Доэвтектоидная сталь: структура, ўласцівасці, вытворчасць і прымяненне

Выкарыстанне вугляродзістых сталей шырока распаўсюджанае ў будаўніцтве і прамысловасці. Група так званага тэхнічнага жалеза мае мноства пераваг, якія абумаўляюць павышаныя эксплуатацыйныя якасці канчатковых вырабаў і канструкцый. Нароўні з аптымальнымі характарыстыкамі трываласці і стойкасці да нагрузак, такія сплавы адрозніваюцца і гнуткімі дынамічнымі ўласцівасцямі. У прыватнасці, доэвтектоидная сталь, якая таксама мае ў складзе немалы адсотак вугляродзістых сумесяў, цэніцца за высокую пластычнасць. Але і гэта не ўсё перавагі дадзенай разнавіднасці высокатрывалага жалеза.

Агульныя звесткі аб сплаве

Адметнай уласцівасцю сталі з'яўляецца наяўнасць у структуры спецыяльных легіраваных прымешак і вугляроду. Уласна, па змесце вугляроду і вызначаюць доэвтектоидный сплаў. Тут важна адрозніваць і класічную эвтектоидную, а таксама ледебуритную сталі, якія маюць шмат агульнага з апісванай разнавіднасцю тэхнічнага жалеза. Калі разглядаць структурны клас сталі, то доэвтектоидный сплаў будзе ставіцца да эвтектоидам, але якія змяшчаюць у складзе легаваныя ферыты і перліту. Прынцыповым адрозненнем ад заэвтектоиднов з'яўляецца ўзровень вугляроду, які знаходзіцца ніжэй 0,8%. Перавышэнне гэтага паказчыка дазваляе адносіць сталь да паўнавартасным эвтектоидам. У пэўным сэнсе супрацьлегласцю доэвтектоида з'яўляецца заэвтектоидная сталь, у якой акрамя перліту таксама ўтрымліваюцца другасныя прымешкі карбідам. Такім чынам, існуе два асноўных фактару, якія дазваляюць выдзяляць доэвтектоидные сплавы з агульнай групы эвтектоидов. Па-першае, гэта адносна невялікае ўтрыманне вугляроду, а па-другое, гэта асаблівы набор прымешак, аснову якіх складае ферыт.

тэхналогія вырабу

Агульны тэхналагічны працэс вырабу доэвтектоидной сталі падобны з вытворчасцю іншых сплаваў. Гэта значыць выкарыстоўваюцца прыкладна тыя ж тэхнічныя прыёмы, але ў іншых канфігурацыях. Асаблівай увагі доэвтектоидная сталь патрабуе ў частцы атрымання яе спецыфічнай структуры. Для гэтага задзейнічаецца тэхналогія забеспячэння распаду аустенита на фоне астуджэння. У сваю чаргу, аустенит з'яўляецца камбінаванай сумессю, у якую ўваходзяць той жа ферыт і перліт. Пасродкам рэгуляцыі інтэнсіўнасці нагрэву і астуджэнні тэхнолагі могуць кіраваць дысперсных дадзенай дабаўкі, што ў канчатковым выніку адбіваецца на фарміраванні тых ці іншых эксплуатацыйных якасцяў матэрыялу.

Аднак паказчык вугляроду, што забяспечваецца перлітам, застаецца на адным узроўні. Хоць наступны адпал можа ўносіць карэктывы ў фарміраванне мікраструктуру, утрыманне вугляроду будзе знаходзіцца ў межах 0,8%. Абавязковым этапам у працэсе станаўлення структуры сталі з'яўляецца і нармалізацыя. Дадзеная працэдура патрабуецца для фракцыйнай аптымізацыі зерняў таго ж аустенита. Іншымі словамі, часціцы ферыту і перліту скарачаюцца да аптымальных памераў, што ў далейшым паляпшае тэхніка-фізічныя паказчыкі сталі. Гэта складаны працэс, у якім шмат што залежыць ад якасці рэгуляцыі нагрэву. Калі перавысіць тэмпературны рэжым, то цалкам можа быць забяспечаны адваротны эфект - павелічэнне зерняў аустенита.

