойств.

ТЕПЛОВАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ

представляет собой комбинированную обработку от средней до высокой закалки и отпуска.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ

предполагает нагрев стали до температуры выше предела растворимости компонентов для обеспечения однородного твердого раствора, а затем ее охлаждение для сохранения растворенного компонента в растворе. Полученная структура пересыщенного твердого раствора неустойчива и может легко достигать равновесного состояния (выделение карбидов, нитридов и др.). Аустенитные стали чаще всего подвергают пересыщению при температурах 1050 - 1150 °С с охлаждением в воде, что приводит к незначительному снижению прочностных свойств и улучшению пластических свойств.Однако прежде всего повышенная коррозионная стойкость, в частности межкристаллитная коррозия, достигается за счет удержания карбидов в твердом растворе, что приводит к однородной аустенитной структуре.

УГЛЕРОД

— процесс, основанный на обогащении углеродом поверхностных слоев низкоуглеродистых сталей. Это обеспечивает твердый и устойчивый к истиранию поверхностный слой, сохраняя при этом мягкое и пластичное ядро.

АЗОТИРОВАНИЕ

заключается в насыщении поверхностного слоя стали азотом с целью получения очень твердой и устойчивой к истиранию поверхности.Азотирование делает сталь устойчивой к коррозии. После азотирования термическая обработка уже не применяется.

Методы азотирования:

соляная ванна
процесс заключается в нагревании инструмента до температуры примерно 400°С и погружении его в соляную ванну при температуре 520-570°С примерно на 2 часа. Время азотирования зависит от желаемой толщины азотированного слоя.

газовое азотирование
происходит при температуре 480 - 540°С. в течение 15 - 30 часов.В этом методе мы можем исключить части объекта из процесса, покрыв их медными или никелевыми элементами или покрыв поверхность, которую мы не хотим азотировать, специальной пастой.

ионное азотирование
Термохимический процесс, протекающий в вакууме при 400 - 600°С при введении азотсодержащих газов. Под действием напряжения электрического поля газ переходит в плазменное состояние, а электрически заряженные ионы азота ускоряются по направлению к объекту и прилипают путем диффузии к его поверхности.

Примеры символов состояния термической обработки:
Отжиг

КОД

СОСТОЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

+ А мягкий отжиг

+ АС для получения сфероидальных карбидов

+ В перенасыщение

+ С холодная закалка

+ Cnnn холодного отверждения с минимальной прочностью на растяжение Nnn [Н/мм2]

+ CR холоднокатаный

+ УВ горячекатаная, затем холоднокатаная

+ ЛК поверхностно-упрочненные, катаные или холоднотянутые

+ М термомеханически прокатанный, термопластическая обработка

+ N нормализованный или катаный нормализованный

+ Q закалка и отпуск

+ С Холодная нарезка

+ У необработанный

, чтобы избежать путаницы с другими символами, вы можете использовать букву T в качестве символа, предшествующего, например.+ ТП

.
Аустенит - www

Аустенит - структурный компонент железоуглеродистых сплавов ^[1], твердый раствор одного или нескольких элементов в Fe _γ ^[2]. Его название происходит от имени английского металлурга Уильяма Ч. Робертс-Остен (1843–1902).

Общая информация
Рис. 1. Кристаллическая решетка аустенита
Первоначально аустенит определялся как твердый раствор внедрения углерода в железе γ. Действующий стандарт распространил это понятие на все растворенные в нем элементы: ^[1] ^[2].Он встречается в пристеночно-центрированной регулярной структуре (A1) ^[3] (см. рис. 1). Обладает большей растворимостью элементов, чем феррит. При температуре 1148 °С максимально может раствориться 2,11 % С ^[4]. Это исходная фаза для получения других структур (например, перлита, бейнита, мартенсита). Это парамагнетик. Не является стабильной фазой при температуре окружающей среды ^[1] без легирующих добавок. В некоторых литературных исследованиях концепция аустенита начинает появляться как высокотемпературная фаза сплавов, отличных от только Fe-C (например,стопы с памятью формы).

В отличие от ферромагнитных сталей с ферритной, феррито-перлитной и мартенситной структурой аустенитная сталь является парамагнитной (относительная магнитная проницаемость ок. 1) и не притягивается магнитами ^[5].

