Afkoelsnelheid Tijdens de austeniet naar ferriet Transformatie en korrelgrootte

crystals start to grow from many points. Tijdens het afkoelen van austeniet , de nieuwe bcc ferriet kristallen beginnen te groeien van een groot aantal punten. Het aantal uitgangspunten bepaalt het aantal ferrietkorrels en dus ook de korrelgrootte. Dit korrelgrootte is belangrijk omdat de technische eigenschappen zijn afhankelijk. Kleine korrels zijn gunstig.

Dia 7: Microstructuur van perliet. (X 1000)

Door het toevoegen van elementen zoals aluminium en niobium, kan het aantal uitgangspunten worden verhoogd. Een andere belangrijke factor is de afkoelsnelheid. Bij het koelen is traag, de nieuwe ferrietkorrels ontwikkelen van slechts een paar meest gunstige sites. Bij hoge koel-tarieven, zal het aantal van de uitgangspunten veel hoger en de korrelgrootte kleiner. Dia's 7-9 toont staal met verschillende korrelgrootte, geproduceerd in verschillende rollen af ​​te temperaturen.

Een andere belangrijke factor is dat, wanneer een fijnkorrelige staal wordt verwarmd tot een temperatuur van meer dan ongeveer 1000 ° C, een deel van de austeniet granen groeien terwijl de naburige granen verdwijnen. Dit korrelgroei gebeurt tijdens het lassen in de zogenaamde warmte-beïnvloede zone (HAZ). Dit is een 3-5 mm brede zone in de plaat naast het gesmolten metaal. Microstructurele veranderingen in de warmte beïnvloede zone meestal aanleiding geven tot een verslechtering van de technische eigenschappen van het staal.

Langzaam afgekoeld Steels

Invloed van koolstof op de microstructuur

Het ijzer-koolstof fasediagram in figuren 5 en 6 laat zien dat, voor constructiestaal (tussen 0,1% en 0,25% koolstof), de vorming van ferriet begint bij ongeveer 850 ° C en eindigt bij 723 ° C. Het zal zich herinneren dat ferriet nauwelijks kan geen koolstof bevatten. Bijgevolg heeft de austeniet fase transformeert naar ferriet en cementiet (Fe3C).

Als de afkoeling zo langzaam is, de koolstofatomen tijd hebben om te migreren naar "lagen" in de microstructuur te scheiden en om de structuur genaamd perliet vormen, zoals eerder aangegeven in Slides 2, 3, 4 en 5. De ferriet in dit mengsel is zacht en buigzaam. De cementiet opdrachtgever is hard en bros. Het mengsel (perliet) heeft eigenschappen tussen deze twee uitersten. De treksterkte eigenschappen van een stalen die zowel ferriet en perliet ongeveer schaal volgens de verhoudingen van deze bestanddelen in de microstructuur zoals te zien in figuur 8. Het dramatische effect van het koolstofgehalte op de taaiheid is weergegeven in figuur 9. Het verhogen van perliet inhoud vermindert de bovenste plank taaiheid en verhoogt de taaie-bros overgangstemperatuur.

Figuren 8 en 9 illustreren een van de moeilijkheden bij de keuze van de koolstofgehalte. Het verhogen van het koolstofgehalte is een goede zaak omdat het verbetert rekgrens en treksterkte, maar het is ongewenst dat het ductiliteit en taaiheid vermindert. Een hoog koolstofgehalte kan ook problemen veroorzaken tijdens het lassen.

In de Europese Norm 10025, tabel 3, is de chemische samenstelling voor platte en lange producten gegeven. Een uittreksel is weergegeven in Figuur 10. De aanwijzing S235 JR, bijvoorbeeld, geeft aan dat de vloeigrens ten minste 235 N/mm2. Wordt benadrukt dat de compositorische waarden in de tabel zijn maximale waarden. Veel staalproducenten komen veel lagere niveaus, wat resulteert in een betere ductiliteit, weerstand tegen brosse breuk, en lasbaarheid

De laagste koolstofgehalte die gemakkelijk kan worden bereikt op grote schaal is ongeveer 0,04%. Deze inhoud is kenmerkend voor plaat of strip staal bestemd om te worden gevormd door een uitgebreide koude vervorming, zoals bij dieptrekken. Koolstofgehalte van meer dan 0,25% wordt gebruikt in het bredere scala van algemene engineering staal. Deze staalsoorten worden meestal in gebruik genomen in het gehard en ontlaten staat (zie hieronder) voor een grote verscheidenheid aan doeleinden in de machinebouw.

De behoefte aan controle van de korrelgrootte

De mechanische eigenschappen van staal worden beïnvloed door korrelgrootte. Dia's 8 en 9 tonen microstructuren van de twee monsters van dezelfde partij staal die zijn behandeld, door methoden beschreven in paragraaf 4.2.3, om verschillende korrelgrootte te geven. Vermindering van de korrelgrootte verbetert de opbrengst kracht, maar heeft ook een diepgaand effect op de taai / bros overgangstemperatuur, zie Figuur 11. Er zijn dus een aantal voordelen van dezelfde microstructurele te laden. Dit is een bijzondere omstandigheid in de metallurgie, waar aanpassingen aan een woning te verbeteren betekenen vaak een verslechtering van een ander en een compromis is noodzakelijk. Een voorbeeld van zo'n compromis heeft betrekking op het koolstofgehalte, de hierboven al besproken.

