פלדה היפואוקטואידית: מבנה, מאפיינים, ייצור ויישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

השימוש בפלדות פחמן נפוץ בבנייה ובתעשייה. לקבוצה של ברזל טכני כביכול יתרונות רבים המובילים לביצועים מוגברים של מוצרים ומבנים סופיים. יחד עם המאפיינים האופטימליים של חוזק ועמידות בפני מתח, סגסוגות אלו נבדלות גם בתכונות דינמיות גמישות. במיוחד, פלדה hypoeutectoid, המכילה גם אחוז ניכר של תערובות פחמן, מוערכת בשל משיכותה הגבוהה. אבל זה לא כל היתרונות של מגוון זה של ברזל בעל חוזק גבוה.

מידע כללי על הסגסוגת

תכונה ייחודית של פלדה היא נוכחותם של זיהומים סגסוגים מיוחדים ופחמן במבנה. למעשה, הסגסוגת ההיפואוקטואידית נקבעת על פי תכולת הפחמן. כאן חשוב להבחין בין פלדות אוטקטואידיות ו-ledeburite קלאסיות, שיש להן הרבה מן המשותף למגוון המתואר של ברזל טכני. אם ניקח בחשבון את המחלקה המבנית של פלדה, אז הסגסוגת ההיפואווטקטואידית תתייחס לאוטקטואידים, אך מכילה פריטים סגסוגים ופרליטים. ההבדל המהותי מהיפראווטקטואידים הוא רמת הפחמן מתחת ל-0.8%. חורג מזהאינדיקטור מאפשר לנו לסווג פלדה כאוטקטואידים מן המניין. בדרך כלשהי, ההיפך מה-hypoeutectoid הוא הפלדה ההיפראווטקטואידית, שמכילה בנוסף לפרליט גם זיהומים משניים של קרבידים. לפיכך, ישנם שני גורמים עיקריים המאפשרים להבחין בסגסוגות hypoeutectoid מהקבוצה הכללית של eutectoids. ראשית, מדובר בתכולת פחמן קטנה יחסית, ושנית, מדובר בסט מיוחד של זיהומים, שבסיסו הוא פריט.

טכנולוגיית ייצור

התהליך הטכנולוגי הכללי לייצור פלדה hypoeutectoid דומה לייצור של סגסוגות אחרות. כלומר, משתמשים בערך באותן טכניקות, אבל בתצורות שונות. פלדה Hypoeutectoid דורשת תשומת לב מיוחדת במונחים של השגת המבנה הספציפי שלה. לשם כך, נעשה שימוש בטכנולוגיה כדי להבטיח את פירוק האוסטניט על רקע הקירור. בתורו, אוסטניט היא תערובת משולבת, הכוללת את אותו פריט ופרליט. על ידי ויסות עוצמת החימום והקירור, טכנולוגים יכולים לשלוט בפיזור של תוסף זה, שבסופו של דבר משפיע על היווצרות של איכויות ביצוע מסוימות של החומר.

עם זאת, הפחמן שמספק הפרלייט נשאר זהה. למרות שחישול לאחר מכן עשוי לתקן את היווצרות המיקרו-מבנה, תכולת הפחמן תהיה בטווח של 0.8%. שלב חובה בתהליך היווצרות מבנה פלדה הוא נורמליזציה. הליך זה נדרש עבור אופטימיזציה חלקית של דגנים של אותואוסטניט. במילים אחרות, חלקיקי פריט ופרליט מצטמצמים לגדלים אופטימליים, מה שמשפר עוד יותר את הביצועים הטכניים והפיזיים של הפלדה. זהו תהליך מורכב שבו תלוי רבות באיכות ויסות החימום. אם חריגה ממשטר הטמפרטורות, אזי בהחלט עשוי להיווצר השפעה הפוכה - עלייה בגרגרי אוסטניט.