Превращения на границах области термодинамической устойчивости

Пределы долговечности аустенита (растворы углерода в γ-Fe) следующие:

Нагрев аустенита, содержащего:

менее 0,17 % С приводит к нижней границе области двухфазного сосуществования аустенита с ферритом (при температуре, зависящей от содержания углерода) и началу превращения в феррит, а затем в феррит и жидкость (температура 1495°С до исчезновения аустенита)

более 0,17 % С, но менее 0,53 % С приводит к нижней границе области двухфазного сосуществования аустенита с жидкостью (температура в зависимости от содержания углерода) и к началу плавления, а затем, при температуре 1495°С, до превращения остатка аустенита в феррит и жидкость

более 0,53 % C приводит к нижней границе двухфазной области сосуществования аустенита и жидкости (температура зависит от содержания углерода) и началу плавления, которое заканчивается на линии ликвидуса ^[6] ^[7].

Охлаждение аустенита, содержащего:

менее 0,77 % С (доэвтектоидная сталь) приводит к инициированию аллотропного превращения в феррит (при температуре, зависящей от состава), а после достижения температуры 727 °С - к распаду остатка аустенита на перлит

более 0,77 % С (заэвтектоидная сталь) приводит к состоянию насыщения углеродом (при температуре, зависящей от состава) и началу кристаллизации более углеродосодержащей фазы - цементита, а после достижения температуры 727 °С к распаду остатка аустенита на перлит ^[6] ^[7].

Раскрытие первичных аустенитных зерен

Под первичным аустенитом понимают аустенит, присутствующий в стали после завершения отжига непосредственно перед началом охлаждения и аллотропного превращения. В технологиях пластической обработки и термической обработки большое значение имеет размер первичных аустенитных зерен. Мелкозернистые стали позволяют использовать более высокую конечную температуру горячей обработки давлением и более широкий диапазон температур аустенизации при закалке.Мелкозернистая структура также улучшает механические свойства нормализованных, закаленных и отпущенных сталей. Вскрытие первичных аустенитных зерен в сталях со структурой, отличной от аустенитной, с целью определения их размера может производиться несколькими методами:

науглероживанием

методом окисления

методом ферритовой или цементитной сетки

методом травления ^[8].

Метод науглероживания

В малоуглеродистой стали в твердой среде с последующим контролируемым охлаждением возможно наблюдение металлографического наблюдения цементитной сетки на границах зерен первичного аустенита в науглероженном слое, травленном ниталом или основным пикратом натрия ^[8] .

Метод окисления

Наблюдение за ферритной сеткой, образующейся на границах зерен первичного аустенита, проводят в результате обезуглероживания участков границ зерен при аустенитизации эвтектоидной стали в окислительной атмосфере и последующем охлаждении в воде, масле или воздухе ^[8].

Метод ферритовой или цементитной сетки

Используется для наблюдения за первичным аустенитным зерном в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях, т.к. феррит/цементит выделяется в виде сетки при соответствующем охлаждении на границах аустенитных зерен (зависит от концентрации углерода в стали) ^{[ 8]}.

Метод травления

Изготавливается раствором пикриновой и соляной кислот в этиловом спирте, что позволяет наблюдать первичные аустенитные зерна в сталях, в основном легированных, закаленных до мартенсита. Для более четкого травления границ зерен первичного аустенита некоторые стали следует отпускать при температуре около 450°С ^[8].

Превращения при нагреве и охлаждении в аустенитной области
Рысь.3. Схема диаграммы CTPi нелегированной стали с учетом диапазона существования нескольких фаз. Рис. 4. Принципиальная диаграмма ХТП для стали с тремя различными скоростями охлаждения и диапазонами существования феррита, перлита, бейнита и мартенсита.

Основная статья: Аустенизация.

Образование аустенита в нелегированных сталях

Аустенит образуется в результате эвтектоидного превращения, протекающего при нагреве выше температуры А _с1, а также в результате превращения феррита в доэвтектоидных сталях.Вторичный (вторичный) цементит растворяется в заэвтектоидных сталях после эвтектоидного превращения при нагреве. Зародыши аустенита образуются на межфазных границах ^[9].

