ჰიპოეუტექტოიდური ფოლადი: სტრუქტურა, თვისებები, წარმოება და გამოყენება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ნახშირბადოვანი ფოლადების გამოყენება ფართოდ არის გავრცელებული მშენებლობასა და მრეწველობაში. ეგრეთ წოდებული ტექნიკური რკინის ჯგუფს აქვს მრავალი უპირატესობა, რაც იწვევს საბოლოო პროდუქტებისა და სტრუქტურების მუშაობის გაზრდას. სიმტკიცისა და სტრესისადმი გამძლეობის ოპტიმალურ მახასიათებლებთან ერთად, ეს შენადნობები ასევე გამოირჩევიან მოქნილი დინამიკური თვისებებით. კერძოდ, ჰიპოევტექტოიდური ფოლადი, რომელიც ასევე შეიცავს ნახშირბადის ნარევების მნიშვნელოვან პროცენტს, ფასდება მაღალი დრეკადობით. მაგრამ ეს არ არის ამ ჯიშის მაღალი სიმტკიცის რკინის ყველა უპირატესობა.

ზოგადი ინფორმაცია შენადნობის შესახებ

ფოლადის გამორჩეული თვისება არის სპეციალური შენადნობი მინარევების და ნახშირბადის არსებობა სტრუქტურაში. სინამდვილეში, ჰიპოევტექტოიდური შენადნობი განისაზღვრება ნახშირბადის შემცველობით. აქ მნიშვნელოვანია განვასხვავოთ კლასიკური ევტექტოიდური და ლედებურიტის ფოლადები, რომლებსაც ბევრი საერთო აქვთ ტექნიკური რკინის აღწერილ ნაირსახეობასთან. თუ გავითვალისწინებთ ფოლადის სტრუქტურულ კლასს, მაშინ ჰიპოევტექტოიდური შენადნობი ეხება ევტექტოიდებს, მაგრამ შეიცავს შენადნობ ფერიტებსა და პერლიტებს. ფუნდამენტური განსხვავება ჰიპერევტექტოიდებისგან არის ნახშირბადის დონე 0,8% -ზე ქვემოთ. ამას აჭარბებსინდიკატორი საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ფოლადი, როგორც სრულფასოვანი ევტექტოიდები. გარკვეულწილად, ჰიპოევტექტოიდის საპირისპიროა ჰიპერევტექტოიდური ფოლადი, რომელიც პერლიტის გარდა შეიცავს კარბიდების მეორად მინარევებსაც. ამრიგად, არსებობს ორი ძირითადი ფაქტორი, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ჰიპოევტექტოიდური შენადნობების განასხვავებას ევტექტოიდების ზოგადი ჯგუფისგან. ჯერ ერთი, ეს არის შედარებით მცირე ნახშირბადის შემცველობა და მეორეც, ეს არის მინარევების სპეციალური ნაკრები, რომლის საფუძველია ფერიტი.

წარმოების ტექნოლოგია

ჰიპოევტექტოიდური ფოლადის წარმოების ზოგადი ტექნოლოგიური პროცესი მსგავსია სხვა შენადნობების წარმოებისთვის. ანუ, დაახლოებით იგივე ტექნიკა გამოიყენება, მაგრამ სხვადასხვა კონფიგურაციებში. ჰიპოეუტექტოიდური ფოლადი განსაკუთრებულ ყურადღებას მოითხოვს მისი სპეციფიკური სტრუქტურის მიღების თვალსაზრისით. ამისთვის გამოიყენება ტექნოლოგია გაგრილების ფონზე აუსტენიტის დაშლის უზრუნველსაყოფად. თავის მხრივ, აუსტენიტი არის კომბინირებული ნარევი, მათ შორის იგივე ფერიტი და პერლიტი. გათბობისა და გაგრილების ინტენსივობის რეგულირებით, ტექნოლოგებს შეუძლიათ აკონტროლონ ამ დანამატის დისპერსია, რაც საბოლოოდ გავლენას ახდენს მასალის გარკვეული შესრულების თვისებების ფორმირებაზე.