Slide 8: Microstructuur van typische warmgewalst constructiestaal met 0,15% koolstof en het tonen van wit ferrietkorrels en perliet kolonies (x 200).

Slide 9: Geraffineerde microstructuur van gecontroleerde gerold constructiestaal met 0,15% koolstof (wit ferrietkorrels en perliet kolonies (x 200).

Korrelgrootte controle door het normaliseren van

In de laatste plaatsen van de transformaties die zich kunnen voordoen bij het staal worden gekoeld langzaam worden beschreven. Om vorm ferriet en perliet van austeniet, moet de koolstof-atomen in het staal veranderen hun posities. De diffusie processen die de atomen vervoer in de vaste optreden tegen tarieven die exponentieel afhankelijk van de temperatuur. Het tarief van de koeling heeft ook invloed op deze transformaties.

Als de koeling tarief wordt verhoogd de transformaties plaatsvinden sneller. Daarnaast kan de diffusie processen niet op te houden met de dalende temperaturen. Zo, een stalen afgekoeld heel langzaam in een oven blijft dicht bij de eisen van het fasediagram. Maar dezelfde staal, uit de oven en afgekoeld in de lucht, kan undercool voordat u de volgorde van transformaties. Deze snellere afkoeling heeft twee effecten. De eerste heeft het de neiging om een ​​lichte stijging van het aandeel van perliet in de microstructuur. Ten tweede produceert ferriet met een fijnere korrelgrootte en perliet met een fijnere lamellen. Beide microstructurele veranderingen geven een hogere opbrengst sterkte en een betere ductiliteit en taaiheid.

Oven afgekoeld staal staan ​​bekend als volledig gegloeid staal. Luchtgekoelde staal staan ​​bekend als genormaliseerd staal. Korrel kan ook worden beïnvloed door de temperatuur waarbij het staal wordt verwarmd in de austeniet bereik. De korrels van austeniet coarsen met de tijd, het tempo van de verruwing exponentieel toeneemt met de temperatuur. De verruwing is belangrijk omdat de transformatie naar ferriet en perliet op afkoeling begint bij de korrelgrenzen in het austeniet. Als de nieuwe structuren beginnen te groeien van punten die verder uit elkaar in een grofkorrelige austeniet, de korrelgrootte van de resulterende ferriet is zelf grover. Daarom moet staal niet oververhit raken wanneer austenitising voor het normaliseren.

De temperatuur waarbij het staal wordt verhit voordat u afkoelt in de lucht wordt meestal aangeduid als de normalisering van de temperatuur. De voorschriften van de laatste paragraaf betekenen dat deze temperatuur moet zo laag mogelijk, zolang de structuur is eenfase austeniet. Een blik op het fasediagram van figuur 5 laat zien dat de normalisering van de temperatuur daalt als het koolstofgehalte neemt toe van nul tot 0,8%. Het moet liggen in het gearceerde band weergegeven in figuur 12.

Microstructurele veranderingen bij warm walsen van staal

Structurele stalen profielen worden geproduceerd door het warmwalsen van blokken of continu gegoten streng in de benodigde formulieren. Het rollend processen hebben belangrijke effecten op de ontwikkeling van de microstructuur in de materialen. De vroege stadia van het rollend worden uitgevoerd bij temperaturen ruim binnen de austeniet range, waar het staal is zacht en gemakkelijk vervormd. De vervorming geleden door het materiaal breekt de grove als gegoten korrelstructuur, maar bij deze hoge temperaturen, kan de atomen in het materiaal snel te verspreiden die het mogelijk maakt de misvormde graankorrels Herkristalliseer en hervorming van de equiaxial polykristallijne structuur van de austeniet.

Slide 10: microsectienummer door middel van een hoeklas op constructiestaal met drie verschillende regio's: de grofkorrelige cast structuur van het lasmetaal, de warmte-beïnvloede zone, en de onaangetast microctructure van de ouder staal. (X 200)

Zware vervorming bij lage temperaturen in het austeniet bereik geeft fijner herkristalliseerd granen. Als de rollen wordt afgewerkt bij een temperatuur net boven het ferriet + austeniet gebied van het evenwicht diagram en de sectie is toegestaan ​​om af te koelen in de lucht, een gewone genormaliseerde microstructuur met matig fijnkorrelig ferriet resultaten. Moderne technieken gecontroleerd walsen tot doel om dit te doen, of zelfs te rollen bij nog lagere temperaturen nog steeds fijnere korrels te geven.

