Hipoötektoid çelik: yapı, özellikler, üretim ve uygulama

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

İnşaat ve endüstride karbon çeliklerinin kullanımı yaygındır. Sözde teknik demir grubu, nihai ürünlerin ve yapıların performansının artmasına yol açan birçok avantaja sahiptir. Optimum mukavemet ve stres direnci özelliklerinin yanı sıra, bu alaşımlar esnek dinamik özelliklerle de ayırt edilir. Özellikle, önemli oranda karbon karışımları içeren ötektoid altı çelik, yüksek sünekliği nedeniyle değerlidir. Ancak bu yüksek mukavemetli demir çeşidinin tüm avantajları bunlarla sınırlı değildir.

Alaşım hakkında genel bilgiler

Çeliğin ayırt edici bir özelliği, yapısında özel alaşımlı safsızlıkların ve karbonun bulunmasıdır. Aslında ötektoid altı alaşımı karbon içeriği belirler. Burada, açıklanan teknik demir çeşitliliği ile çok ortak noktası olan klasik ötektoid ve ledeburit çelikleri arasında ayrım yapmak önemlidir. Çeliğin yapısal sınıfını düşünürsek, ötektoid altı alaşım ötektoidleri ifade eder, ancak alaşımlı ferritler ve perlitler içerir. Hiperötektoidlerden temel fark, %0.8'in altındaki karbon seviyesidir. Bunu aşmakgöstergesi, çeliği tam teşekküllü ötektoidler olarak sınıflandırmamızı sağlar. Bir şekilde, ötektoid altının tersi, perlite ek olarak ikincil karbür safsızlıkları da içeren hiperötektoid çeliktir. Dolayısıyla ötektoid altı alaşımları ötektoidlerin genel grubundan ayırt etmeyi mümkün kılan iki ana faktör vardır. Birincisi, bu nispeten küçük bir karbon içeriğidir ve ikincisi, bu, temeli ferrit olan özel bir safsızlık setidir.

Üretim teknolojisi

Ötektoid altı çelik üretimi için genel teknolojik süreç, diğer alaşımların üretimine benzer. Yani, yaklaşık olarak aynı teknikler kullanılır, ancak farklı konfigürasyonlarda. Ötektoid altı çelik, kendine özgü yapısını elde etmek açısından özel dikkat gerektirir. Bunun için, östenitin soğutmanın arka planına karşı ayrışmasını sağlamak için bir teknoloji kullanılır. Buna karşılık, östenit, aynı ferrit ve perlit içeren birleşik bir karışımdır. Teknoloji uzmanları, ısıtma ve soğutmanın yoğunluğunu düzenleyerek bu katkı maddesinin dağılımını kontrol edebilir ve bu da nihai olarak malzemenin belirli performans niteliklerinin oluşumunu etkiler.

Ancak perlitin sağladığı karbon aynı kalır. Sonraki tavlama mikro yapının oluşumunu düzeltebilse de, karbon içeriği %0.8 aralığında olacaktır. Çelik yapı oluşumu sürecinde zorunlu bir aşama normalizasyondur. Bu prosedür, aynı tanelerin fraksiyonel optimizasyonu için gereklidir.östenit. Başka bir deyişle, ferrit ve perlit parçacıkları, çeliğin teknik ve fiziksel performansını daha da geliştiren optimum boyutlara indirgenir. Bu, çoğu ısıtma düzenlemesinin kalitesine bağlı olan karmaşık bir süreçtir. Sıcaklık rejimi aşılırsa, tam tersi bir etki sağlanabilir - östenit tanelerinde bir artış.

Çelik tavlama

Birkaç tavlama yönteminin kullanımı uygulanmaktadır. Tam ve kısmi tavlama teknikleri arasında temel bir fark vardır. İlk durumda, östenit kritik bir sıcaklığa yoğun bir şekilde ısıtılır, ardından soğutma yoluyla normalizasyon gerçekleştirilir. Östenitin ayrışmasının gerçekleştiği yer burasıdır. Kural olarak, çeliklerin tam tavlaması 700-800 °C modunda gerçekleştirilir. Bu seviyedeki ısıl işlem sadece ferrit elementlerin bozunma sürecini harekete geçirir. Soğutma hızı da ayarlanabilir, örneğin fırın personeli hazne kapağını kapatarak veya açarak çalıştırabilir. Otomatik moddaki en yeni izotermal fırın modelleri, belirli bir programa göre yavaş soğutma yapabilir.

Tamamlanmamış tavlamaya gelince, 800 °C'nin üzerinde bir sıcaklıkta ısıtılarak üretilir. Ancak kritik sıcaklık etkisini tutma süresinde ciddi sınırlamalar vardır. Bu nedenle, eksik tavlama meydana gelir ve bunun sonucunda ferrit kaybolmaz. Sonuç olarak, gelecekteki malzemenin yapısındaki birçok eksiklik giderilmemiştir. Fiziksel özellikleri iyileştirmiyorsa, çeliklerin bu şekilde tavlanması neden gereklidir?kalite? Aslında, yumuşak bir yapıyı korumanıza izin veren eksik ısıl işlemdir. Nihai malzeme, başlı başına karbon çeliklerine özgü her uygulamada gerekli olmayabilir, ancak kolay işlemeye izin verecektir. Yumuşak ötektoid öncesi alaşımın kesilmesi kolaydır ve üretimi daha ucuzdur.