Образование аустенита в легированных сталях

В легированных сталях образование аустенита требует дальней диффузии углерода и легирующих элементов. Следует помнить, что карбиды некоторых сплавов имеют очень прочные атомные связи и их растворение в растворе требует применения соответственно более высоких температур.Труднее всего растворяются карбиды титана, ванадия и ниобия. Первым растворяется цементит ^[9].

Кинетика превращения переохлажденного аустенита

Основная статья: Закалка.

Кинетика превращения переохлажденного аустенита может быть представлена на диаграммах CTP ( C as - T температура - P кожа). Если данное превращение происходит в изотермических условиях, оно отображается на диаграмме CTPi (см.3). Когда изменения происходят в условиях непрерывного охлаждения, они представлены на диаграмме CTPc (см. рис. 4). В связи с важностью роли диффузии в превращениях аустенита выделяют три основные группы:

диффузионное превращение (например, выделение феррита, перлитное превращение) - происходит при низкой скорости охлаждения

косвенное превращение (например, бейнитное превращение) - происходит при умеренной скорости охлаждения

бездиффузионное превращение (напр.мартенситное превращение) - имеет место в случае высокой скорости охлаждения, препятствующей дальнодействующим диффузионным процессам ^[10].

Стабилизация аустенита

Мартенситное превращение в стали атермическое и необратимое. Пластины мартенсита, которые зарождаются при данной температуре, растут до тех пор, пока не столкнутся с границами зерен или другими пластинами. Увеличение времени выдержки при данной температуре не вызывает зарождения новых бляшек или дальнейшего роста существующих.Этот процесс, в свою очередь, делает аустенит более устойчивым к дальнейшему превращению. Эффект называется стабилизацией аустенита, и это связано с изотермической выносливостью. Исследования показали, что удаление междоузельных элементов (углерод, азот) устраняет эффект стабилизации. В таких сталях мартенситное превращение и рост мартенситных игл могут происходить изотермически.

Явление стабилизации аустенита вызывает затруднения в случае сталей, температура которых M _s близка к температуре окружающей среды.При этом после закалки остается значительное количество непрореагировавшего аустенита. Превращение аустенита может быть завершено дополнительным переохлаждением, величина которого увеличивается с увеличением длины изотермического сопротивления. Остаточный аустенит можно преобразовать, подвергнув материал обработке, называемой замораживанием.

Примером материала, не проявляющего явления стабилизации аустенита, является Maraging ^[11] с низким содержанием промежуточных элементов.

Аустенитный сплав
Рысь.5. Влияние добавки хрома на диапазон фазовой стойкости:
__ Диапазон феррита
__ Диапазон присутствия феррита δ
__ Диапазон аустенита
__ Диапазон жидкости
Аустенит не является стабильной фазой при температуре окружающей среды. Этот факт можно изменить, добавив соответствующие легирующие элементы. Легирующие элементы, образующие твердые растворы в решетке аустенита, влияют на диапазон его термодинамической стойкости, а также на размер и форму зерен образующихся фаз. Некоторые элементы (напр.Ni, Mn, Co) расширяют или открывают область стойкости аустенита, другие (например, Cr, W, Mo, V, Ti) сужают этот диапазон ^[12].

Остаточный аустенит

Остаточный аустенит - это остаток аустенита в сплавах Fe-C, который при мартенситном превращении не претерпел фазового перехода из-за возникающих в материале сжимающих напряжений. Количество остаточного аустенита зависит от температур начала М _с и окончания мартенситного превращения М _f.Чем ниже эти температуры, тем больше возникают напряжения и, следовательно, увеличивается количество остаточного аустенита ^[13]. Польский стандарт определяет остаточный аустенит как непреобразованный аустенит, остающийся при температуре окружающей среды после закалки, ^[2].

Примеры

Сноски

↑ ^a ^b ^c Pacyna 2005 ↓, стр. 163.

↑ ^а ^б ^в Стандарт ПН-ЕН 10052: 1999. Глоссарий терминов по термической обработке ферросплавов . 1999-09-24.

↑ Pacyna 2005 ↓, стр. 106.

↑ Pacyna 2005 ↓, стр. 155.

↑ Добжанский Л.А.: Основы материаловедения и металлургии . Варшава: WNT, 2003, стр.?. ISBN 83-204-2793-2.

↑ ^а ^б ^в 90 210 90 104 Металлургия. Материалы для лабораторных занятий 90 105. Джоанна Гучиньска (ред.). Гданьск: Издательство Гданьского технологического университета, 1995.