адпал сталі

Практыкуецца выкарыстанне некалькіх метадаў адпалу. Прынцыпова адрозніваюцца тэхнікі поўнага і няпоўнага адпалу. У першым выпадку адбываецца інтэнсіўны нагрэў аустенита да крытычнай тэмпературы, пасля чаго ажыццяўляецца нармалізацыя пасродкам астуджэння. Тут жа адбываецца распад аустенита. Як правіла, поўны адпал сталей вырабляецца ў рэжыме 700-800 ° С. Тэрмічная апрацоўка на такім узроўні як раз актывізуе працэсы распаду элементаў ферыту. Хуткасць астуджэння таксама паддаецца рэгуляванню, напрыклад, абслуговы печ персанал можа кіраваць дзверцамі камеры, зачыняючы або адкрываючы яе. Найноўшыя мадэлі ізатэрмічных печаў у аўтаматычным рэжыме могуць ажыццяўляць запаволенае астуджэнне ў адпаведнасці з зададзенай праграмай.

Што тычыцца няпоўнага адпалу, то ён вырабляецца пры нагрэве з тэмпературай вышэй 800 ° С. Аднак маюць месца сур'ёзныя абмежаванні па часе ўтрымання крытычнага тэмпературнага ўздзеяння. Па гэтай прычыне адбываецца няпоўны адпал, у выніку якога ферыт не знікае. Такім чынам, не ўстараняецца і мноства недахопаў структуры будучага матэрыялу. Навошта ж патрэбны такі адпал сталей, калі ён не паляпшае фізічныя якасці? На самай справе менавіта няпоўная тэрмічная апрацоўка дазваляе захаваць мяккую структуру. Канчатковы матэрыял, магчыма, спатрэбіцца не ў кожнай сферы прымянення, характэрнай для вугляродзістых сталей як такіх, але затое дазволіць з лёгкасцю вырабіць механічную апрацоўку. Мяккі доэвтектоидный сплаў без асаблівых цяжкасцяў паддаецца рэзанні і танней абыходзіцца ў працэсе вырабу.

нармалізацыя сплаву

Пасля абпалу надыходзіць чаргу працэдур падвышанай тэрмічнай апрацоўкі. Вылучаюць аперацыі нармалізацыі і нагрэву. У абодвух выпадках гаворка ідзе пра тэрмічным уздзеянні на нарыхтоўку, пры якой тэмпература можа перавышаць 1000 ° С. Але сама па сабе нармалізацыя доэвтектоидных сталей адбываецца ўжо пасля завяршэння тэрмічнай апрацоўкі. На гэтым этапе пачынаецца астуджэнне ва ўмовах спакойнага паветра, пры якім адбываецца вытрымка да поўнага фарміравання дробназярністага аустенита. Гэта значыць нагрэў з'яўляецца свайго роду падрыхтоўчай аперацыяй перад прывядзеннем сплаву ў нармалізаваць стан. Калі казаць аб канкрэтных структурных зменах, то часцей за ўсё яны выяўляюцца ў памяншэнні памераў ферыту і перліту, а таксама ў павышэнні іх цвёрдасці. Трывальныя якасці часціц павышаюцца ў паказчыках у параўнанні з аналагічнымі характарыстыкамі, якія дасягалі працэдурамі адпалу.

Пасля нармалізацыі можа рушыць услед яшчэ адна працэдура нагрэву з доўгай вытрымкай. Затым нарыхтоўка астуджаецца, прычым гэты этап можа выконвацца рознымі спосабамі. Канчатковая доэвтектоидная сталь атрымліваецца або на паветры або ў печы з павольным астуджэннем. Як паказвае практыка, найбольш якасны сплаў фармуецца з дапамогай правядзення поўнай тэхналогіі нармалізацыі.

