Austenityzacja stali

Zasada austenityzacji

• Zasada transformacji fazowej: Podczas podgrzewania stali wewnętrzne struktury, takie jak feryt i perlit, stopniowo przekształcają się w austenit poprzez redystrybucję atomów węgla w kryształowej siatce żelaza.
• Wpływ temperatur: Temperatura austenityzacji wynosi zazwyczaj pomiędzy ac1 (niższy punkt krytyczny) a ac3 (wyższy punkt krytyczny).Na przykład:, zawartość węgla, rodzaje i zawartość pierwiastków stopu wpływają na punkt krytyczny.

Proces austenityzacji (na przykład stal euktoidowa)

• Tworzenie jąder austenitu: Jądra austenitu tworzą się zazwyczaj preferowanie na interfejsie fazowym między ferrytem a cementytem, ponieważ stężenie atomów węgla na interfejsie fazowym jest nierównomierne,A energia jest wysoka, a układ atomowy nieregularny., który z łatwością spełnia warunki wahań stężenia, wahań energii i wahań struktury wymagane do nukleacji.granice domen perlitu i bloków mozaiki ferrytu mogą być również miejscami nukleacji.
• Wzrost jąder austenituPo podgrzaniu do fazy austenitowej szybkość dyfuzji atomów węgla przyspiesza w wysokiej temperaturze, a atomy żelaza i atomy stopów mogą również całkowicie dyfuzować.Jądra austenitu nadal rosną w kierunku ferrytu i cementytu poprzez dyfuzję atomów węgla.
• Rozpuszczanie cementytu pozostałego: Ponieważ skład i struktura ferytu są bliższe austenitowi, feryt znika najpierw podczas wzrostu jąder austenitowych,podczas gdy pozostały cementit nadal rozpuszcza się z przedłużeniem czasu trwania aż wszystko zniknie..
• Homogenizacja składu austenituPo całkowitym rozpuszczeniu cementytu stężenie węgla w austenitzie nie jest jednolite, a zawartość węgla w pierwotnym obszarze cementytu jest wyższa.konieczne jest długotrwałe zatrzymywanie lub ciągłe podgrzewanie, aby atomy węgla mogły się w pełni rozproszyć, w celu uzyskania austenitu o jednolitym składzie.

Austenityzacja stali hipoeutectoidalnej i stali hipereutectoidalnej

• Stalo hypoeutectoide: Oprócz podstawowego procesu tworzenia austenitu ze stali eutectoidalnej, o którym mowa powyżej, podgrzewany powyżej temperatury ac1,proeutectoid ferrytu musi być stopniowo rozpuszczany, aż do podgrzania powyżej temperatury ac3 w celu całkowitego przekształcenia w austenit.
• Stalo o masie nieprzekraczającej 10 mm: Po podgrzaniu powyżej temperatury ac1 proeutectoid cementit (cementit wtórny) musi stopniowo się rozpuszczać,i tylko po podgrzaniu powyżej Accm (wyższy punkt krytyczny stali hipereutektoidalnej) cały cementyt może się rozpuścić i uzyskać pojedynczą strukturę austenitową.

Czynniki wpływające na austenityzację

• Temperatura i czas ogrzewania: Im wyższa temperatura ogrzewania, tym szybszy współczynnik dyfuzji atomowej, tym szybsza prędkość austenityzacji i tym krótszy czas potrzebny do formowania;im dłuższy czas trwania, tym bardziej jednolity skład austenitu, ale zbyt długi czas trwania prowadzi do wzrostu ziarna.
• Prędkość ogrzewania: Im szybciej nagrzewa się, tym krótszy okres inkubacji, tym wyższa temperatura, w której austenit zaczyna się przekształcać i kończy się przekształceniem,im krótszy czas potrzebny do przekształceniaPodczas szybkiego podgrzewania wzrost współczynnika nukleacji austenitu jest większy niż tempo wzrostu i można uzyskać drobne ziarna austenitu.
• Elementy stopniowe: pierwiastki takie jak kobalt i nikel przyspieszają proces austenityzacji; pierwiastki takie jak chrom, molibden i wanad spowalniają proces austenityzacji; pierwiastki takie jak krzemowy,aluminium i mangan zasadniczo nie mają wpływu na proces austenityzacjiPonieważ szybkość dyfuzji pierwiastków stopowych jest znacznie wolniejsza niż węgla, temperatura ogrzewania cieplnej stali stopowej jest na ogół wyższa, a czas utrzymania jest dłuższy.
• Oryginalna struktura: Kiedy cementyt w pierwotnej strukturze jest lamelowy, tempo tworzenia austenitu jest szybsze niż w przypadku cementytu ziarnistego; im mniejsze jest odległość między lamelami cementytu, tym większa jest jego szybkość tworzenia.im więcej interfejsów fazowych, im wyższa szybkość nukleacji, tym szybsza szybkość przekształcenia; granulowany perlit w stanie grzania sferyzującego ma niewiele interfejsów fazowych,więc tempo austenityzacji jest najwolniejsze.

Praktyczne zastosowanie austenityzacji

• Obróbka cieplna: Austenityzacja jest kluczowym etapem w obróbce cieplnej stali.) spowoduje przekształcenie austenitu w różne strukturyNa przykład wytrzymałość stali po austenityzacji pozwala uzyskać martensyt i poprawić twardość i wytrzymałość stali;Normalizacja obróbki może usprawnić ziarna i poprawić obróbkę stali, itp.
• Przetwarzanie ciśnieniowe: W celu austenityzacji ingotów stalowych, billetów stalowych i wyrobów stalowych zazwyczaj podgrzewa się do temperatury powyżej 1100°C. W tym czasie austenit ma dobrą plastyczność i niską wytrzymałość,który jest wygodny do przetwarzania tworzyw sztucznych, takich jak kucie i walcowanie w celu wytwarzania części lub gotowych produktów o różnych kształtach.