Аустенит перлитке өзгеру механизмы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ

АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ МИНИСТРЛІГІ

С. Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті

Технологиялық машиналар және жабдықтар кафедрасы

РЕФЕРАТ

Пәні:Конструкциялық материалдар технологиясы

Тақырыбы: Үздіксіз суыту кезінде аустениттің түрленістері

Нұр-Сұлтан 2020

Мазмұны

КІРІСПЕ . . . 3

1 . Жайлап салқындату кезіндегі аустениттің перлитке айналуы . … . . . 3

Өтпелі өзгерім . . . … . . . 4

2 Өзгеру заңдылықтары . . . ……4

2. 1 Аустениттің ыдырау процесі . . . … . . . ……7

ҚОРЫТЫНДЫ . . . 10

ПАЙДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . . 11

1. Жайлап салқындату кезіндегі аустениттің перлитке айналуы.

Feγ (C) → Feα(C) + Fe3C Өзгеруі көміртегінің диффузиясына байланысты, Feγ→Feα полиморфты өзгеруімен байланысты, аустениттен көміртегінің бөлінуімен сипатталады. Салқындату дәрежесінен бөлек үш өзгеру облысына бөлінеді. Бастапқыда салқындату әсерінің жоғарылауына байланысты өзгеру жылдамдығы жоғарылайды, содан кейін азаяды. 7270С және 2000С - тан төмен кезінде жылдамдығы нольге тең. 2000С температурасында көміртегі диффузиясының жылдамдығы нольге тең. Дайындама құрылымды біртекті аустенитке өткенше қыздырады. Содан кейін термостатқа орналастырады. Аустениттің өзгеруын магниттік мазмұнын бақылау арқылы жеңіл тауып алуға болады. Сонымен қатар аустенит магнитті, ал феррит және цементит магниттілік қасиетіне ие. Перлиттің мөлшерін көрсететін кинетикалық серия қисықтары пайда болады. Салқындатқанда аустениттің өзгеруіңің кинетиқалық кисықтары; ) аустениттің өзгеруіңің изотермиялық диаграммасы. Бастапқыда инкубациялық дайындық кезеңі жүреді, осы уақытта аустениттің салқындылығы сақталады. Өзгеру процесі әртүрлі жылдамдық әсерінен максималды 50% таратылатын өнім пайда болады. Содан кейін жылдамдық азайып, бірте - бірте сөнеді. Салқындау дәрежесінің өсуімен аустениттің тұрақтылығы кемиді, содан соң қайта артады. Көлденең сызық Mн диффузионсыз мартенситтік өзгеру температурасының басталуын көрсетеді. Мұндай диаграммалар изотермиялық аустениттік айналу диаграммасы деп атайды. Төменгі салқындату дәрежесі 727 . . . 5500С температура облысы кезінде өзгеру мақсаты құрамына айырмашылығы бар аустенит кіретін ферритпен цементиттің механикалық қоспасы пайда болуында. Аустенит құрамында 0, 8% көміртегі, ал құрылған фаза: феррит-0, 02%, цементит - 6, 67% көміртегі. Аустениттің ұстамдылық уақыты және өзгеру жылдамдығы салқындату дәрежесіне байланысты. Өзгеру жылдамдығы А1 нүктесіндегі 150 . . . 2000С салқындату температурасына сәйкес келеді, ол дегеніміз аустениттің минималды тұрақтылығын көрсетеді.