Alaşım normalleştirme

Ateşlemeden sonra sıra artan ısıl işlem prosedürlerine gelir. Normalleştirme ve ısıtma işlemleri vardır. Her iki durumda da, iş parçası üzerinde sıcaklığın 1000 °C'yi aşabileceği bir termal etkiden bahsediyoruz. Ancak ötektoid altı çeliklerin kendi içinde normalleşmesi, ısıl işlemin tamamlanmasından sonra gerçekleşir. Bu aşamada, ince taneli östenitin tamamen oluşumuna kadar maruz kalmanın gerçekleştiği durgun hava koşulları altında soğutma başlar. Yani ısıtma, alaşımı normalleştirilmiş bir duruma getirmeden önce bir tür hazırlık işlemidir. Spesifik yapısal değişiklikler hakkında konuşursak, çoğu zaman ferrit ve perlit boyutunda bir azalma ve sertliklerinde bir artış ile ifade edilirler. Tavlama prosedürleri ile elde edilenlere kıyasla partiküllerin mukavemet nitelikleri artar.

Normalleştirmeden sonra, başka bir uzun süreli ısıtma prosedürü takip edebilir. İş parçası daha sonra soğutulur ve bu adım farklı şekillerde gerçekleştirilebilir. Nihai ötektoid altı çelik ya havada ya dayavaş soğutmalı fırınlar. Pratikte görüldüğü gibi, en yüksek kaliteli alaşım, tam normalizasyon teknolojisi kullanılarak oluşturulur.

Sıcaklığın alaşımın yapısı üzerindeki etkisi

Çelik yapının oluşum sürecinde sıcaklığın müdahalesi, ferritik-sementit kütlesinin östenite dönüştüğü andan itibaren başlar. Başka bir deyişle, perlit, kısmen yüksek mukavemetli çeliğin oluşumunun temeli haline gelen fonksiyonel bir karışım durumuna geçer. Isıl işlemin bir sonraki aşamasında, sertleştirilmiş çelik fazla ferritten kurtulur. Daha önce belirtildiği gibi, eksik tavlama durumunda olduğu gibi her zaman tamamen ortadan kaldırılmaz. Ancak klasik ötektoid altı alaşım hala bu östenit bileşeninin ortadan kaldırılmasını içerir. Bir sonraki aşamada, optimize edilmiş bir yapı oluşturma beklentisi ile mevcut kompozisyon zaten optimize edilir. Yani, artan mukavemet özelliklerinin kazanılmasıyla alaşımın partiküllerinde bir azalma olur.

Aşırı soğutulmuş östenit karışımı ile izotermal dönüşüm farklı modlarda gerçekleştirilebilir ve sıcaklık seviyesi, teknoloji uzmanı tarafından kontrol edilen parametrelerden sadece biridir. Termal maruz kalma, soğutma hızı vb. tepe aralıkları da değişir. Seçilen normalizasyon moduna bağlı olarak, belirli teknik ve fiziksel özelliklere sahip sertleştirilmiş çelik elde edilir. Bu aşamada, özel operasyonel özelliklerin ayarlanması da mümkündür. Çarpıcı bir örnek, verimli bir sonraki işleme amacıyla elde edilen yumuşak bir yapıya sahip bir alaşımdır. Ama çoğu zamanüreticiler hala son tüketicinin ihtiyaçlarına ve metalin ana teknik ve operasyonel niteliklerine yönelik gereksinimlerine odaklanıyor.

Çeliğin yapısı

700 °C sıcaklıkta normalizasyon modu, ferrit ve perlit tanelerinin temel oluşturacağı bir yapının oluşmasına neden olur. Bu arada ötektoid üstü çeliklerin yapısında ferrit yerine sementit bulunur. Oda sıcaklığında, normal durumda, karbon arttıkça bu kısım en aza indirilse de, fazla ferrit içeriği de not edilir. Çeliğin yapısının küçük ölçüde karbon içeriğine bağlı olduğunu vurgulamak önemlidir. Aynı ısıtma sırasında ana bileşenlerin davranışını pratik olarak etkilemez ve neredeyse tamamı perlit içinde konsantre edilir. Aslında perlit, karbon karışımı içeriğinin seviyesini belirlemek için kullanılabilir - kural olarak, bu önemsiz bir değerdir.

