Oțel Carbon

scopul tratării termice a oțelului carbon este de a schimba proprietățile mecanice ale oțelului, de obicei ductilitatea, duritatea, rezistența la curgere sau rezistența la impact. Rețineți că conductivitatea electrică și termică sunt doar ușor modificate. Ca și în cazul celor mai multe tehnici de întărire a oțelului, modulul (elasticitatea) lui Young nu este afectat., Toate tratamentele de ductilitate comerțului cu oțel pentru o rezistență sporită și vice-versa. Fierul are o solubilitate mai mare pentru carbon în faza austenită; prin urmare, toate tratamentele termice, cu excepția sferoidizării și recoacerii procesului, încep prin încălzirea oțelului la o temperatură la care poate exista faza austenitică. Oțelul este apoi stins (căldură scos) de la moderată la rată scăzută a permite carbon pentru a difuza din austenită formarea de fier-carbură (cementita) și lăsând ferită, sau la o rată ridicată, captarea carbonului în fier, astfel, formează martensita., Rata la care oțelul este răcit prin temperatura eutectoidă (aproximativ 727 °c) afectează rata la care carbonul difuzează din austenită și formează cementită. În general, răcirea rapidă va lăsa carbura de fier fin dispersată și va produce o perlită cu granulație fină, iar răcirea lentă va da o perlită mai grosieră. Răcirea unui oțel hipoeutectoid (mai puțin de 0,77% în greutate C) are ca rezultat o structură lamelară-perlitică a straturilor de carbură de fier cu α-ferită (fier aproape pur) între ele. Dacă este oțel hipereutectoid (mai mult de 0.,77% în greutate C) atunci structura este perlită completă cu granule mici (mai mari decât lamela de perlită) de cementită formată pe limitele granulelor. Un oțel eutectoid (0,77% carbon) va avea o structură de perlită în toate granulele, fără cementită la granițe. Cantitățile relative de constituenți se găsesc folosind regula pârghiei. Următoarea este o listă a tipurilor de tratamente termice posibile:

Sferoidizarea Sferoiditei se formează atunci când oțelul carbon este încălzit la aproximativ 700 °C timp de peste 30 de ore., Spheroiditul se poate forma la temperaturi mai scăzute, dar timpul necesar crește drastic, deoarece acesta este un proces controlat de difuzie. Rezultatul este o structură de tije sau sfere de cementită în structura primară (ferită sau perlită, în funcție de ce parte a eutectoidului vă aflați). Scopul este de a înmuia oțelurile de carbon mai mari și de a permite mai multă formabilitate. Aceasta este cea mai moale și mai ductilă formă de oțel. Oțel carbon de recoacere completă este încălzit la aproximativ 40 °C deasupra Ac3? sau Acm?, timp de 1 oră; acest lucru asigură că toată ferita se transformă în austenită (deși cementita ar putea exista în continuare dacă conținutul de carbon este mai mare decât eutectoidul). Oțelul trebuie apoi răcit încet, în domeniul de 20 °C (36 °F) pe oră. De obicei, este doar cuptor răcit, în cazul în care cuptorul este oprit cu oțelul încă în interior. Aceasta are ca rezultat o structură perlitică grosieră, ceea ce înseamnă că „benzile” de perlită sunt groase. Oțelul complet recoaptă este moale și ductil, fără solicitări interne, ceea ce este adesea necesar pentru formarea eficientă din punct de vedere al costurilor. Numai oțelul sferoidizat este mai moale și mai ductil., Procesul de recoacere Un proces folosit pentru a scapa de stres într-o rece-a lucrat din oțel carbon cu mai puțin de 0,3% C. oțelul este, de obicei, încălzit la 550-650 °C timp de 1 oră, dar uneori temperaturi de 700 °C. imaginea spre dreapta arată zona în care procesul de recoacere apare. Recoacere izotermică este un proces în care oțelul hipoeutectoid este încălzit peste temperatura critică superioară. Această temperatură este menținută pentru o perioadă de timp și apoi redusă sub temperatura critică inferioară și este menținută din nou. Se răcește apoi la temperatura camerei. Această metodă elimină orice gradient de temperatură., Normalizarea oțelului Carbon este încălzit la aproximativ 55 °C peste Ac3 sau Acm timp de 1 oră; acest lucru asigură că oțelul se transformă complet în austenită. Oțelul este apoi răcit cu aer, care este o rată de răcire de aproximativ 38 °C (100 °F) pe minut. Aceasta are ca rezultat o structură perlitică fină și o structură mai uniformă. Oțelul normalizat are o rezistență mai mare decât oțelul recopt; are o rezistență și o duritate relativ ridicate. Stingerea oțel Carbon cu cel puțin 0,4 wt% C este încălzit la temperaturi de normalizare și apoi răcit rapid (stins) în apă, saramură sau ulei la temperatura critică., Temperatura critică depinde de conținutul de carbon, dar, ca regulă generală, este mai mică pe măsură ce conținutul de carbon crește. Aceasta are ca rezultat o structură martensitică; o formă de oțel care posedă un conținut de carbon super-saturat într-o structură cristalină cubică (BCC) deformată, denumită corect tetragonală centrată pe corp (BCT), cu mult stres intern. Astfel, oțelul stins este extrem de dur, dar fragil, de obicei prea fragil în scopuri practice. Aceste tensiuni interne pot provoca fisuri de stres la suprafață., Oțelul stins este de aproximativ trei ori mai greu (patru cu mai mult carbon) decât oțelul normalizat. O (marquenching) O nu este de fapt o procedură de călire, prin urmare, termenul marquenching. Este o formă de tratament termic izotermic aplicat după o răcire inițială, de obicei într-o baie de sare topită, la o temperatură chiar deasupra „temperaturii de pornire a martensitei”. La această temperatură, tensiuni reziduale în material sunt ușurat și unele bainite poate fi format din reținute austenită care nu au avut timp să se transforme în altceva., În industrie, acesta este un proces utilizat pentru a controla ductilitatea și duritatea unui material. Cu o marcare mai lungă, ductilitatea crește cu o pierdere minimă de rezistență; oțelul este ținut în această soluție până când temperaturile interioare și exterioare ale piesei se egalizează. Apoi, oțelul este răcit la o viteză moderată pentru a menține gradientul de temperatură minim. Nu numai că acest proces reduce tensiunile interne și fisurile de stres, dar crește și rezistența la impact., Temperarea acesta este cel mai frecvent tratament termic întâlnit, deoarece proprietățile finale pot fi determinate cu precizie de temperatura și timpul de temperare. Temperarea implică reîncălzirea oțelului stins la o temperatură sub temperatura eutectoidă, apoi răcirea. Temperatura ridicată permite formarea unor cantități foarte mici de sferoidită, ceea ce restabilește ductilitatea, dar reduce duritatea. Temperaturile și orele reale sunt alese cu grijă pentru fiecare compoziție., Pentru călirea metalelor Cel pentru călirea metalelor proces este la fel ca o, cu excepția potoli este întreruptă și oțel este ținut în sare topită baie la temperaturi cuprinse între 205 °C și 540 °C, și apoi răcit la o rată moderată. Rezultate oțel, numit bainite, produce o aciculare microstructura din oțel, care are o mare putere (dar mai puțin decât martensita), mai mare, ductilitate, rezistență la impact mai mare, și mai puține distorsiuni decât martensita de oțel. Dezavantajul austempering este că poate fi folosit numai pe câteva oțeluri și necesită o baie specială de sare.