Hiiliteräs

tarkoituksena lämpökäsittely hiiliteräs on muuttaa teräksen mekaanisia ominaisuuksia, yleensä sitkeys, kovuus -, myötöraja, tai iskunkestävyys. Huomaa, että sähkö-ja lämmönjohtavuus ovat vain hieman muutettu. Kuten useimmissa teräksen vahvistustekniikoissa, Youngin modulus (elastisuus) ei vaikuta., Kaikki hoidot teräksen kaupan sitkeys lisääntynyt lujuus ja päinvastoin. Rauta on suurempi liukoisuus carbon austeniittifaasin; siksi kaikki lämpö hoitoja, paitsi spheroidizing ja prosessi hehkutus, aloita kuumentamalla teräs on lämpötila, jossa austeniittinen faasi voi olla olemassa. Teräs on sitten sammutettiin (lämpö venytettyä) kohtalainen matala korko mahdollistaa hiilen hajanainen ulos austeniitin muodostaen rauta-kovametalli (sementiittiä) ja jättää ferriitti, tai suurella nopeudella, ansastusta hiilen sisällä rautaa muodostaen martensiittia., Nopeus, jolla teräs on jäähtynyt kautta eutectoid lämpötila (noin 727 °C) vaikuttaa nopeus, jolla hiili diffundoituu ulos austeniitin ja muotoja sementiittiä. Yleisesti ottaen, jäähdytys nopeasti jättää silitysrauta carbide hienoksi hajallaan ja tuottaa hienorakeinen perliitti ja jäähdytys hitaasti antaa karkeampaa perliitti. Jäähdytys hypoeutectoid teräs (alle 0.77 paino – % C) tulokset lamellaarisia-perliittinen rakenne silitysrauta carbide kerroksia α-ferriitti (lähes puhdasta rautaa) välillä. Jos se on hypereutektoiditerästä (yli 0.,77 paino – % C), niin rakenne on täynnä perliitti pieniä jyviä (suurempi kuin perliitti lamelli) ja sementiittiä muodostettu viljan rajoja. Eutectoid steel (0,77% hiili) on pearlite rakenne koko jyvät ilman sementiitti rajoilla. Aineosien suhteellinen määrä löytyy vipusäännön avulla. Seuraavassa on luettelo eri lämpökäsittelyt mahdollista:

Spheroidizing Spheroidite syntyy, kun hiili teräs kuumennetaan noin 700 °C: ssa yli 30 tuntia., Sferoidiitti voi muodostua alemmissa lämpötiloissa, mutta tarvittava aika kasvaa huomattavasti, koska kyseessä on diffuusiokontrolloitu prosessi. Tuloksena on rakenne, tangot tai aloilla sementiittiä sisällä ensisijainen rakenne (ferriitti tai perliitti, riippuen siitä, kummalla puolella eutectoid olet). Tarkoituksena on pehmentää korkeampia hiiliteräksiä ja mahdollistaa enemmän muovattavuutta. Tämä on pehmein ja sitkein muoto terästä. Täysi hehkutus hiiliteräs kuumennetaan noin 40 °C: n lämpötilaan Ac3: n yläpuolella? tai Acm?, 1 tunti; tämä varmistaa, että kaikki ferriitti muuttuu austeniitin (vaikka sementiittiä saattaa edelleen olla olemassa, jos hiilipitoisuus on suurempi kuin eutectoid). Teräs on sitten jäähdytettävä hitaasti, alueella 20 °C (36 ° F) tunnissa. Yleensä se on vain uunin jäähtynyt, jossa uuni sammutetaan teräksen ollessa vielä sisällä. Tämä johtaa karkea perliittinen rakenne, joka tarkoittaa ”bändejä” ja perliitti ovat paksuja. Täysin hehkutettu teräs on pehmeää ja sitkeää, jolla ei ole sisäisiä jännityksiä, mikä on usein tarpeen kustannus-tehokas muodostavat. Vain pallomainen teräs on pehmeämpää ja sitkeämpää., Prosessi hehkutus prosessi, jota käytetään lievittämään stressiä kylmässä toimi hiili-teräs, jossa on alle 0,3% C. teräs on yleensä kuumennetaan 550-650 °C: ssa 1 tunti, mutta joskus lämpötiloissa niinkin korkea kuin 700 °C. kuvan oikeanpuoleinen näyttää alueella, jossa prosessi hehkutus tapahtuu. Isoterminen hehkutus on prosessi, jossa hypoeutektoiditerästä kuumennetaan ylemmän kriittisen lämpötilan yläpuolella. Tämä lämpötila