Başka bir yapısal nüans da ilginç. Gerçek şu ki, perlit ve ferrit parçacıkları aynı özgül ağırlığa sahiptir. Bu, toplam kütledeki bu bileşenlerden birinin miktarıyla, kapladığı toplam alanın ne olduğunu öğrenebileceğiniz anlamına gelir. Böylece mikro kesit yüzeyleri incelenir. Ötektoid altı çeliğin ısıtıldığı moda bağlı olarak, östenit parçacıklarının fraksiyonel parametreleri de oluşur. Ancak bu, benzersiz değerlerin oluşumuyla neredeyse bireysel bir biçimde gerçekleşir - başka bir şey, çeşitli göstergelerin sınırlarının standart kalmasıdır.

Ötektoid altı çeliğin özellikleri

Bu metal aittirdüşük karbonlu çeliklere, bu nedenle ondan özel performans beklememelisiniz. Mukavemet özellikleri açısından, bu alaşımın ötektoidlerden önemli ölçüde daha düşük olduğunu söylemek yeterlidir. Bunun nedeni yapı farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Gerçek şu ki, aşırı ferrit içeriğine sahip ötektoid altı çelik sınıfı, yapısal sette sementit bulunan analoglara göre mukavemet açısından daha düşüktür. Kısmen bu nedenle, teknoloji uzmanları, üretiminde ferritlerin yer değiştirmesi ile ateşleme işleminin maksimum düzeyde uygulandığı inşaat endüstrisi için alaşımların kullanılmasını önermektedir.

Bu malzemenin olumlu istisnai özelliklerinden bahsedersek, bunlar plastisite, doğal biyolojik yıkım süreçlerine direnç vb. metal. Örneğin, hem artan termal direnç hem de korozyon süreçlerine yatkınlığın olmaması ve ayrıca geleneksel düşük karbonlu alaşımlarda bulunan bir dizi koruyucu özellik olabilir.

Uygulama alanları

Metalin ferritik çelikler sınıfına ait olması nedeniyle mukavemet özelliklerinde hafif bir düşüş olmasına rağmen, bu malzeme farklı alanlarda yaygındır. Örneğin, makine mühendisliğinde ötektoid altı çelikten yapılmış parçalar kullanılır. Başka bir şey, üretiminde ileri ateşleme ve normalizasyon teknolojilerinin kullanıldığı yüksek dereceli alaşımların kullanılmasıdır. Ayrıca, az altılmış ferrit içeriğine sahip ötektoid altı çeliğin yapısı oldukçayapı yapılarının üretiminde metal kullanımına izin verir. Ayrıca, bu türdeki bazı çelik kalitelerinin uygun maliyeti, önemli tasarruflara güvenmenizi sağlar. Bazen, yapı malzemelerinin ve çelik modüllerin imalatında, artan mukavemet hiç gerekli değildir, ancak aşınma direnci ve elastikiyet gereklidir. Bu gibi durumlarda ötektoid altı alaşımların kullanımı haklıdır.

Üretim

Birçok işletme Rusya'da ötektoid altı metal üretimi, hazırlanması ve üretimi ile uğraşmaktadır. Örneğin, Ural Demir Dışı Metaller Fabrikası (UZTSM), tüketiciye farklı teknik ve fiziksel özellikler sunarak bu türden birkaç çelik kalitesini aynı anda üretmektedir. Ural Çelik Fabrikası, yüksek kaliteli alaşımlı bileşenler içeren ferritik çelikler üretmektedir. Ek olarak, ürün yelpazesinde ısıya dayanıklı, yüksek kromlu ve paslanmaz metaller dahil olmak üzere özel alaşım modifikasyonları mevcuttur.

Metalloinvest aynı zamanda en büyük üreticiler arasında da gösterilebilir. Bu şirketin tesislerinde, inşaatta kullanılmak üzere tasarlanmış, ötektoid altı yapıya sahip yapı çelikleri üretilmektedir. Şu anda, işletmenin çelik fabrikası, ferrit alaşımlarının zayıf noktasını - güç göstergesini iyileştirmeye izin veren yeni standartlara göre çalışıyor. Özellikle şirketin teknoloji uzmanları, malzemenin darbe dayanımını ve yorulma direncini optimize etmek için gerilim yoğunluğu faktörünü artırmak için çalışıyor. Bu, neredeyse evrensel alaşımlar sunmamızı sağlar.

Sonuç

Endüstriyel ve yapı metallerinin temel olarak kabul edilen ve düzenli olarak geliştirilen çeşitli teknik ve operasyonel özellikleri vardır. Bununla birlikte, tasarımlar ve teknolojik süreçler daha karmaşık hale geldikçe, eleman tabanı için de yeni gereksinimler ortaya çıkıyor. Bu bağlamda, farklı performans niteliklerinin yoğunlaştığı ötektoid altı çelik kendini açıkça göstermektedir. Bu metalin kullanımı, birkaç ultra yüksek performansa sahip bir parçanın gerekli olduğu durumlarda değil, farklı özelliklere sahip özel atipik setlerin gerekli olduğu durumlarda haklıdır. Bu durumda metal, çoğu karbon alaşımında bulunan optimum darbe direnci ve temel koruyucu nitelikler ile esneklik ve süneklik kombinasyonunu örneklemektedir.