თუმცა, პერლიტის მიერ მოწოდებული ნახშირბადი იგივე რჩება. მიუხედავად იმისა, რომ შემდგომმა ანეილირებამ შეიძლება გამოასწოროს მიკროსტრუქტურის ფორმირება, ნახშირბადის შემცველობა იქნება 0,8%-ის ფარგლებში. ფოლადის კონსტრუქციის ფორმირების პროცესში სავალდებულო ეტაპია ნორმალიზაცია. ეს პროცედურა საჭიროა იმავე მარცვლების ფრაქციული ოპტიმიზაციისთვისავსტენიტი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფერიტის და პერლიტის ნაწილაკები მცირდება ოპტიმალურ ზომებამდე, რაც კიდევ უფრო აუმჯობესებს ფოლადის ტექნიკურ და ფიზიკურ მუშაობას. ეს არის რთული პროცესი, რომელშიც ბევრი რამ არის დამოკიდებული გათბობის რეგულირების ხარისხზე. თუ ტემპერატურულ რეჟიმს გადააჭარბებს, მაშინ საპირისპირო ეფექტი შეიძლება იყოს უზრუნველყოფილი - აუსტენიტის მარცვლების ზრდა.

ფოლადის დამუშავება

გამოიყენება რამდენიმე ანეილირების მეთოდი. ფუნდამენტური განსხვავებაა სრული და ნაწილობრივი ანეილირების ტექნიკას შორის. პირველ შემთხვევაში აუსტენიტი ინტენსიურად თბება კრიტიკულ ტემპერატურამდე, რის შემდეგაც ხდება ნორმალიზება გაგრილების გზით. სწორედ აქ ხდება აუსტენიტის დაშლა. როგორც წესი, ფოლადების სრული დამუშავება ხდება 700-800 °C რეჟიმში. ამ დონეზე თერმული დამუშავება უბრალოდ ააქტიურებს ფერიტის ელემენტების დაშლის პროცესებს. გაგრილების სიჩქარის რეგულირებაც შესაძლებელია, მაგალითად, ღუმელის პერსონალს შეუძლია კამერის კარის მართვა მისი დახურვით ან გახსნით. იზოთერმული ღუმელების უახლეს მოდელებს ავტომატურ რეჟიმში შეუძლიათ განახორციელონ ნელი გაგრილება მოცემული პროგრამის შესაბამისად.

რაც შეეხება არასრულ გახეხვას, ის წარმოიქმნება 800 °C-ზე მაღალი ტემპერატურის გაცხელებით. თუმცა, არსებობს სერიოზული შეზღუდვები კრიტიკული ტემპერატურის ეფექტის შენარჩუნების დროს. ამ მიზეზით ხდება არასრული ანეილირება, რის შედეგადაც ფერიტი არ ქრება. შესაბამისად, მომავალი მასალის სტრუქტურაში ბევრი ხარვეზი არ არის აღმოფხვრილი. რატომ არის საჭირო ფოლადების ასეთი დამუშავება, თუ ეს არ აუმჯობესებს ფიზიკურსხარისხი? სინამდვილეში, ეს არის არასრული თერმული დამუშავება, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ რბილი სტრუქტურა. საბოლოო მასალა შეიძლება არ იყოს საჭირო ნახშირბადოვანი ფოლადებისთვის სპეციფიკურ ყველა აპლიკაციაში, მაგრამ საშუალებას მისცემს ადვილად დამუშავებას. რბილი პრო-ევტექტოიდური შენადნობი ადვილად იჭრება და ნაკლებად ძვირი დასამზადებელია.

შენადნობის ნორმალიზაცია

გასროლის შემდეგ მოდის გაზრდილი თერმული დამუშავების პროცედურების რიგი. არის ნორმალიზაციის და გათბობის ოპერაციები. ორივე შემთხვევაში, ჩვენ ვსაუბრობთ თერმულ ეფექტზე სამუშაო ნაწილზე, რომლის დროსაც ტემპერატურა შეიძლება აღემატებოდეს 1000 °C-ს. მაგრამ თავისთავად, ჰიპოევტექტოიდური ფოლადების ნორმალიზება ხდება თერმული დამუშავების დასრულების შემდეგ. ამ ეტაპზე გაციება იწყება უძრავი ჰაერის პირობებში, რომლის დროსაც ხდება ექსპოზიცია წვრილმარცვლოვანი ავსტენიტის სრულ წარმოქმნამდე. ანუ გათბობა არის ერთგვარი მოსამზადებელი ოპერაცია შენადნობის ნორმალიზებულ მდგომარეობაში მოყვანამდე. თუ ვსაუბრობთ კონკრეტულ სტრუქტურულ ცვლილებებზე, მაშინ ყველაზე ხშირად ისინი გამოიხატება ფერიტისა და პერლიტის ზომის შემცირებით, ასევე მათი სიხისტის ზრდით. ნაწილაკების სიმტკიცის თვისებები გაზრდილია ანილირების პროცედურებით მიღწეულთან შედარებით.