Уплыў тэмпературы на структуру сплаву

Ўмяшанне тэмпературы ў працэс фарміравання структуры сталі пачынаецца з моманту ператварэння ферритно-цементитной масы ў аустенит. Іншымі словамі, перліт пераходзіць у стан функцыянальнай сумесі, якая збольшага і становіцца базай для адукацыі высокатрывалай сталі. На наступным этапе тэрмічнага ўздзеяння загартаваная сталь пазбаўляецца ад залішняга ферыту. Як ужо адзначалася, не заўсёды ад яго пазбаўляюцца цалкам, як у выпадку няпоўнага адпалу. Але класічны доэвтектоидный сплаў ўсё ж прадугледжвае ліквідацыю дадзенага кампанента аустенита. На наступнай стадыі адбываецца ўжо аптымізацыя наяўнага складу з разлікам на фарміраванне аптымізаванай структуры. Гэта значыць адбываецца памяншэнне часціц сплаву з набыццём падвышаных трывальных уласцівасцяў.

Ізатэрмічнага ператварэнне з пераахаладжэнне сумессю аустенитов можа выконвацца ў розных рэжымах і ўзровень тэмпературы - толькі адзін з параметраў, якім кіруе тэхнолаг. Таксама вар'іруюцца пікавыя інтэрвалы тэрмічнага ўздзеяння, хуткасць астуджэння і т. Д. У залежнасці ад абранага рэжыму нармалізацыі атрымліваецца загартаваная сталь з тымі ці іншымі тэхніка-фізічнымі характарыстыкамі. Менавіта на дадзеным этапе таксама ёсць магчымасць задаць і асаблівыя эксплуатацыйныя ўласцівасці. Яскравым прыкладам з'яўляецца сплаў з мяккай структурай, які атрымліваецца з мэтай эфектыўнай далейшай апрацоўкі. Але часцей за ўсё вытворцы ўсё ж арыентуюцца на патрэбы канчатковага спажыўца і яго патрабаванні да асноўных тэхніка-эксплуатацыйных якасцях металу.

структура сталі

Рэжым нармалізацыі пры тэмпературы на ўзроўні 700 ° С абумоўлівае фарміраванне структуры, у якой аснову будуць складаць збожжа ферытаў і перліту. Дарэчы, заэвтектоидные сталі замест ферыту маюць у структуры цэменту. Пры пакаёвай тэмпературы ў звычайным стане адзначаецца і змест залішняга ферыту, хоць па меры павелічэння вугляроду гэтая частка мінімізуецца. Важна падкрэсліць, што структура сталі ў невялікай ступені залежыць ад утрымання вугляроду. Ён практычна не ўплывае на паводзіны асноўных кампанентаў у працэсе таго ж нагрэву і амаль увесь канцэнтруецца ў пэрлы. Уласна, па перліту і можна вызначыць узровень утрымання вугляродзістай сумесі - як правіла, гэта нязначная велічыня.

Цікавы і іншы структурны нюанс. Справа ў тым, што часціцы перліту і ферыту маюць аднолькавы удзельная вага. Гэта значыць, што па колькасці аднаго з гэтых кампанентаў у агульнай масе можна высветліць, якая пасада, якую ён сукупная плошчу. Такім чынам вывучаюцца паверхні микрошлифа. У залежнасці ад таго, у якім рэжыме вырабляўся нагрэў доэвтектоидной сталі, фармуюцца і фракцыйным параметры часціц аустенита. Але гэта адбываецца практычна ў індывідуальным фармаце з адукацыяй унікальных значэнняў - іншая справа, што стандартнымі застаюцца межы па розных паказчыках.

Ўласцівасці доэвтектоидной сталі

Дадзены метал ставіцца да низкоуглеродистым сталі, таму асаблівых эксплуатацыйных якасцяў ад яго чакаць не варта. Дастаткова сказаць, што ў характарыстыках трываласці гэты сплаў значна прайграе эвтектоидам. Абумоўлена гэта як раз адрозненнямі ў структуры. Справа ў тым, што доэвтектоидный клас сталі з утрыманнем залішніх ферытаў саступае ў трываласці аналагам, якія маюць у структурным наборы цэменту. Збольшага па гэтай прычыне тэхнолагі рэкамендуюць для будаўнічай сферы выкарыстоўваць сплавы, у вытворчасці якіх была максімальна рэалізаваная аперацыя абпалу з выцясненнем ферытаў.