1. 2 Өтпелі өзгерім

Аустенит перлитке өзгеру механизмы. Перлиттің аустениттен өзгеруы кезінде негізгі фаза цементит болып табылады. Цементиттің кристалдық орталығының пайда болуы аустенит дәнінің шекарасына байланысты. Пайда болған цементит пластинкасы өсе бастайды, созылып және бірігіп көрші облыстарды қоса бастайды. Оның қасында феррит пластинкасы түзіледі. Бұл пластинкалар қалындығы бойынша және ұзындығы бойынша өседі. Түзілген перлит колонияларының өсуі перлит кристалдарымен түйіскенінше жалғасады, басқа ортада өсетін. Аустениттік өнімінің қасиеті мен түзілуінің айналуы температуға байланысты, үрдіс есебінен айырылуы пайда болады. Көрші феррит және цементит пластинкаларының қалындығы дисперсия құрылымын анықтайды және Δ0 белгіленеді. Ол температураның айналуына байланысты. Дисперстікке қатысты айырылу өнімі әртүрлі атқа ие. Δ0≈(0, 5…0, 7) 0, 001мм - перлит. Қайта салқындау 650 . . . 700 ˚С температурасында түзіледі, немесе V = 30 . . . 60 °С/сағ . салқындату жылдамдығы. Қаттылығы 180 . . . 250 HВ құрайды. Δ0=0, 25*0, 001мм-сорбит Қайта салқындау 600 . . . 650 °С температурасында түзіледі, немесе V = 60 °С/сағ. Салқындату жылдамдығы . Қаттылығы 250 . . . 350 НВ құрайды. Құрылымы жоғары серпімділігімен, аққыштығымен және төзімділігімен сипатталады. Δ0=0, 1*0, 001мм-троостит Қайта салқындау 550 . . . 600 °С температурасында түзіледі, немесе V = 150°С/сағ. Қаттылығы 350 . . . 450 НВ құрайды. Құрлымы өте жоғары серпіммен, төмен аққыштығымен және пластикалығымен сипатталады.

Феррит - цементиттік қоспасының қаттылығы феррит және цементиттің арасындағы бөлім бетінің ауданына тура пропорционал. Егер қыздыру температурасы А1 температурасынан аздап асып кетсе және пайда болған аустенит құрамы бойынша әртекті болса, онда аздап салқындау дәрежесі кезінде дәнді леплит пайда болды.

2. Өзгеру заңдылықтары

5500С төменгі температурада өздік диффузия атомдары темірді практикалық түрде дамымайды, ал көміртегі атомдары жеткілікті қозғалысқа ие болады. Механикалық өзгерудың себебі, аустениттің ішінде өздігінен көміртегі атомдары пайда болады. Көміртегімен байытылғандары цементиттке айналады. Механикалық қозғалыс есебінен қосылған аустенит ферритке айналады, негізгі жолы ферриттің өсу тәртібінде. Бұған қоса ине тәріздес кристалдар пайда болады. Мұндай құрылым цементит пен ферриттен тұратын бейнит деп аталалы. Ферриттегі негізгі ерекшелік -ондағы көміртегі мөлшерінің көп болуында(0, 1 . . . 0, 2%) . Феррит пен цементиттегі кристалдардың дамуы-температурадағы айналымға тәуелді. 5500С-0, 12*103-жоғарғы бейнит. Құрылымы -қаттылығының төмендігін мінездейді, төменгі ұзаруы мен соққыға әлсіз екенін көрсетеді. 3000С-3300С-0, 08*10-3 -төменгі бейнит. Құрылымы- қаттылығының жоғарылығын мінездейді, созылмалы әрі ұзармалы болып келеді.

Шынықтырғыш (суытқыш) ортаны суыту жылдамдығы критикалық жылдамдықтан жоғары болатындай етіп таңдап алады, демек аустениттің ферритті-цементитті қоспаға ыдырауына мүмкінді бермейді. Жоғары критикалық суыту жылдамдығы бар көміртекті болаттар үшін суды және әртүрлі сулы ерітінділерді, ал критикалық суыту жылдамдығы жоғары емес легірленген болаттар үшін майды және ауаны қолданады. Критикалық суыту жылдамдығымен болаттың суықтай шынығуды қабылдау қабілеттілігін анықтауға болады, демек мартенситті немесе трооститті-мартенситті құрылымымен шыныққан қабаттың қалыңдығын анықтауға болады.

Тәжірибеде, фазалық өзгерістердің кинетикасын және көміртекті болаттарды үздіксіз суыту кезінде болатын (қыздырып өңдеу, нормальдау, шынықтыру кезінде) құрылымдық өзгерістерді түсіндіруде аустениттің изотермиялық ыдырауы диаграммасын қолданады. Бұл диаграмманы С-тәрізді қисықтармен диаграмма деп атайды .