↑ ^a ^b ^c 90 210 Сплавы железа с углеродом. В: Валенты Ясински: Лекции по материаловедению . 2003, стр. 56-58. [по состоянию на 17 марта 2011 г.].

↑ ^a ^b ^c ^d ^e Добжанский Л.А.: Основы материаловедения и металлургии 90 105. Варшава: WNT, 2003, стр. 259-260. ISBN 83-204-2793-2.

↑ ^а ^б Пацина 2005 ↓, с.175.

↑ Pacyna 2005 ↓, стр. 182–183.

↑ Kędzierski Z .: Фазовые переходы в конденсированных системах . Краков: UWND AGH, 2003, стр. 274-276. ISBN 83-88408-75-5.

↑ Технологическая энциклопедия - Металлургия . Катовице: Изд-во "Шлёнск", 1978, стр. 25. ( pol. )

↑ Hetmańczyk M.: Основы материаловедения . Гливице: Издательство Силезского технологического университета, 1996. ISBN 83-85718-12-5.

Библиография

Лешек Адам Добжански: Основы материаловедения и металловедения . Варшава: WNT, 2003. ISBN 83-204-2793-2.

Ежи Пачина: Металловедение. Избранные выпуски 90 105. Краков: UWND AGH, 2005. ISBN 83-89388-93-6.

.
Что такое аустенит?

Термическая обработка стали является сильнейшим механизмом воздействия на ее структуру и свойства. Он основан на модификации кристаллических решеток в зависимости от температурной игры. При различных условиях в сплаве железа с углеродом могут присутствовать железо, углерод, перлит, цементит и аустенит. Последний играет важную роль во всех термических превращениях стали.

Определение

Сталь - сплав железа с углеродом, содержание углерода в котором теоретически составляет до 2,14%, но технологическое применение не содержит более 1,3%.Соответственно, все структуры, которые образуются в нем под влиянием внешних воздействий, также являются видами сплавов.

Теория представляет их существование в четырех разновидностях: проникающий твердый раствор, твердый раствор исключения, механическая зерновая смесь или химическое соединение.

Аустенит представляет собой надежное решение для проникновения атомов углерода в кубическую кристаллическую решетку железа с центрированием стенки, называемую γ. Атом углерода введен в полость решетки γ-железа.Его размеры превышают соответствующие поры между атомами Fe, что объясняет ограниченность их прохождения через «стенки» базовой структуры. Образуется в процессах термических превращений феррита и перлита, при повышении температуры выше 727 °С.

Диаграмма сплавов железа и углерода

Диаграмма, называемая диаграммой состояния железо-цементит, построенная экспериментально, представляет собой наглядный список всех возможных вариантов трансформации стали и чугуна. Конкретные значения температуры для определенного количества углерода в сплаве создают критические точки, в которых происходят значительные структурные изменения в процессах нагрева или охлаждения, а также создают критические линии.

Линия GSE, содержащая точки Ac ₃ и Ac _m, отображает уровень растворимости углерода по мере увеличения уровня тепла.

Table of carbon solubility in austenite as a function of temperature

Temperature, ° C

900

850

727

900

Exemplary solubility of C in austenite,%

0.2

0.5

0.8

1.3

2.14

Features of education

Austenite это структура, которая образуется при нагревании стали.После достижения критической температуры перлит и феррит образуют единое вещество.

Варианты нагрева:

Равномерный, до нужного значения, короткое воздействие, охлаждение. В зависимости от свойств сплава аустенит может формироваться полностью или частично.

Медленное повышение температуры, длительный период поддержания достигнутого уровня нагрева для получения чистого аустенита.

Свойства полученного нагретого материала, а также того, что произойдет в результате охлаждения.Многое зависит от достигнутого уровня нагрева. Важно не перегреть и не разделить.

Микроструктура и свойства

Каждой из фаз характерна железная и углеродистая сталь, присущая решетчатой и зернистой структуре. Структура аустенита пластинчатая, имеет игольчатую и хлопьевидную форму. При полном растворении углерода в γ-железе зерна светлые, без темных включений цементита.

Твердость 170-220 HB. Теплопроводность и электропроводность на порядок ниже, чем у феррита.Магнитные свойства отсутствуют.