Als de temperatuur daalt, zodat de rollen is afgewerkt in de ferriet + austeniet bereik, is het mengsel van ferriet en austeniet granen langwerpige langs de walsrichting en een laag-achtige structuur is ontwikkeld. Als nu, de sectie is luchtgekoeld, de resterende austeniet ontleedt in fijnkorrelig ferriet en perliet, met de latere aanwezig zo lang, sigaarvormige, bands in het materiaal, net als in Slide 10. Constructiestaal worden niet geschaad door microstructuren van dit soort.

Als de afwerking rollende temperatuur daalt verder, tot onder de 723 ° C, het evenwicht diagram laat zien dat de structuur moet worden een mengsel van ferriet en perliet. Rolling in deze reeks is meestal beperkt tot een laag koolstofgehalte staal, bevattende minder dan 0,15% C omdat de aanwezigheid van perliet maakt rollen moeilijk.

Slide 11: Macrosection door middel van een stompe las op warmgewalste stalen plaat, typisch van de lijn pijp lassen.

Als de temperatuur boven ongeveer 650 ° C, de ferrietkorrels Herkristalliseer zoals ze zijn vervormd, zoals het geval was met austeniet. Het carbid latten (Fe3C) in de perliet breken en aanleiding geven tot strings van de kleine carbide deeltjes te breiden in de richting van het rollend, zie Slide 11. De ferriet uit de perliet wordt niet te onderscheiden van de rest van de ferriet.

Als rollen wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur, is het perliet gebroken op dezelfde manier, maar de ferriet kan niet Herkristalliseer. Het werk verhardt, de opbrengst en de treksterkte van het staal te verhogen dat wil zeggen, en de taaiheid afneemt, zie Figuur 13. Zo koud walsen doorgaat, de kracht die nodig is om vervorming vergroot als gevolg van de toenemende vloeigrens voort te zetten. Bovendien is de stalen minder taai en kan beginnen op te splitsen. De hoeveelheid koud walsen dat kan worden gedaan is dan ook zeer veel kleiner dan dat wat kan worden bereikt wanneer het staal heet is.

Natuurlijk koudbewerking hoeft niet te worden toegepast door walsen. Enigerlei wijze van vervorming van de materiële oorzaken werk verharding. Bijvoorbeeld, is een hoge sterkte stalen draad gemaakt door koudtrekken, het meegeven van grote vervormingen. In een ander voorbeeld, is een type van betonstaal gemaakt door te draaien vierkante doorsnede bar in een helix vormen. De koude-vervorming die op deze manier is niet groot, maar veroorzaakt veel werk verharding.

Voor het herstellen van de taaiheid en tegelijkertijd de vermindering van de werk verharde toestand van het materiaal, is het noodzakelijk om de isotrope, polykristallijne structuur van de ferriet hervorming. Re-verhitting tot temperaturen tussen ongeveer 650 ° C en 723 ° C kan de ferriet Herkristalliseer aan. De carbide deeltjes worden niet beïnvloed door deze behandeling.

Er is dus een andere techniek voor het regelen van de korrelgrootte van staal. Hoe groter de hoeveelheid vervorming voor de rekristallisatie behandeling en hoe lager de temperatuur van de behandeling, des te fijner is het uiteindelijke korrelgrootte. Omdat dit type van behandeling geen sprake van de vorming en afbraak van austeniet, is het bekend als sub-kritisch gloeien. De resulterende microstructuur heeft een goede vervormbaarheid en dieptrekken kenmerken. Plaat staal van een laag koolstofgehalte (<0,1% C) worden meestal geleverd in deze aandoening. Objecten zoals auto carrosseriedelen worden die uit deze staalsoorten door koude persing. Als het materiaal wordt verhit in de austeniet range, na afkoelen de hervormingen van de genormaliseerde microstructuur. Ga verder naar " snel afgekoeld Steels "...

Je zou ook graag

Tijd-Temperatuur-Transformatie (TTT) Diagram Wat is TTT Diagram? T (tijd) T (temperatuur) ...
Studie IJzer-Carbon (Fe-C) fasediagram Iron Carbon fasediagram Een onderzoek naar de ...
Bainiet Wat Bainiet is? Bainiet is een naaldvormig ...
Iron Carbon fasediagram - Fe-Fe3C en TTT Diagram Iron Carbon fasediagram ijzer-koolstof ...
Grab Deze Widget
METALLURGIE HOEK

Willekeurige berichten

  • Dieptrekken
    Dieptrekken productie-technologie is het uitrekken van plaat voorraad, meestal aangeduid als een lege, rond een ...
  • Martensiet Formation
    Martensiet is een harde, broze vorm van staal met een tetragonale kristallijne structuur, gemaakt door een proces genaamd martens ...
  • Magnetische nanodeeltjes
    Hoge capaciteit opslag van gegevens, bijvoorbeeld, vereist kleinere deeltjesgrootte, dat het verminderen van de deeltjesgrootte verlaagt ...
  • Lasbaarheid van constructiestaal
    Als lassen voorbereiding is goed en operator geïnduceerde defecten (bv gebrek aan penetratie of fusie) worden voorkomen, alle commo ...
  • Corrosie in het water
    Corrosie is een chemisch proces dat metalen vaak gebruikt in sanitair eet, waardoor ze niet ....