オーステナイト 形成 の 鉄鋼 の 特性 に 対する 影響

オーステナイト粒の大きさ:鋼の"強度・強度バランス"の主要な決定要因

1強度と硬さへの影響

• 細粒子のオーステナイト: 高核密度で形成される (例えば,球状化焼焼や低温加熱によって)微細なアシキュラーマルテンサイト(または低炭素鋼の細型パールライト) 消化後.微細なマルテンシートの多くの粒の境界線は,切断の動きを効果的に妨げる (粒の境界線は切断の"障壁"として機能)鉄鋼の生産量が著しく増加する張力強度,収力強度,硬さ.
  例: 45°C鋼 (中型炭素鋼) の場合は"850°C (50°C以上Ac3) の加熱と水冷却"により,オーステナイト粒子は良好 (約10級) であり,消されたマルテンサイトも大丈夫です硬度がHRC5558. 1000°C (過熱) に加熱すると,オーステナイト粒子は粗くなって (約3級4級),消されたマルテンサイトは粗くなって,硬さはHRC 50 〜 53 に落ちる.
• 粗粒のオーステナイト過剰な高温や長時間保持が穀物の粗さを引き起こし,粗いラメラーマルテンサイト消化後. 変位は粗質なマルテンサイトに蓄積し,穀物境界の障壁効果が弱まり,強度と硬度が低下します. さらに,"過熱したマイクロ構造物" (e)成長率をさらに低下させる可能性が高い.

2硬さと柔らかさに及ぼす影響

• 細粒子のオーステナイト: 後の相変換産物 (微小マルテンサイト,微小ソルビット) は,ストレスの濃度を分散させる粒の境界を持っています.クラークの拡散は,より多くの穀物境界を回避する必要があります (より長い経路)大きく改善しました.衝撃強度 (αk),折りたたみ強度 (KIC),柔らかさ (長さ,面積の縮小).
  例: 建設機械に使用される冷やされた鋼 (例えば40Cr) に対して,オーステナイト粒子が8級またはより細かく精製されている場合,耐震性 (耐震性) は,冷却および高温耐熱 (500~600°C) 後に 80 J/cm2 を超えることができる粒子がグレード5またはそれ以上の粗さに達すると,衝撃強度は40J/cm2を下回り,低温で壊れやすい骨折のリスクが増加します.
• 粗粒のオーステナイト粗質なマルテンサイトでは,粒間裂け目が容易に形成され,裂け目の拡散抵抗は低く,硬度が急激に低下します.特に低温環境 (例えば,-20°C以下)機械部品の故障の主な原因である"不柔軟性骨折" (脆い骨折) が起こる可能性があります.

オーステナイトの均一性:鋼の特性安定性と内部ストレスに影響を与える

1. 硬さと強さの均一性への影響

• 均一オーステナイト: 炭と合金元素はオーステナイトに完全に拡散し,局所的な濃度差はなく,その後の消化中に,すべての領域がマルテンサイト (または他の相変換微細構造) を同期的に形成する原因として均等な硬度分布(例えば,同じ部品の異なる部分の硬度差 ≤ 2 HRC) と最小限の強度変動.これは,コンポーネントに均等なストレスの分布を保証し,局所的なストレスの濃度を避ける.
  例: 軸承鋼 (GCr15) は,オーステナイトに均等な炭素拡散を確保するために十分な保持時間とともに850°Cに熱さなければなりません. 耐熱後,表面硬さは均等です (HRC 60 〜 62),ローヤーの動作中に均等な着用を保証し,使用寿命を延長する.
• 不均一なオーステナイト:不十分な加熱 (低温,短時間) または粗い初期微細構造により,オーステナイトに炭素の拡散が不完全になり",炭素濃縮地域" (例えば,"炭素が乏しい地域" (e)後に消化する際に:
  • 炭素濃縮地域:高炭素マルテンサイトを形成し,非常に高い硬度だが,硬度が低い.
  • 炭素が少ない地域:低炭素マルテンサイトやフェライトを形成し,硬さも強度も低い.
    最終的には,このことが鋼の硬さや強度に深刻な不均等さを引き起こします.低硬度地域では部品が早速磨損し,高硬度脆度地域では亀裂が生じる傾向があります.

2内部ストレスへの影響

• 部品の変形 (例えば,曲がり,歪み) と寸法精度低下
• 重症の場合: "硬化裂け目" (例えば,不均等な加熱で工具鋼に長長裂けが容易に形成され) は,部品の廃棄を直接引き起こします.