Варианты охлаждения и его скорости приводят к образованию различных модификаций «холодного» состояния: мартенсита, бейнита, троостита, сорбита, перлита. Они имеют схожую игольчатую структуру, но отличаются дисперсностью частиц, размером зерен и частицами цементита.

Влияние охлаждения на аустенит

Распад аустенита происходит в одних и тех же критических точках. Его эффективность зависит от следующих факторов:

Скорость охлаждения.Влияет на характер углеродистых включений, формирование зерен, формирование конечной микроструктуры и ее свойства. Зависит от среды, используемой в качестве охлаждающей жидкости.

Наличие изотермической составляющей на одном из элементов стадии тления - при понижении температуры до определенного температурного уровня поддерживается стабильное тепло в течение определенного периода времени с последующим быстрым охлаждением или происходит с нагревательным устройством (печью ).

Таким способом выделяют непрерывное и изотермическое превращения аустенита.

Характеристики характера превращений. График

С-образный график, отображающий знак изменения микроструктуры металла за период времени в зависимости от степени изменения температуры, представляет собой диаграмму превращения аустенита. Фактическое охлаждение является непрерывным. Возможны только определенные фазы принудительного сохранения тепла. График описывает изотермические условия.

Форма может быть диффузной и диффузной.

Со стандартными коэффициентами плавления Аустенитное зерно изменяется путем диффузии.В зоне термодинамической неустойчивости атомы начинают двигаться друг с другом. Те, кто не успевает проникнуть в железную решетку, образуют цементные включения. Они связаны соседними углеродными частицами, высвобождающимися из их кристаллов. Цементит образуется на границах распадающихся зерен. Очищенные кристаллы феррита образуют соответствующие пластины. Образуется дисперсная структура – смесь зерен, размер и концентрация которых зависят от скорости охлаждения и содержания углерода в расплаве.Образуются также перлит и его промежуточные фазы: сорбит, троостит, бейнит.

При высоких скоростях снижения температуры Распад аустенита не диффузионный. Существуют сложные кристаллические искажения, при которых все атомы одновременно смещаются в плоскости, не меняя своего положения. Отсутствие диффузии способствует образованию мартенсита.

Влияние закалки на характеристики распада аустенита. Martensit

Закалка – вид термической обработки, суть которой заключается в быстром нагреве до высоких температур выше критических точек Ас ₃ и Ас _м с последующим быстрым охлаждением.Если температура воды падает со скоростью более 200 °С в секунду, образуется устойчивая игольчатая фаза, называемая мартенситом.

Это пересыщенный твердый раствор с проникновением углерода в железо посредством кристаллической решетки α-типа. Из-за сильного смещения атомов он искажается и образует четырехугольную сетку, что и является причиной упрочнения. Сформированная структура имеет больший объем. В результате кристаллы, ограниченные плоскостью, сжимаются и образуются игольчатые пластинки.

Мартенсит - прочный и очень твердый (700-750 HB). Образуется только в результате быстрого отверждения.

Закалка. Диффузионные сооружения

Аустенит – это образование, из которого искусственно получают бейнит, троостит, сорбит и перлит. Если закалочное охлаждение происходит с меньшей скоростью, то происходят диффузионные превращения, механизм которых описан выше.

Троостит представляет собой перлит, характеризующийся высокой степенью дисперсности.Создается при перепаде температуры 100°С в секунду. По всей плоскости распределено большое количество мелких зерен феррита и цементита. «Закаленный» характеризуется пластинчатой формой цементита, а троостит, полученный в результате последующего выпуска, имеет зернистую визуализацию. Твердость 600-650 HB.

Бейнит представляет собой промежуточную фазу, которая представляет собой еще более дисперсную смесь кристаллов высокоуглеродистого феррита и цементита. По своим механическим и технологическим свойствам он уступает мартенситу, но превосходит троян.Образуются в интервалах температур, где диффузия невозможна, а силы сжатия и смещения кристаллической структуры для перехода в мартенситную структуру недостаточны.

Сорбитол - крупноформатная игольчатая разновидность перлита, охлаждаемая со скоростью 10°С в секунду. По механическим свойствам занимают промежуточное положение между перлитом и трооститом.

