냉각 중 강철의 변형

냉각 도중 강철 의 변형       

냉각은 열 처리 과정의 필수 단계입니다.        

강철 부품을 가열하고 일정한 온도에서 유지하여 얇고 균일한 곡물을 가진 아우스테니트를 얻으면 냉각이 수행됩니다.

• 초냉각 오스텐이트: 결정점 A1 이하에서 변형되지 않은 오스텐이트 (구조의 측면에서)
• 이 시점에서 초냉각된 아우스테나이트는 즉시 변형되지 않습니다. 대신 열역학적으로 불안정한 상태 (불안성 구조로) 에 있으며 결국 변환을 겪을 것입니다.
• 초냉각의 정도 (즉, 다른 변환 온도) 에 따라 초냉각 오스텐이트는 세 가지 유형의 변환을 겪습니다.
• 페럴라이트 변환
• 바인이트 변환
• 마르텐사이트 변환

• 변환 상태: A1 → 550°C의 온도 범위 내에서 초냉화 된 오스텐라이트가 진주화형 구조로 변합니다.
• 변환 제품: 페리트와 시멘타이트의 번갈아진 램엘라로 구성된 기계적 혼합 구조.
• 진주화물은 철-탄소 합금의 다섯 가지 가장 기본적인 구조 중 하나입니다. 그것은 "P" ( "Pearlite"에서) 라는 글자로 표시됩니다. 이름은 진주와 같은 광택에서 유래합니다.     
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소르비트 (S)

형성 온도: 650 ~ 600 °C; 대략 80 ~ 150 nm의 두께로 비교적 얇은 래멜라를 가지고 있습니다. The lamellae are difficult to distinguish under an optical microscope and can only be identified as the lamellar structure of ferrite and cementite under a high-magnification optical microscope (at 800 ~ 1500× magnification).

트로스티 (T)

형성 온도: 600 ~ 550°C; 대략 30 ~ 80nm 두께의 매우 얇은 램엘라가 있습니다.라멜라 특성은 광학 현미경으로 구별 할 수 없으며 전자 현미경으로만 식별 할 수 있습니다..

변형 전 오스텐라이팅 온도와 오스텐라이트 곡물 크기는 진주화석 식민지의 크기에 영향을 미치지만, 램엘라 간격에 영향을 미치지 않습니다.

진주화 (P) 에서 소르비트 (S) 로 이어서 트로오스티트 (T) 로 갈수록 온도가 낮아지고 램엘라 간격이 작아지고 강도와 단단성이 높아진다.그들은 단지 램엘러의 미세함과 성질에서만 다릅니다., 본질적인 구별 없이.

가열 과정에서 오스테니티화 과정과 유사하게, 냉각 과정에서 진주화 변환 과정도 고체 상태에서 핵화 및 성장 과정입니다.

마찬가지로, 곡물 경계에서 불규칙한 원자 배열과 함께 빈자리와 굴절과 같은 더 많은 결함으로 인해 원자 재배열이 쉽게 발생합니다.그래서 시멘타이트 첫 번째 핵은 오스텐타이트 곡물 경계에서.

시멘타이트 핵이 생기면 성장하기 시작합니다. 성장 과정에서 시멘타이트 양쪽의 아우스테니트의 탄소 함량은 감소하여 페리트의 핵을 촉진합니다.둘은 핵을 형성하고 번갈아 성장합니다., 페리트와 Fe3C로 구성된 여러 장막 구조를 형성합니다.

동시에, 핵과 성장은 곡물 경계의 다른 부분에서도 동시에 시작하여 다양한 방향성을 가진 여러 개의 진주화석 식민지를 형성합니다.

이 진주암 식민지들은 성장하고 연속적인 질량으로 합쳐지고, 마침내 전체 구조가 진주암으로 변합니다.초냉각 오스텐라이트를 진주화물로 변환하는 작업이 완료되었습니다..

철과 탄소 원자는 오스텐라이트가 진주화되는 과정에서 높은 온도 때문에 충분히 확산되기 때문에 이 과정을 확산형 변환이라고 한다.

• 변환 상태: 초냉각 오스텐이트는 550°C ~ Ms의 온도 범위 내에서 변형됩니다. 유테크토이드 강철의 경우 Ms 온도는 230°C입니다.
• 변환 제품: Fe3C (시멘타이트) 와 탄소 초포화 페리트의 2단계 기계 혼합물, "B"자로 표시된다.
• 1930년, E.S. 다벤포트 (E.S. Davenport) 와 E.C. 베인 (E.C. Bain) 은 중온 동열 변환 후 강철에서 변환 제품의 금속학적 구조를 처음으로 관찰했다.베인의 공헌을 기리기 위해, 이 구조는 "바인이트"라고 불렸습니다.
• 미세 구조 형태의 차이에 따라 바인이트는 다음과 같이 분류 할 수 있습니다.
• 상부 바나이트 (B_u)
• 하위 바인이트 (B_l)

• 형태학깃털처럼 생겼어

   

  불연속 막대 모양의 시멘타이트 (Fe3C) 는 오스텐타이트 곡물 경계에서 곡물 내부로 자라는 평행 페리트 턴 사이에 분포합니다.

  

• 하위 바인이트 (B (하위) / Bl)

   

  형태학: 대나무 잎 모양. 얇은 껍질 모양의 탄화물 (Fe3C) 이 페리트 바늘에 분포한다.

  하위 바인이트의 성능 특성:

  하위 바인이트의 탄화물은 얇고 균일하게 분포되어 있습니다.산업 생산에서 일반적으로 사용되는 구조로 만드는낮은 바인이트 구조를 얻는 것은 철강 재료를 강화하는 방법 중 하나입니다.

  같은 경도가 있는 상태에서, 하부 바인이트 구조의 마르텐사이트의 마모 저항은 마르텐사이트의 1~3배에 달할 수 있는 마르텐사이트의 마모 저항보다 현저히 낫다.따라서철과 철강 재료의 매트릭스 구조로 낮은 바인이트를 얻는 것은 연구자와 엔지니어들이 추구하는 목표입니다.

  

   

   

  1) 상부 바인이트의 형성 과정

   

  변환 온도가 상대적으로 높을 때 (550 ~ 350 ° C), 페리트 핵은 오스텐이트의 저탄소 지역에서 선호됩니다.이 핵들은 자그마치 내부에 오스텐이트 곡물 경계에서 평행하게 성장합니다.한편, 페리트가 성장함에 따라, 과잉 탄소 원자는 주변 오스텐이트로 분산됩니다. 마지막으로, 짧은 막대 같은 또는 작은 껍질 모양의 Fe3C (시멘타이트) 는 페리트 톱 사이에 침착합니다.평행 및 밀도 페리트 턴 사이에 불연속적으로 분포, 따라서 깃털 모양의 상부 바인이트가 형성됩니다.