ნორმალიზების შემდეგ შეიძლება მოჰყვეს კიდევ ერთი ხანგრძლივი ექსპოზიციის გათბობის პროცედურა. სამუშაო ნაწილი შემდეგ გაგრილდება და ეს ნაბიჯი შეიძლება შესრულდეს სხვადასხვა გზით. საბოლოო ჰიპოევტექტოიდური ფოლადი მიიღება ჰაერში ან ჰაერშინელი გაგრილების ღუმელები. როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, უმაღლესი ხარისხის შენადნობი ყალიბდება ნორმალიზაციის სრული ტექნოლოგიის გამოყენებით.

ტემპერატურის გავლენა შენადნობის სტრუქტურაზე

ტემპერატურული ჩარევა ფოლადის კონსტრუქციის ფორმირების პროცესში იწყება ფერიტულ-ცემენტიტის მასის აუსტენიტად გადაქცევის მომენტიდან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პერლიტი გადადის ფუნქციური ნარევის მდგომარეობაში, რაც ნაწილობრივ ხდება მაღალი სიმტკიცის ფოლადის წარმოქმნის საფუძველი. თერმული დამუშავების შემდეგ ეტაპზე გამაგრებული ფოლადი ათავისუფლებს ჭარბ ფერიტს. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ის ყოველთვის არ არის მთლიანად აღმოფხვრილი, როგორც არასრული ანეილის შემთხვევაში. მაგრამ კლასიკური ჰიპოევტექტოიდური შენადნობი მაინც მოიცავს ამ ავსტენიტის კომპონენტის აღმოფხვრას. შემდეგ ეტაპზე არსებული კომპოზიცია უკვე ოპტიმიზებულია ოპტიმიზებული სტრუქტურის ჩამოყალიბების მოლოდინით. ანუ, ხდება შენადნობის ნაწილაკების შემცირება გაზრდილი სიმტკიცის თვისებების შეძენით.

იზოთერმული ტრანსფორმაცია აუსტენიტების სუპერგაციებული ნარევით შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა რეჟიმში და ტემპერატურის დონე მხოლოდ ერთ-ერთი პარამეტრია, რომელსაც აკონტროლებს ტექნოლოგი. ასევე განსხვავდება თერმული ზემოქმედების პიკური ინტერვალები, გაგრილების სიჩქარე და ა.შ.. არჩეული ნორმალიზების რეჟიმიდან გამომდინარე, მიიღება გამაგრებული ფოლადი გარკვეული ტექნიკური და ფიზიკური მახასიათებლებით. სწორედ ამ ეტაპზეა შესაძლებელი სპეციალური საოპერაციო თვისებების დაყენებაც. თვალსაჩინო მაგალითია რბილი სტრუქტურის მქონე შენადნობი, რომელიც მიღებულია შემდგომი ეფექტური დამუშავების მიზნით. მაგრამ ყველაზე ხშირადმწარმოებლები კვლავ ყურადღებას ამახვილებენ საბოლოო მომხმარებლის საჭიროებებზე და მის მოთხოვნებზე ლითონის ძირითადი ტექნიკური და ოპერატიული თვისებების მიმართ.