חישול פלדה

השימוש במספר שיטות חישול מתורגל. יש הבדל מהותי בין טכניקות חישול מלא לחלקי. במקרה הראשון, האוסטניט מחומם באופן אינטנסיבי לטמפרטורה קריטית, ולאחר מכן מתבצעת נורמליזציה באמצעות קירור. זה המקום שבו מתרחש פירוק האוסטניט. ככלל, חישול מלא של פלדות מתבצע במצב של 700-800 מעלות צלזיוס. טיפול בחום ברמה זו רק מפעיל את תהליכי הריקבון של יסודות פריט. ניתן גם להתאים את קצב הקירור, למשל, אנשי התנור יכולים להפעיל את דלת החדר על ידי סגירה או פתיחה. הדגמים העדכניים ביותר של תנורים איזותרמיים במצב אוטומטי יכולים לבצע קירור איטי בהתאם לתוכנית נתונה.

לגבי חישול לא שלם, הוא מיוצר על ידי חימום בטמפרטורה של מעל 800 מעלות צלזיוס. עם זאת, יש מגבלות חמורות על זמן החזקת אפקט הטמפרטורה הקריטי. מסיבה זו מתרחש חישול לא שלם, וכתוצאה מכך הפריט אינו נעלם. כתוצאה מכך, חסרונות רבים במבנה החומר העתידי אינם מתבטלים. למה חישול כזה של פלדות נחוץ אם זה לא משפר את הפיזיקהאיכות? למעשה, זהו טיפול חום לא שלם המאפשר לשמור על מבנה רך. ייתכן שחומר הקצה לא יידרש בכל יישום ספציפי לפלדות פחמן כשלעצמן, אך יאפשר עיבוד קל. הסגסוגת הפרו-אווטקטואידית הרכה קלה לחיתוך וייצור זול יותר.

נורמליזציה של סגסוגת

לאחר הירי מגיע תור ההליכים של טיפול בחום מוגבר. יש פעולות של נורמליזציה וחימום. בשני המקרים, אנחנו מדברים על השפעה תרמית על חומר העבודה, שבו הטמפרטורה יכולה לעלות על 1000 מעלות צלזיוס. אבל כשלעצמה, הנורמליזציה של פלדות hypoeutectoid מתרחשת לאחר השלמת טיפול בחום. בשלב זה מתחיל הקירור בתנאי אוויר דומם, במהלכו מתבצעת חשיפה עד להיווצרות מוחלטת של אוסטניט עדין. כלומר, חימום הוא סוג של פעולת הכנה לפני הבאת הסגסוגת למצב מנורמל. אם אנחנו מדברים על שינויים מבניים ספציפיים, אז לרוב הם מתבטאים בירידה בגודל של פריט ופרליט, כמו גם בעלייה בקשיות שלהם. איכויות החוזק של החלקיקים גדלות בהשוואה לאלו המושגות על ידי הליכי חישול.

לאחר נורמליזציה, הליך חימום נוסף בחשיפה ארוכה עשוי להופיע. לאחר מכן מקורר את חומר העבודה, וניתן לבצע שלב זה בדרכים שונות. הפלדה ההיפואוקטואידית הסופית מתקבלת באוויר או בפניםתנורים בקירור איטי. כפי שמראה בפועל, הסגסוגת האיכותית ביותר נוצרת באמצעות הטכנולוגיה המלאה של נורמליזציה.

השפעת הטמפרטורה על מבנה הסגסוגת

התערבות הטמפרטורה בתהליך היווצרות מבנה הפלדה מתחילה מרגע הפיכת מסת הפריט-צמנטיט לאוסטניט. במילים אחרות, פרלייט עובר למצב של תערובת פונקציונלית, אשר בחלקה הופכת לבסיס להיווצרות פלדה בעלת חוזק גבוה. בשלב הבא של הטיפול התרמי, הפלדה המוקשה נפטרת מעודפי פריט. כפי שכבר צוין, זה לא תמיד מסולק לחלוטין, כמו במקרה של חישול לא שלם. אבל הסגסוגת ההיפואווטקטואידית הקלאסית עדיין כרוכה בביטול המרכיב האוסטניט הזה. בשלב הבא, ההרכב הקיים כבר עבר אופטימיזציה עם ציפייה ליצירת מבנה מותאם. כלומר, יש ירידה בחלקיקים של הסגסוגת עם רכישת תכונות חוזק מוגברות.