Суыту жылдамдығына байланысты шынықтырудың екі принципиальды әртүрлі тәсілдері - ферриті-цементитті қоспаға шынықтыру және мартенситке шынықтыру тәсілдері бар. V _к критикалық жылдамдығынан төмен жылдамдықпен суыту кезінде перлитті типті құрылымы пайда болады, демек перлит, сорбит, троостит, бейнит құрылымы түзіледі. Сорбит пен троостит перлиттен және бір-бірінен дисперстігінің дәрежесімен (троостит сорбитке қарағанда дисперстірек болады, ал соңғысы перлитке қарағанда) ерекшелінеді. Құрылымы дисперсті болған сайын, оның механикалық қасиеті жоғары болады. Ал суыту жылдамдығы критикалықтан жоғары болғанда, аустенитке мартенситке өзгерісіне әкеледі.

Мартенситті өзгеріс диффузиясыз өзгеріссіз, сырғу механизмімен жүреді. Мартенситтік өзгерістің бастапқы температурасы суыту жылдамдығына байланысты емес, бірақ ол қорытпаның құрамымен анықталады. Көміртегі мен көптеген легірлеуші элементтер өзгерістің бастапқы және соңғы нүктелерінің температурасын төмендетеді. Мартенсит - термодинамикалық тұрақсыз құрылым. Атомдар қозғалысын қыздырумен жылдамдатып тұрақты құрылымды (трооститті, сорбитті, перлитті) түзеді.

1 - сурет. Аустениттің изотермиялық ыдырау диграммасы ( а ) және изотермиялық ыдырау диаграммасына суыну қисығы ендірілген сызба ( ә )

Шынықтырылған болатты А ₁ - нан төмен температураға дейін қыздырып, сол температурада ұстап тұрып, содан кейін кез-келген еркін жылдамдықпен суытудан тұратын термиялық өңдеу түрін жұмсарту деп атайды. Жұмсарту - термиялық өңдеудің соңғы операциясы болып табылады, оны полиморфтық өзгеріске шынықтырудан кейін қалдық кернеуді жою және тұрақты құрылымды алу үшін жүргізеді. Ол мартенситтің және қалдық аустениттің ыдырау процесіне негізделген. Температураның өсуімен (80÷200°С) мартенситтен химиялық құрамы бойынша Fe ₂ C жақын, тепе-теңсіз метатұрақты гексагональды ε-карбидтің бөлінуі жүреді. Мартенситте көміртегінің еру мөлшерінің кемуі оның тетрагональдығын төмендетеді. Әрі қарай температураның өсуімен (200÷260°С) мартенсит әрі қарай ыдырай береді, қалдық аустенит бейнитті механизммен ыдырайды, ал ε-карбид цементитке Fe ₃ C өзгереді. Температураның әрі қарай өсуімен (260-380°С) барлық қалдық көміртегі мартенситтен толық жойылып, тордың тетрагональдығы да жойылады және мартенсит ферритке өзгереді. Жұмсартудың үш түрі бар: төменгі, орташа және жоғары.

Төменгі жұмсарту - болатты 250°С төмен температурада жұмсартылған мартенситті алу мақсатымен және қалдық кернеуді кеміту үшін жүргізеді. Құрылымды микроскоппен қарағанда, онда айрықша өзгерістер болмайды. Төменгі жұмсартуда мартенситтегі көміртегі концентрациясының кемуі, оның торының тетрагональдығын төмендетуін және ε-карбидтің ұсақ бөлшектерінің бөлінуін тудыратын мартенсит түйіршіктерімен когерентті байланысқан түйіршіктерді тек рентгенқұрылымдық талдаудың көмегімен ғана байқауға болады. Төменгі жұмсартудан өткен микрошлифтер тек интенсивті химиялық өңдеуге болады, жұмсартылған болаттың мартенситінің кристалдары жұмсартуға ұшырамаған шынықтырылған болаттардың құрылымына қарағанда қара түсті береді. Төменгі жұмсартудан кейін болаттың қаттылығы өзгермейді, ал ішкі кернеуі кемиді, соққыға тұтқырлығы мен пластикалылығы жоғарлайды.