Калі ж казаць пра станоўчыя выключных уласцівасцях дадзенага матэрыялу, то яны складаюцца ў пластычнасці, стойкасці да натуральных біялагічным працэсам разбурэння і т. Д. Разам з гэтым загартоўка доэвтектоидных сталей можа дадаць метале і цэлы шэраг дадатковых якасцяў. Напрыклад, гэта можа быць і падвышаная тэрмічная стойкасць, і адсутнасць схільнасці да працэсаў карозіі, а таксама цэлы набор ахоўных уласцівасцяў, уласцівых звычайным низкоуглеродистым сплаваў.

сферы ўжывання

Нягледзячы на некаторае паніжэнне трывальных уласцівасцяў, абумоўленае прыналежнасцю металу да класа ферытавых сталей, гэты матэрыял распаўсюджаны ў розных галінах. Напрыклад, у машынабудаванні прымяняюцца дэталі, выкананыя з доэвтектоидных сталей. Іншая справа, што выкарыстоўваюцца высокія маркі сплаваў, у вырабе якіх ўжываліся перадавыя тэхналогіі абпалу і нармалізацыі. Таксама структура доэвтектоидной сталі з паніжаным утрыманнем ферыту цалкам дазваляе выкарыстоўваць метал ў вытворчасці будаўнічых канструкцый. Больш за тое, даступны кошт некаторых марак сталі такога тыпу дазваляе разлічваць на істотную эканомію. Часам у вырабе будматэрыялаў і сталёвых модуляў зусім не патрабуецца падвышаная трываласць, але неабходная зносаўстойлівасць і пругкасць. У такіх выпадках як раз і апраўдана прымяненне доэвтектоидных сплаваў.

вытворчасць

Вырабам, падрыхтоўкай і выпускам доэвтектоидного металу ў Расіі займаюцца многія прадпрыемствы. Напрыклад, Уральскі завод каляровых металаў (УЗЦМ) вырабляе адразу некалькі марак сталі такога тыпу, прапаноўваючы спажыўцу розныя наборы тэхніка-фізічных уласцівасцяў. Ўральскі сталеліцейны завод выпускае ферытавых сталі, у склад якіх уваходзяць высакаякасныя легаваныя кампаненты. Акрамя таго, у асартыменце даступныя асаблівыя мадыфікацыі сплаваў, у тым ліку гарачатрывалыя, высокохромистые і нержавеючыя металы.

Сярод найбуйнейшых вытворцаў можна вылучыць і прадпрыемства «Металаінвест». На магутнасцях гэтай кампаніі выпускаюцца канструкцыйныя сталі з доэвтектоидной структурай, разлічаныя на выкарыстанне ў будаўніцтве. На дадзены момант сталеліцейны завод прадпрыемства працуе па новых стандартах, якія дазваляюць паляпшаць і слабое месца ферытавых сплаваў - трывальныя паказчыкі. У прыватнасці, тэхнолагі кампаніі працуюць над павышэннем каэфіцыента інтэнсіўнасці напружання, над аптымізацыяй ўдарнай глейкасці і паказчыкамі супраціву стомленасці матэрыялу. Гэта дазваляе прапаноўваць сплавы практычна універсальнага прызначэння.

заключэнне

Існуе некалькі тэхніка-эксплуатацыйных уласцівасцяў прамысловых і будаўнічых металаў, якія лічацца асноўнымі і рэгулярна паляпшаюцца. Аднак па меры ўскладнення канструкцый і тэхналагічных працэсаў ўзнікаюць і новыя патрабаванні да элементнай базе. У гэтых адносінах ярка выяўляе сябе доэвтектоидная сталь, у якой засяроджваюцца розныя эксплуатацыйныя якасці. Ужыванне дадзенага металу апраўдана не ў выпадках, калі патрэбна дэталь з некалькімі звышвысокім паказчыкамі, а ў сітуацыях, калі патрабуюцца асаблівыя нетыповыя наборы розных уласцівасцяў. У дадзеным выпадку метал паказвае прыклад спалучэння гнуткасці і пластычнасці з аптымальнай ўдарнай устойлівасцю і асноўнымі ахоўнымі якасцямі, характэрнымі для большасці вугляродзістых сплаваў.