ფოლადის კონსტრუქცია

ნორმალიზების რეჟიმი 700 °C ტემპერატურაზე იწვევს სტრუქტურის ფორმირებას, რომელშიც საფუძველს შექმნის ფერიტებისა და პერლიტების მარცვლები. სხვათა შორის, ჰიპერევტექტოიდურ ფოლადებს ფერიტის ნაცვლად სტრუქტურაში ცემენტიტი აქვთ. ოთახის ტემპერატურაზე, ნორმალურ მდგომარეობაში, ასევე აღინიშნება ჭარბი ფერიტის შემცველობა, თუმცა ეს ნაწილი მინიმუმამდეა დაყვანილი ნახშირბადის მატებასთან ერთად. მნიშვნელოვანია ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ ფოლადის სტრუქტურა მცირე ზომით დამოკიდებულია ნახშირბადის შემცველობაზე. იგი პრაქტიკულად არ მოქმედებს ძირითადი კომპონენტების ქცევაზე ერთი და იგივე გაცხელების დროს და თითქმის ყველა კონცენტრირებულია პერლიტში. სინამდვილეში, პერლიტის გამოყენება შესაძლებელია ნახშირბადის ნარევის შემცველობის დონის დასადგენად - როგორც წესი, ეს უმნიშვნელო მნიშვნელობაა.

სხვა სტრუქტურული ნიუანსიც საინტერესოა. ფაქტია, რომ პერლიტის და ფერიტის ნაწილაკებს ერთი და იგივე ხვედრითი წონა აქვთ. ეს ნიშნავს, რომ ერთ-ერთი ამ კომპონენტის ოდენობით მთლიან მასაში, შეგიძლიათ გაიგოთ, თუ რა ფართობს იკავებს იგი. ამრიგად, შესწავლილია მიკროსექციური ზედაპირები. ჰიპოევტექტოიდური ფოლადის გაცხელების რეჟიმიდან გამომდინარე, ასევე იქმნება ასტენიტის ნაწილაკების ფრაქციული პარამეტრები. მაგრამ ეს ხდება თითქმის ინდივიდუალურ ფორმატში უნიკალური მნიშვნელობების ფორმირებით - კიდევ ერთი რამ არის ის, რომ სხვადასხვა ინდიკატორის შეზღუდვები რჩება სტანდარტად.

ჰიპოევტექტოიდური ფოლადის თვისებები

ეს მეტალი ეკუთვნისდაბალნახშირბადიან ფოლადებს, ამიტომ მისგან განსაკუთრებულ შესრულებას არ უნდა ელოდოთ. საკმარისია ითქვას, რომ სიძლიერის მახასიათებლების მიხედვით, ეს შენადნობი საგრძნობლად ჩამორჩება ევტექტოიდებს. ეს გამოწვეულია სტრუქტურის განსხვავებებით. ფაქტია, რომ ფოლადის ჰიპოევტექტოიდური კლასი ჭარბი ფერიტების შემცველობით, სიძლიერით ჩამოუვარდება ანალოგებს, რომლებსაც აქვთ ცემენტიტი სტრუქტურულ კომპლექტში. ნაწილობრივ ამ მიზეზით, ტექნოლოგები გვირჩევენ სამშენებლო ინდუსტრიისთვის შენადნობების გამოყენებას, რომელთა წარმოებაში სროლის ოპერაცია ფერიტების გადაადგილებით მაქსიმალურად განხორციელდა.

თუ ვსაუბრობთ ამ მასალის დადებით განსაკუთრებულ თვისებებზე, მაშინ ეს არის პლასტიურობა, განადგურების ბუნებრივი ბიოლოგიური პროცესებისადმი გამძლეობა და ა.შ. ამავდროულად, ჰიპოევტექტოიდური ფოლადების გამკვრივებამ შეიძლება შემატოს მთელი რიგი დამატებითი თვისებები. ლითონის. მაგალითად, ეს შეიძლება იყოს როგორც გაზრდილი თერმული წინააღმდეგობა, ასევე კოროზიის პროცესებისადმი მიდრეკილების არარსებობა, ისევე როგორც დამცავი თვისებების მთელი რიგი, რომლებიც თან ახლავს ჩვეულებრივი დაბალი ნახშირბადის შენადნობებს.