Перлит - совокупность зерен феррита и цементита, которые могут быть зернистыми или пластинчатыми.Образуется в результате плавного распада аустенита со скоростью охлаждения 1°С в секунду.

Бейтит и троостит более тесно связаны с закалочными структурами, тогда как сорбит и перлит могут образовываться еще при закалке, отжиге и нормализации, свойства которых определяют форму зерен и их размер.

Влияние отжига на характеристики распада аустенита

Практически все виды отжига и нормализации основаны на взаимном превращении аустенита. Для доутектоидных сталей применяют полный и неполный отжиг.Детали нагревают в печи выше критических точек Ac ₃ и Ac ₁ соответственно. Первый тип характеризуется длительным периодом выдержки, обеспечивающим полное превращение: феррит-аустенит и перлит-аустенит. Затем происходит медленное охлаждение заготовок в печи. Представляет собой мелкодисперсную смесь феррита и перлита, без внутренних, пластических и сильных напряжений. Неполный отжиг менее энергозатратен, он лишь изменяет структуру перлита, оставляя феррит практически неизменным.Нормализация подразумевает более быструю скорость снижения температуры, но более грубую и менее пластичную структуру на выходе. В случае стальных сплавов с содержанием углерода от 0,8 до 1,3 % охлаждение в условиях нормализации приводит к распаду в направлении: аустенит-перлит и аустенит-цементит.

Другим видом термической обработки, основанным на структурных превращениях, является гомогенизация. Действительно для крупных деталей. Это означает, что абсолютное аустенитное крупнозернистое состояние достигается при температуре 1000-1200°С и выдержке в печи до 15 часов.Изотермические процессы продолжают медленно охлаждаться, что способствует выравниванию металлоконструкций.

Изотермический отжиг

Каждый из следующих способов воздействия на металл для простоты понимания считается изотермическим превращением аустенита. Однако каждый из них имеет определенные характеристики только на определенном этапе. На самом деле изменения происходят при постоянном уменьшении тепла, от скорости которого и зависит результат.

Один из наиболее близких к идеальным условиям методов, изотермический отжиг.Суть его также в нагреве и старении до полного распада всех структур на аустенит. Охлаждение происходит в несколько этапов, что способствует более медленному, длительному и термически стабильному его разложению.

Резкое падение температуры до значения на 100˚С ниже точки Ac ₁.

Принудительное сохранение полученного значения (помещение в печь) на длительное время до окончания ферритно-перлитной фазы

Охлаждение в неподвижном воздухе.

Метод применим к легированным сталям, характеризующимся наличием остаточного аустенита в охлажденном состоянии.

Твердые аустениты и аустенитные стали

Иногда возможен неполный распад при наличии остаточного аустенита. Это может произойти в следующих ситуациях:

Слишком быстрое охлаждение при отсутствии полных распадов. Это структурный компонент бейнита или мартенсита.

Высокоуглеродистая или низколегированная сталь, для которой процессы диффузного аустенитного превращения затруднены.Это требует специальных методов термообработки, таких как гомогенизация или изотермический отжиг.

Для высоколегированных - нет процессов описанных превращений. Легирование стали никелем, марганцем, хромом способствует образованию аустенита как основной твердой структуры, не требующей дополнительных воздействий. Аустенитные стали отличаются высокой прочностью, коррозионной стойкостью и жаростойкостью, жаростойкостью и стойкостью к жестким условиям эксплуатации.

Аустенит - структура, без которой невозможен любой высокотемпературный нагрев стали, который участвует практически во всех способах термической обработки для улучшения механических и технологических свойств.
.
Смотрите также