pidetään jonkin aikaa ja sitten alennetaan alle alemman kriittisen lämpötilan ja on taas voimassa. Sen jälkeen se jäähdytetään huoneenlämpöiseksi. Tämä menetelmä poistaa kaikki lämpötilan kaltevuus., Hiiliteräksen normalisointi kuumennetaan noin 55 °C: n lämpötilaan Ac3: n tai Acm: n yläpuolella 1 tunnin ajan; näin teräs muuttuu täysin austeniitiksi. Teräs on sitten ilmajäähdytteinen, joka on jäähtymisnopeus on noin 38 °C (100 °F) minuutissa. Tämä johtaa hienoon pearliittiseen rakenteeseen ja yhtenäisempään rakenteeseen. Normalisoitu teräs on suurempi lujuus kuin hehkutettu teräs; sillä on suhteellisen korkea lujuus ja kovuus. Vähintään 0,4 wt% C: n hiiliteräksen sammuttaminen lämmitetään lämpötilan normalisoimiseksi ja jäähdytetään sitten nopeasti (sammutetaan) vedessä, suolavedessä tai öljyssä kriittiseen lämpötilaan., Kriittinen lämpötila riippuu hiilipitoisuudesta, mutta on pääsääntöisesti pienempi, kun hiilipitoisuus kasvaa. Tämä johtaa martensiittinen rakenne, muoto, teräs, jolla on käytössään super-tyydyttyneitä hiilipitoisuus on epämuodostunut elin-centered cubic (BCC) kiteinen rakenne, oikein kutsutaan body-centered tetragonal (BCT), jossa on paljon sisäistä stressiä. Näin sammutettu teräs on erittäin kovaa, mutta haurasta, yleensä liian haurasta käytännön tarkoituksiin. Nämä sisäiset rasitukset voivat aiheuttaa pinnassa rasitushalkeamia., Sammutettu teräs on noin kolme kertaa vaikeampaa (neljä enemmän hiiltä) kuin normalisoitu teräs. Martempering (marquenching) Martempering ei oikeastaan ole karkaisu menettely, joten termi marquenching. Se on eräänlainen isoterminen lämpökäsittely, jota käytetään ensimmäisen vaimennuksen jälkeen, tyypillisesti sulassa suolakylvyssä, lämpötilassa, joka on juuri ”martensiittilämpötilan” yläpuolella. Tässä lämpötilassa, jäännösjännitykset sisällä materiaali on helpottunut, ja jotkut bainite voi olla muodostettu säilyttää austeniitin, jotka eivät ehdi muuntua mitään muuta., Teollisuudessa, tämä on prosessi, jota käytetään hallita sitkeys ja kovuus materiaalista. Enää marquenching, sitkeys kasvaa minimaalinen menetys vahvuus, terästä pidetään tämä ratkaisu kunnes sisä-ja ulkopinnan lämpötilat osan tasoittaa. Tämän jälkeen terästä jäähdytetään kohtalaisella nopeudella, jotta lämpötilagradientti pysyy minimaalisena. Paitsi että tämä prosessi vähentää sisäisiä rasituksia ja stressihalkeamia, se myös lisää iskunkestävyyttä., Karkaisu-Tämä on yleisin lämpökäsittely kohdanneet, koska lopullinen ominaisuudet voidaan tarkasti määrittää lämpötila ja aika karkaisu. Karkaisu liittyy lämmittäminen sammutettiin teräksen lämpötila on alle eutectoid lämpötila sitten jäähdytys. Koholla oleva lämpötila mahdollistaa hyvin pienten sferoidiittimäärien muodostamisen, mikä palauttaa sitkeyden, mutta vähentää kovuutta. Todelliset lämpötilat ja ajat valitaan huolellisesti jokaiselle koostumukselle., Austempering, Että austempering prosessi on sama kuin martempering, paitsi sammuttaa keskeytyy ja terästä pidetään sula suola kylpy lämpötilassa, joka on välillä 205 °C: ssa ja 540 °C, ja sitten jäähdytetään maltillisesti. Tuloksena teräs, nimeltään bainite, tuottaa acicular mikrorakenne teräksen, joka on suuri lujuus (mutta vähemmän kuin martensiittia), suurempi sitkeys, korkea iskunkestävyys, ja vähemmän säröä kuin martensiittia terästä. Austemeringin haittapuolena on, että sitä voidaan käyttää vain muutamalla teräksellä, ja se vaatii erityisen suolakylvyn.