Аустенитизация стали

Принцип аустенизации

• Принцип фазовой трансформации: При нагревании стали внутренние структуры, такие как феррит и перлит, постепенно превращаются в аустенит благодаря перераспределению атомов углерода в железной кристаллической решетке.
• Влияние температуры: температура аустенизации обычно находится между ac1 (нижняя критическая точка) и ac3 (верхняя критическая точка).Например,, содержание углерода, типы и содержание сплавных элементов все влияют на критическую точку.

Процесс аустенизации (в качестве примера используем эутектоидную сталь)

• Образование аустенитовых ядер: Ядра аустенита обычно предпочтительно образуются на фазовом интерфейсе между ферритом и цементитом, потому что концентрация атома углерода на фазовом интерфейсе неравномерна,и энергия высока и атомное расположение нерегулярно, который легко отвечает условиям колебаний концентрации, колебаний энергии и колебаний структуры, необходимых для нуклеации.границы доменов перлитов и мозаичных блоков ферритов также могут быть местами нуклеации.
• Рост ядра аустенита: После нагрева до аустенитовой фазы скорость диффузии атомов углерода ускоряется при высокой температуре, а атомы железа и атомы сплавов также могут полностью диффузироваться.Ядра аустенита продолжают расти к ферриту и цементиту через диффузию атомов углерода.
• Растворение остаточного цементита: Поскольку состав и структура феррита ближе к аустениту, феррит исчезает сначала во время роста ядра аустенита,В то время как остаточный цементит продолжает растворяться с продлением времени хранения, пока все не исчезнет..
• Гомогенизация состава аустенита: После того, как цементит растворяется, концентрация углерода в аустените не является равномерной, и содержание углерода в исходном цементитном регионе выше.необходимо пройти длительное удержание или продолжение нагрева, чтобы позволить атомам углерода полностью рассеяться., чтобы получить аустенит с равномерным составом.

Аустенитизация гипоутектоидной стали и гипеутектоидной стали

• Гипоутектоидная сталь: В дополнение к вышеупомянутому базовому процессу образования аустенита из евтектоидной стали, при нагревании выше температуры ac1Проутектоидный феррит должен постепенно растворяться, пока он не нагреется выше температуры ac3, чтобы полностью превратиться в аустенит..
• Гипереутектоидная сталь: При нагревании выше температуры ac1 протектоидный цементит (вторичный цементит) должен постепенно растворяться,и только при нагревании выше Accm (верхняя критическая точка гипереутектоидной стали) весь цементит может раствориться и получить одну аустенитную структуру.

Факторы, влияющие на аустенизацию

• Температура и время нагрева: чем выше температура нагрева, тем быстрее скорость диффузии атомов, тем быстрее скорость аустенизации, и тем короче время, необходимое для образования; при определенной температуре,чем дольше время хранения, чем более равномерный состав аустенита, но слишком длительное время хранения приведет к росту зерна.
• Скорость нагрева: Чем быстрее скорость нагрева, тем короче период инкубации, тем выше температура, при которой аустенит начинает трансформироваться и заканчивает трансформироваться,и чем короче время, необходимое для преобразованияПри быстром нагревании скорость нуклеации аустенита увеличивается больше, чем скорость роста, и можно получить мелкие зерна аустенита.
• Элементы сплавовЭлементы, такие как кобальт и никель, ускоряют процесс аустенизации; элементы, такие как хром, молибден и ванадий, замедляют процесс аустенизации; элементы, такие как кремний,алюминий и марганец практически не влияют на процесс аустенитизацииПоскольку скорость диффузии легирующих элементов намного медленнее, чем у углерода, теплообрабатывающая температура нагрева легированной стали, как правило, выше, и время хранения больше.
• Первоначальная структура: когда цементит в исходной структуре ламелярный, скорость образования аустенита быстрее, чем у гранулированного цементита; чем меньше интерламелярное расстояние цементита,чем больше фазовых интерфейсов, чем выше скорость нуклеации, тем быстрее скорость преобразования; гранулированный перлит в состоянии сфероидизации отжига имеет мало фазовых интерфейсов,так что уровень аустенизации является самым медленным.

Практическое применение аустенитизации

• Тепловая обработка: аустенизация является ключевым этапом в термической обработке стали.) приведет к превращению аустенита в различные структурыНапример, отжигание стали после аустенизации позволяет получить мартенцитовую структуру и улучшить твердость и прочность стали;Нормализация обработки может очистить зерна и улучшить обработку стали, и т.д.
• Обработка под давлением: Стальные слитки, стальные слитки и стальные изделия обычно нагреваются до температуры выше 1100°C для аустенизации.который удобен для обработки пластмасс, таких как ковка и прокат, для изготовления деталей или готовых изделий различной формы.