Как сделать опалубку для фундамента

Размер посудомойки

Как обрезать пальму

Нужен ли очиститель воздуха в квартире

Роза пачули энциклопедия роз

Ткань для подушек перьевых

Расшифровка обозначения кабеля

Как установить бордюр

Как клеить панели на стену

Автоматика для водоснабжения из скважины

Эпоксидная смола токсичность

Строительство

Метастабильная схема	железо - цементит		Стабильная система	железо - углерод
Товар	концентрация углерода	при темп.	Товар	концентрация углерода	при температуре
А	0% С	1538°С	А	0% С	1538°С
Н	0,09% С	1495°С	Х	0,09% С	1495°С
Д	0,17% С	1495°С	Дж	0,17% С	1495°С
Б	0,53% С	1495°С	Б	0,53% С	1495°С
Н	0% С	1394°С	Н	0% С	1394°С
Д	6,67% С	1227°С	Д '	∞ (?)% С	∞(?)°С
С	4,3% С	1148°С	С '	4,26% С	1154°С
Е	2,11% С	1148°С	Е '	2,08% С	1154°С
Ф	6,67% С	1148°С	Ф '	6,67% С	1154°С
Г	0% С	912°С	Г	0% С	912°С
М	0,0168% С	770°С	М	0,0168% С	770°С
О	0,45% С	770°С	О	0,45% С	770°С
П	0,0218% С	727°С	П '	0,0205% С	738°С
С	0,77% С	727°С	С '	0,68% С	738°С
К	6,67% С	727°С	К '	6,67% С	738°С
К	0,008% С	20°С	В	0,008% С	20°С

Строка	Физическое состояние	Трансформация	Описание
АВ	Ликвидус	Начало выделения α (δ) фазы	Соответствует различной концентрации углерода в жидкой фазе из-за выделения α (δ) фазы
БК	Ликвидус	Начало секреции фазы γ	Соответствует различной концентрации углерода в жидкой фазе из-за выделения фазы γ
CD	Ликвидус	Начало отделения первичного цементита от жидкого раствора	Соответствует различной концентрации углерода в жидкой фазе из-за осаждения цементита
АХ	Солидус	Конец затвердевания α (δ) фазы	Соответствует различной концентрации углерода в кристаллах фазы α (δ)
ХДБ	Линия перитектического преобразования		жидкость (B) + раствор α (δ) (H) ОХЛАЖДЕНИЕ / НАГРЕВ раствор γ (J)
JE	Солидус	Конец затвердевания γ-фазы	Соответствует концентрации углерода в кристаллах раствора γ
ЕСФ	Линия преобразования эвтектики		жидкость (C) ОХЛАЖДЕНИЕ / НАГРЕВ γ раствор (E) + цементит (F)
ХН		Начало аллотропного превращения раствора α (δ) в результате образования кристаллов раствора γ
ЮН		Конец превращения раствора α (δ) в раствор γ	Соответствует переменной концентрации углерода в растворе γ в результате превращения α (δ) в γ и γ в α (δ)
ЕС		Начало осаждения вторичного цементита в твердом растворе	Соответствует различной концентрации углерода в растворе γ
ГОС		Начало аллотропного превращения γ-раствора в α-раствор	Соответствует различной концентрации углерода в растворе γ из-за образования кристаллов раствора α
МО	Линия магнитного преобразования		парамагнитный раствор ОХЛАЖДЕНИЕ / ТЕПЛО α раствор ферромагнитный
НПП		Конец аллотропного преобразования γ-раствора в α-раствор	Соответствует различной концентрации углерода в растворе α
ПСК	Эвтектоидная линия		γ (S) раствор ОХЛАЖДЕНИЕ / НАГРЕВ α (P) раствор + цементит (K)
ПК		Третичный цементит начинает отделяться	Соответствует различной концентрации углерода в растворе α

Таблица растворимости угля при аустенитной температуре
температура tmax	900	850	727	900	1147
Est C растворимость, % аустенита	0.2	0,5	0,8	1,3	2,14

КОД	СОСТОЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
+ А	мягкий отжиг
+ АС	для получения сфероидальных карбидов
+ В	перенасыщение
+ С	холодная закалка
+ Cnnn	холодного отверждения с минимальной прочностью на растяжение Nnn [Н/мм2]
+ CR	холоднокатаный
+ УВ	горячекатаная, затем холоднокатаная
+ ЛК	поверхностно-упрочненные, катаные или холоднотянутые
+ М	термомеханически прокатанный, термопластическая обработка
+ N	нормализованный или катаный нормализованный
+ Q	закалка и отпуск
+ С	Холодная нарезка
+ У	необработанный

	, чтобы избежать путаницы с другими символами, вы можете использовать букву T в качестве символа, предшествующего, например.+ ТП

Table of carbon solubility in austenite as a function of temperature
Temperature, ° C	900	850	727	900
Exemplary solubility of C in austenite,%	0.2	0.5	0.8	1.3	2.14

Наши регионы

Аустенит определение

Аустенит

Как увидеть аустенит?