Hiiliteräsosat

Lyhyt kuvaus:

Termiä hiiliteräs voidaan käyttää myös viitattaessa teräkseen, joka ei ole ruostumatonta terästä;tässä käytössä hiiliteräs voi sisältää seosteräksiä.Korkeahiilisellä teräksellä on monia eri käyttötarkoituksia, kuten jyrsintä, leikkaustyökalut (kuten talttat) ja lujat langat.

Lähetä meille sähköpostia

Tuotetiedot

Tuotetunnisteet

Hiiliteräsosien opastus

Hiiliteräs on terästä, jonka hiilipitoisuus on noin 0,05 - 3,8 painoprosenttia.American Iron and Steel Instituten (AISI) hiiliteräksen määritelmässä sanotaan:
1. Vähimmäispitoisuutta ei ole määritelty tai vaadittu kromille, koboltille, molybdeenille, nikkelille, niobiumille, titaanille, volframille, vanadiinille, zirkoniumille tai millekään muulle lisättävälle alkuaineelle halutun seostusvaikutuksen saavuttamiseksi;
2. kuparin määritelty vähimmäismäärä ei ylitä 0,40 prosenttia;
3. tai millekään seuraavista alkuaineista määritetty enimmäispitoisuus ei ylitä ilmoitettuja prosenttiosuuksia: mangaani 1,65 prosenttia;pii 0,60 prosenttia;kuparia 0,60 prosenttia.
Termiä hiiliteräs voidaan käyttää myös viitattaessa teräkseen, joka ei ole ruostumatonta terästä;tässä käytössä hiiliteräs voi sisältää seosteräksiä.Korkeahiilisellä teräksellä on monia eri käyttötarkoituksia, kuten jyrsintä, leikkaustyökalut (kuten talttat) ja lujat langat.Nämä sovellukset vaativat paljon hienompaa mikrorakennetta, mikä parantaa sitkeyttä.

Hiiliteräsosien lämpökäsittely

Hiilipitoisuuden noustessa teräksellä on kyky kovettua ja lujettua lämpökäsittelyn avulla;siitä tulee kuitenkin vähemmän sitkeä.Lämpökäsittelystä riippumatta korkeampi hiilipitoisuus heikentää hitsattavuutta.Hiiliteräksissä korkeampi hiilipitoisuus alentaa sulamispistettä.

Hiiliteräksen lämpökäsittelyn tarkoituksena on muuttaa teräksen mekaanisia ominaisuuksia, yleensä sitkeyttä, kovuutta, myötörajaa tai iskunkestävyyttä.Huomaa, että sähkö- ja lämmönjohtavuus muuttuvat vain vähän.Kuten useimmat teräksen vahvistustekniikat, Youngin moduuli (elastisuus) ei muutu.Kaikki teräksen kaupan sitkeyskäsittelyt lujuuden lisäämiseksi ja päinvastoin.Rauta liukenee paremmin hiileen austeniittifaasissa;siksi kaikki lämpökäsittelyt, paitsi sferoidointi ja prosessihehkutus, aloitetaan kuumentamalla teräs lämpötilaan, jossa austeniittista faasia voi esiintyä.Sitten teräs sammutetaan (lämpövedetään ulos) kohtuullisella tai alhaisella nopeudella, jolloin hiilen pääsee diffundoitumaan ulos austeniitista muodostaen rautakarbidin (sementiitin) ja jättäen ferriittiä, tai suurella nopeudella, jolloin hiilen vangitaan rautaan muodostaen näin martensiittia. .Nopeus, jolla teräs jäähtyy eutektoidilämpötilan (noin 727 °C) läpi, vaikuttaa nopeuteen, jolla hiili diffundoituu austeniitista ja muodostaa sementiittiä.Yleisesti ottaen nopea jäähdytys jättää rautakarbidin hienoksi dispergoituneeksi ja tuottaa hienorakeisen perliitin, ja hitaasti jäähdyttämällä saadaan karkeampaa perliittiä.Hypoeutektoidisen teräksen (alle 0,77 paino-% C) jäähdyttäminen johtaa rautakarbidikerrosten lamelliperliittiseen rakenteeseen, jossa on a-ferriittiä (melkein puhdasta rautaa).Jos kyseessä on hypereutektoidinen teräs (yli 0,77 paino-% C), niin rakenne on täyttä perliittiä, jonka raerajoille muodostuu pieniä (suurempia kuin perliittilamelli) sementiitin rakeita.Eutektoidisella teräksellä (0,77 % hiiltä) on perliittirakenne kauttaaltaan rakeissa, eikä sementiittiä ole rajoilla.Ainesosien suhteelliset määrät saadaan vipusäännön avulla.Seuraavassa on luettelo mahdollisista lämpökäsittelytyypeistä.

Hiiliteräsosat Versus seosteräsosat

Seosteräs on terästä, johon on seostettu erilaisia alkuaineita, joiden kokonaismäärä on 1,0–50 painoprosenttia sen mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi.Seosteräkset jaetaan kahteen ryhmään: niukkaseosteiset teräkset ja runsaasti seostetut teräkset.Ero näiden kahden välillä on kiistanalainen.Smith ja Hashemi määrittelevät eron 4,0 prosentiksi, kun taas Degarmo ym. määrittelevät sen 8,0 prosentiksi.Yleisimmin ilmaisu "seosteräs" viittaa niukkaseosteisiin teräksiin.