აპლიკაციის სფერო

მიუხედავად იმისა, რომ ლითონი მიეკუთვნება ფერიტულ ფოლადების კლასს, სიმტკიცის თვისებების უმნიშვნელო შემცირების მიუხედავად, ეს მასალა გავრცელებულია სხვადასხვა ადგილებში. მაგალითად, მანქანათმშენებლობაში გამოიყენება ჰიპოევტექტოიდური ფოლადისგან დამზადებული ნაწილები. სხვა საქმეა, რომ გამოიყენება მაღალი ხარისხის შენადნობები, რომელთა წარმოებაში გამოყენებული იქნა სროლისა და ნორმალიზაციის მოწინავე ტექნოლოგიები. ასევე, ჰიპოევტექტოიდური ფოლადის სტრუქტურა ფერიტის შემცირებული შემცველობით საკმაოდ არისსაშუალებას იძლევა ლითონის გამოყენება სამშენებლო კონსტრუქციების წარმოებაში. უფრო მეტიც, ამ ტიპის ზოგიერთი ფოლადის კლასის ხელმისაწვდომი ღირებულება საშუალებას გაძლევთ დაითვალოთ მნიშვნელოვანი დანაზოგი. ზოგჯერ, სამშენებლო მასალების და ფოლადის მოდულების წარმოებაში, გაზრდილი სიმტკიცე საერთოდ არ არის საჭირო, მაგრამ აუცილებელია აცვიათ წინააღმდეგობა და ელასტიურობა. ასეთ შემთხვევებში ჰიპოევტექტოიდური შენადნობების გამოყენება გამართლებულია.

წარმოება

ბევრი საწარმო ეწევა რუსეთში ჰიპოევტექტოიდური ლითონის წარმოებას, მომზადებას და წარმოებას. მაგალითად, ურალის ფერადი ლითონების ქარხანა (UZTSM) აწარმოებს ამ ტიპის ფოლადის რამდენიმე კლასის ერთდროულად, რაც მომხმარებელს სთავაზობს ტექნიკურ და ფიზიკურ თვისებებს სხვადასხვა კომპლექტს. ურალის ფოლადის ქარხანა აწარმოებს ფერიტულ ფოლადებს, რომლებიც შეიცავს მაღალი ხარისხის შენადნობ კომპონენტებს. გარდა ამისა, ასორტიმენტში ხელმისაწვდომია შენადნობის სპეციალური მოდიფიკაციები, მათ შორის სითბოს მდგრადი, მაღალი ქრომის და უჟანგავი ლითონები.

უმსხვილეს მწარმოებლებს შორის შეიძლება გამოვყოთ მეტალოინვესტიც. ამ კომპანიის ობიექტებში იწარმოება სტრუქტურული ფოლადები ჰიპოევტექტოიდური სტრუქტურით, რომლებიც განკუთვნილია მშენებლობაში გამოსაყენებლად. ამ დროისთვის, საწარმოს ფოლადის ქარხანა მუშაობს ახალი სტანდარტებით, რაც საშუალებას იძლევა გაუმჯობესდეს ფერიტის შენადნობების სუსტი წერტილი - სიძლიერის მაჩვენებელი. კერძოდ, კომპანიის ტექნოლოგები მუშაობენ სტრესის ინტენსივობის ფაქტორის გაზრდაზე, მასალის ზემოქმედების სიძლიერისა და დაღლილობის წინააღმდეგობის ოპტიმიზაციაზე. ეს საშუალებას გვაძლევს შემოგთავაზოთ თითქმის უნივერსალური შენადნობები.

დასკვნა

არსებობს სამრეწველო და სამშენებლო ლითონების რამდენიმე ტექნიკური და ოპერატიული თვისება, რომლებიც ითვლება ძირითად და რეგულარულად იხვეწება. თუმცა, როდესაც დიზაინები და ტექნოლოგიური პროცესები უფრო რთული ხდება, ელემენტების ბაზის ახალი მოთხოვნებიც ჩნდება. ამ მხრივ აშკარად ვლინდება ჰიპოევტექტოიდური ფოლადი, რომელშიც კონცენტრირებულია შესრულების სხვადასხვა თვისებები. ამ ლითონის გამოყენება გამართლებულია არა იმ შემთხვევებში, როდესაც საჭიროა რამდენიმე ულტრა მაღალი ხარისხის ნაწილი, არამედ იმ სიტუაციებში, როდესაც საჭიროა სხვადასხვა თვისებების სპეციალური ატიპიური ნაკრები. ამ შემთხვევაში, ლითონი ასახავს მოქნილობისა და ელასტიურობის კომბინაციას ოპტიმალური ზემოქმედების წინააღმდეგობასთან და ძირითად დამცავ თვისებებთან, რომლებიც გვხვდება ნახშირბადის შენადნობების უმეტესობაში.