ניתן לבצע טרנספורמציה איזותרמית עם תערובת מקוררת-על של אוסטניטים במצבים שונים ורמת הטמפרטורה היא רק אחד מהפרמטרים שנשלטים על ידי הטכנולוג. מרווחי שיא של חשיפה תרמית, קצב קירור וכו' משתנים אף הם. בהתאם למצב הנורמליזציה הנבחר, מתקבלת פלדה מוקשה עם מאפיינים טכניים ופיזיקליים מסוימים. בשלב זה ניתן גם לקבוע מאפיינים תפעוליים מיוחדים. דוגמה בולטת היא סגסוגת בעלת מבנה רך, המתקבלת במטרה לעיבוד נוסף יעיל. אבל לרובהיצרנים עדיין מתמקדים בצרכי הצרכן הסופי ובדרישותיו לאיכויות הטכניות והתפעוליות העיקריות של המתכת.

מבנה של פלדה

מצב הנורמליזציה בטמפרטורה של 700 מעלות צלזיוס גורם להיווצרות מבנה בו יהוו גרגרי הפריטים והפרליטים את הבסיס. אגב, לפלדות היפראווטקטואידיות יש צמנטיט במבנה שלהן במקום פריט. בטמפרטורת החדר, במצב רגיל, התוכן של פריט עודף מצוין גם הוא, אם כי חלק זה מצטמצם ככל שהפחמן עולה. חשוב להדגיש שמבנה הפלדה תלוי במידה מועטה בתכולת הפחמן. זה כמעט אינו משפיע על התנהגות המרכיבים העיקריים במהלך אותו חימום, וכמעט כולו מרוכז בפרליט. למעשה, ניתן להשתמש בפרליט כדי לקבוע את רמת תכולת תערובת הפחמן - ככלל, זהו ערך לא משמעותי.

ניואנס מבני נוסף הוא גם מעניין. העובדה היא שלחלקיקי פרלייט ופריט יש את אותו משקל סגולי. זה אומר שלפי הכמות של אחד מהרכיבים האלה במסה הכוללת, אתה יכול לגלות מה השטח הכולל שהוא תופס. לפיכך, משטחי מיקרו-חתך נלמדים. בהתאם למצב בו חומם הפלדה ההיפואווטקטואידית, נוצרים גם הפרמטרים השבריים של חלקיקי אוסטניט. אבל זה קורה כמעט בפורמט אינדיבידואלי עם היווצרות של ערכים ייחודיים - דבר נוסף הוא שהגבולות עבור אינדיקטורים שונים נשארים סטנדרטיים.

מאפיינים של פלדה hypoeutectoid

המתכת הזו שייכתלפלדות דלת פחמן, אז אתה לא צריך לצפות לביצועים מיוחדים ממנה. די לומר שמבחינת מאפייני החוזק, סגסוגת זו נחותה משמעותית מהאויטקטואידים. זה נובע מהבדלים במבנה. העובדה היא כי המעמד hypoeutectoid של פלדה עם תוכן של פריטים עודף הוא נחות בחוזק אנלוגים שיש להם cementite בסט המבני. בין היתר מסיבה זו, טכנולוגים ממליצים להשתמש בסגסוגות לתעשיית הבנייה, שבהפקתן בוצעה פעולת השריפה עם עקירת פריטים בצורה מקסימלית.