オースティナイトにおける炭素含有量と合金元素:鋼の"硬さ-硬さ比"を調節する

1炭素含有量の影響 (最も重要な要因)

• 高炭素オーステナイト(例えば,C > 0.6%の高炭素鋼)高炭素マルテンサイト消化後 (高炭素過飽和度,格子歪み) 非常に高い硬さ (HRC 60 〜 65) と良い耐磨性がありますが,硬さ (衝撃硬さ < 20 J/cm2) は低いです.高硬さと低衝撃を必要とするシナリオに適しています.切削工具,鋳型,軸承など.
  例: T10鋼 (C=1.0%) は,オーステニティ化 (780°C~800°C) され,冷却され,HRC 62°C~64の硬さに達し,ハンドサーブ刃の製造に適しています.
• 中型炭素オーステナイト(C=0.25%~0.6%の中型炭素鋼など):中型炭素マルテンサイト耐熱後 (例えば高温耐熱で500~600°Cで),高強度 (σb=800~1200 MPa) と高い硬さ (αk=40~80 J/cm2) をバランスする"吸収"に変換される.これは構造鋼の典型的な状態です (e)(例えば,軸,歯車)
  例: 45# 鋼は,冷却と硬化 (840°Cのオーステニティ化+冷却+ 550°Cの硬化) を経験し,約900MPaの強度と約60J/cm2の衝撃強度を達成する,機械用道具のスフィンダの製造に適している.
• 低炭素オーステナイト(C < 0.25% の低炭素鋼など): 消化後,低炭素マルテンサイトに変換される.硬度が低い (HRC 30 〜 40) しかし強度が優れている (αk > 100 J/cm2) 柔軟性も良い (長さ > 15%)高い強度と衝撃耐性を要求するシナリオ (例えば,建設機械の腕,自動車のフレーム) に適しています.
  例: Q355鋼 (C ≈ 0.18%) は低温アウステニティゼーション (880°C~920°C) を経て低炭素マルテンサイトを得るために冷却される.衝撃負荷にさらされる構造部品の製造に適している.

2合金元素の影響

• 穀物精製要素 (Ti,Nb,V): 繊細なカービード (例えばTiC,NbC) を形成し,アウステナイト粒子の成長を防止し,細粒度のあるアウステナイトを生成する.冷却後,これは鋼の強さと強度 (例えば,マイクロ合金型高強度鋼Q690精製穀物にNbを追加し,優れた硬さを維持しながら690MPa以上の強度を達成する.
• 硬さを高める元素 (Ni)■ Niはマルテンサイト変換温度 (MS点) を低下させ,マルテンサイトの脆さを減少させ,高炭素鋼が高硬さを維持し,強度を向上させる (e)耐震性30%以上向上する.
• 耐着性を高める要素 (Cr, Mo)CrとMoは耐磨性カルビッド (例えば,Cr7C3,Mo2C) を形成する.これらのカルビッドはオーステニティゼーション中に部分的に溶解し,消化およびテンパー後に沈着する.鋼の耐磨性を著しく改善する (e耐磨鋼NM450は,CrとMoを加え,通常の鋼と比較して50%の耐磨損失を減少させる.

IV.オーステナイト安定性:鋼の次元安定性と熱処理プロセス適応性に影響する

1次元安定への影響

• 高い安定性のあるオーステナイト形成する傾向がある保持されたオーステナイト保持されたアウステニートは室温でゆっくりとマルテンサイトに変換される (体積の膨張が伴い),部品の"老化変形"と 寸法精度低下 (eオーステニットが過剰に残っている場合,数ヶ月間の使用後に0.1%~0.3%の次元増加がみられる).
  解決策: 保持されたオーステナイトを"冷凍処理" (−80°C~−196°C) によりマルテンサイトに変換する保持されたオーステナイトを"低温テンプレート" (150~200°C) で安定させ,後の変形を最小限に抑える.
• 安定性が低いオーステナイト: 冷却中に簡単にマルテンサイトに完全に変換され,少量のオーステニート (< 5%) が保持されています.部品は良好な寸法安定性があり,精密部品 (例えば,ローヤリング,ギア)

2. 熱処理プロセスの適応性への影響

• 高い安定性のあるオーステナイト(例えば合金鋼):C曲線が右に移動し,臨界冷却速度を低下させる.冷却冷却 (水冷却の代わりに) を用いて冷却硬化を達成することができる.冷却ストレスの原因による変形と裂け方 (e) を減らす例えば,40Cr鋼は油冷却によってHRC5055に達し,45%の鋼は水冷却を必要とする.
• 安定性が低いオーステナイト(例えば低炭素鋼,純鉄):C曲線が左に移動し,高い臨界冷却率をもたらします.非常に速い冷却 (例えば,水冷却,水冷却,水冷却など)マルテンサイトを得るにはスプレー冷却が必要である.硬さも低い.したがって,そのプロセス適応性は低い (例えば,低炭素鋼は,通常単独で消化されず,炭化化などの化学熱処理を必要とする).

結論: オーステナイト 形成 は 鉄鋼 の 特性 の "源 源 制御"

• について強度・硬さバランス(例えば構造部品) 細粒度で均質な中型炭素オーステナイトを制御しなければならない.
• について高硬さ,耐磨性(例えば,道具,模具など) 高炭素,細粒子のオーステナイトを制御しなければならない.
• について高次元精度(例えば精密部品) オーステナイト含有量が少ないオーステナイトを制御しなければならない.