Орташа жұмсарту - болатты 250÷500°С температуралық аралықта ыдыраған мартенситтің дисперсті өнімін алу мақсатымен (жұмсарту трооститін немесе трооститті-мартенситті) және қалдық кернеуді кеміту үшін орындайды. Троостит деп цементиттің түйіршікті құрылымымен жұқа дисперсті ферритті-цементитті қоспаны айтады. Жұмсартылған троостит құрылысы, шынықтырылған троостит сияқты айрықша дисперстігімен түзелген феррит пен цементиттің бөлшектерінің салдарынан микроталдауда нашар көрінеді. Орташа жұмсартуды серіппелер, рессорлар, штамптар үшін қолданады. Ол жоғары серпімділік шегін және тозуға төзімділігін қамтамасыз етеді.

Жоғары жұмсарту - болатты 500÷680°С температуралық аралықта жұмсартылған сорбит құрылымын алу мақсатымен жүргізеді. Жұмсарту температурасын 500°С жоғары температураға дейін көтерумен цементит түйіршіктерінің өсуіне (коагуляцияға) әкеледі. Олар бір уақытта шар тәрізді пішінді (сфероидизация) алады. Шынықтыру мен жоғары температуралы жұмсартудың үйлесімін жақсарту деп атайды. Жақсартуға шыдамдылық шегі және соққығы тұтқырлығы бойынша жоғары талаптар қойылатын орташа көміртекті (0, 3÷0, 5% С) конструкциялық болаттар ұшырайды.

Өте жоғары температуралы жұмсарту (650°С температурадан А _с1 - ға дейін қыздырумен) тепе-тең құрылымға жақын келеді; бұл жағдайда перлит пайда болады және қалдық феррит (эвтектоидтан кейінгі болатта) байланысы әлсіз болып қалады. Перлиттің дисперстік құрылысы кемиді, ол қыздырылып өңделген түйіршікті перлиттің құрылысына ұқсас болады.

2. 1 Аустениттің ыдырау процесі

Аустенит суынғанда ыдырау өнімдеріне (перлит, бейнит немесе мартенсит) түрленеді. 63-суретте эвтектоидтық болаттың (0, 8%С) изотермиялық түрленуінің диаграммасы келтірілген. Абсцисса осі бойынша логарифмдік масштабпен уақыт салынады; ординат осі бойынша солға- аустенитті төздіру температурасы, оңға - Роквелл бойынша металдың қаттылығы. 700°С температурада болат алғашқыда біраз уақыт аустениттік құрылымын сақтайды, сонан соң а _Н нүктесінде аустениттің басталатын а _К нүктесінде аяқталатын ыдырауы жүреді. 600°С аустенит в _Н нүктесінде ыдырай бастайды, в _К нүктесінде түрлену аяқталады. 400°С бұл процестер С _Н және С _К сәйкес түрде дамиды.

Аустениттің ыдырау процесінің басталуы мен аяқталуының барлық нүктелерін қосу арқылы 1 мен 2 қисықтарын алуға болады. 1 қисық бойынша аустениттің ыдырауы басталады, 2 қисық бойынша ол аяқталады. А _r1 пунктир сызығынан жоғары аустенит суынғанда тұрақты. 1 қисықтың солға қарай жатқан аймақ салқындатылған аустенитке (А') сәйкес келеді, 2 қисықтан оңға қарайғы аймақ феррит (Ф) пен цементитке (Ц) толық ыдыратуға сәйкес келеді; бұл қисықтардың аралығында жартылай ыдыраған аустениттің аймағы бар.

А _{r

1} сызығы аустениттің перлитке түрленуінің тепе-теңдік температурасын көрсетеді. Баяу суынғанда аустенит перлитке түрленеді. Аустениттің салқындауының орта дәрежесінде (600-650°С) майда шашыраңқы перлит құрылымы түзіледі, басқаша сорбит деп аталатын. Аустениттің азғантай тұрақтылық температуралар ауданына дейін 500-600°С аустенитті жылдам суытқанда жоғары шашыраңқы ферриттік-цементиттік қоспа болып саналатын трооститтің құрылымы түзіледі. Аустенитті салқындатқанда (550-240°С), ол ине түрлі құрылысты - ине түрлі троостит болатын, ферритті-цементитті қоспаға ыдырайды.

2-сурет. Аустенит түйіршігін қыздыру температурасына байланысты перлит түйіршігі мөлшерінің өзгеру үлгісі