אם אנחנו מדברים על התכונות החריגות החיוביות של חומר זה, אז הם פלסטיות, עמידות בפני תהליכי הרס ביולוגיים טבעיים וכו'. במקביל, התקשות של פלדות hypoeutectoid יכולה להוסיף מספר איכויות נוספות ל- מַתֶכֶת. לדוגמה, זה יכול להיות גם התנגדות תרמית מוגברת וגם היעדר נטייה לתהליכי קורוזיה, כמו גם מגוון שלם של תכונות הגנה הגלומות בסגסוגות דלות פחמן קונבנציונליות.

אזורי יישום

למרות ירידה קלה בתכונות החוזק עקב העובדה שהמתכת שייכת למחלקת הפלדות הפריטיות, חומר זה נפוץ באזורים שונים. לדוגמה, בהנדסת מכונות משתמשים בחלקים העשויים מפלדות hypoeutectoid. דבר נוסף הוא כי משתמשים בדרגות גבוהות של סגסוגות, בייצורן נעשה שימוש בטכנולוגיות מתקדמות של ירי ונורמליזציה. כמו כן, המבנה של פלדה hypoeutectoid עם תכולת פריט מופחתת הוא דימאפשר שימוש במתכת בייצור מבני בניין. יתר על כן, העלות המשתלמת של כמה ציוני פלדה מסוג זה מאפשרת לך לסמוך על חיסכון משמעותי. לפעמים, בייצור של חומרי בניין ומודול פלדה, חוזק מוגבר אינו נדרש כלל, אך יש צורך בהתנגדות ללבוש וגמישות. במקרים כאלה, השימוש בסגסוגות hypoeutectoid מוצדק.

Production

מפעלים רבים עוסקים בייצור, הכנה וייצור של מתכת hypoeutectoid ברוסיה. לדוגמה, מפעל המתכות הלא-ברזליות של אוראל (UZTSM) מייצר כמה דרגות פלדה מסוג זה בבת אחת, ומציע לצרכן סטים שונים של תכונות טכניות ופיזיות. מפעל הפלדה אוראל מייצר פלדות פריטיות, הכוללות רכיבי סגסוגת איכותיים. בנוסף, זמינים במגוון שינויים מיוחדים בסגסוגת, לרבות מתכות עמידות חום, גבוהות בכרום ונירוסטה.

Metalloinvest יכול להיות גם בייחוד בין היצרנים הגדולים ביותר. במתקני חברה זו מייצרים פלדות מבניות בעלות מבנה hypoeutectoid המיועדות לשימוש בבנייה. כרגע, מפעל הפלדה של המיזם עובד על פי תקנים חדשים, המאפשרים לשפר את נקודת התורפה של סגסוגות פריט - מחוון החוזק. במיוחד פועלים הטכנולוגיים של החברה להגברת גורם עוצמת הלחץ, כדי לייעל את חוזק הפגיעה ועמידות החומר בפני עייפות. זה מאפשר לנו להציע סגסוגות כמעט אוניברסליות.

מסקנה

יש כמה מאפיינים טכניים ותפעוליים של מתכות תעשייתיות ובנייה שנחשבות בסיסיות ומשופרות באופן קבוע. עם זאת, ככל שהעיצובים והתהליכים הטכנולוגיים הופכים מורכבים יותר, עולות גם דרישות חדשות לבסיס האלמנטים. בהקשר זה, פלדה hypoeutectoid מתבטאת בבירור, שבה מרוכזות איכויות ביצועים שונות. השימוש במתכת זו מוצדק לא במקרים בהם יש צורך בחלק עם מספר ביצועים גבוהים במיוחד, אלא במצבים בהם נדרשים סטים לא טיפוסיים מיוחדים של תכונות שונות. במקרה זה, המתכת מדגימה את השילוב של גמישות ומשיכות עם עמידות אופטימלית בפני פגיעות ואיכויות ההגנה הבסיסיות המצויות ברוב סגסוגות הפחמן.