Tarkkaan ottaen jokainen teräs on seos, mutta kaikkia teräksiä ei kutsuta "seosteräksiksi".Yksinkertaisimpia teräksiä ovat rauta (Fe), johon on seostettu hiiltä (C) (noin 0,1-1 % tyypistä riippuen).Termi "seosteräs" on kuitenkin vakiotermi, joka viittaa teräksiin, joihin on lisätty tarkoituksella muita seosaineita hiilen lisäksi.Yleisiä seosaineita ovat mangaani (yleisin), nikkeli, kromi, molybdeeni, vanadiini, pii ja boori.Vähemmän yleisiä seosaineita ovat alumiini, koboltti, kupari, cerium, niobium, titaani, volframi, tina, sinkki, lyijy ja zirkonium.

Seuraavassa on joukko seosteräksien parannettuja ominaisuuksia (verrattuna hiiliteräksiin): lujuus, kovuus, sitkeys, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, karkaistuvuus ja kuumakovuus.Joidenkin näiden parantuneiden ominaisuuksien saavuttamiseksi metalli saattaa vaatia lämpökäsittelyä.

Joillekin näistä löytyy käyttöä eksoottisissa ja erittäin vaativissa sovelluksissa, kuten suihkumoottoreiden turbiinien siivissä ja ydinreaktoreissa.Raudan ferromagneettisten ominaisuuksien vuoksi jotkut terässeokset löytävät tärkeitä sovelluksia, joissa niiden reaktiot magnetismiin ovat erittäin tärkeitä, mukaan lukien sähkömoottoreissa ja muuntajissa.

Hiiliteräsosien lämpökäsittely

Sferoidointi
Sferoidiitti muodostuu, kun hiiliterästä kuumennetaan noin 700 °C:seen yli 30 tunniksi.Sferoidiitti voi muodostua alemmissa lämpötiloissa, mutta tarvittava aika kasvaa huomattavasti, koska tämä on diffuusioohjattu prosessi.Tuloksena on sementiitin sauvojen tai pallojen rakenne primäärirakenteen sisällä (ferriitti tai perliitti riippuen siitä, kummalla eutektoidin puolella olet).Tarkoituksena on pehmentää korkeahiilisempiä teräksiä ja lisätä muovattavuutta.Tämä on pehmein ja sitkein teräsmuoto.

Täysi hehkutus
Hiiliterästä kuumennetaan noin 40 °C:seen Ac3:n tai Acm:n yläpuolelle 1 tunnin ajaksi;Tämä varmistaa, että kaikki ferriitti muuttuu austeniitiksi (vaikka sementiittiä saattaa silti olla olemassa, jos hiilipitoisuus on suurempi kuin eutektoidi).Teräs on tämän jälkeen jäähdytettävä hitaasti, 20 °C (36 °F) tunnissa.Yleensä se on vain uunijäähdytteinen, jossa uuni sammutetaan teräksen ollessa vielä sisällä.Tämä johtaa karkeaan perliittiseen rakenteeseen, mikä tarkoittaa, että perliitin "nauhat" ovat paksuja.Täyshehkutettu teräs on pehmeää ja sitkeää, ilman sisäisiä jännityksiä, mikä on usein välttämätöntä kustannustehokkaan muovauksen kannalta.Vain pallomainen teräs on pehmeämpää ja taipuisampaa.

Prosessihehkutus
Prosessi, jota käytetään vähentämään jännitystä kylmämuistetussa hiiliteräksessä, jonka lämpötila on alle 0,3 % C. Teräs kuumennetaan yleensä 550–650 °C:seen 1 tunnin ajaksi, mutta joskus jopa 700 °C:n lämpötilaan.Kuva oikealle [selvennys tarvitaan] näyttää alueen, jossa prosessihehkutus tapahtuu.

Isoterminen hehkutus
Se on prosessi, jossa hypoeutektoidinen teräs kuumennetaan ylemmän kriittisen lämpötilan yläpuolelle.Tätä lämpötilaa ylläpidetään jonkin aikaa ja lasketaan sitten alemman kriittisen lämpötilan alapuolelle ja sitä ylläpidetään jälleen.Sitten se jäähdytetään huoneenlämpötilaan.Tämä menetelmä eliminoi lämpötilagradientin.

Normalisoidaan
Hiiliterästä kuumennetaan noin 55 °C:seen Ac3:n tai Acm:n yläpuolelle 1 tunnin ajaksi;Tämä varmistaa, että teräs muuttuu täysin austeniitiksi.Tämän jälkeen teräs ilmajäähdytetään, mikä on noin 38 °C (100 °F) minuutissa.Tämä johtaa hienoon perliittiseen rakenteeseen ja yhtenäisempään rakenteeseen.Normalisoidulla teräksellä on suurempi lujuus kuin hehkutetulla teräksellä;sillä on suhteellisen korkea lujuus ja kovuus.

Sammutus
Hiiliteräs, jonka lämpötila on vähintään 0,4 painoprosenttia, kuumennetaan normalisoiviin lämpötiloihin ja jäähdytetään sitten nopeasti (sammutetaan) vedessä, suolaliuoksessa tai öljyssä kriittiseen lämpötilaan.Kriittinen lämpötila riippuu hiilipitoisuudesta, mutta on pääsääntöisesti alhaisempi hiilipitoisuuden kasvaessa.Tämä johtaa martensiittiseen rakenteeseen;teräksen muoto, jossa on ylikyllästetty hiilipitoisuus epämuodostuneessa kehokeskeisessä kuutiossa (BCC) kiteisessä rakenteessa, jota kutsutaan oikein kehokeskeiseksi tetragonaaliksi (BCT), jossa on paljon sisäistä jännitystä.Näin karkaistu teräs on erittäin kovaa, mutta hauras, yleensä liian hauras käytännön tarkoituksiin.Nämä sisäiset jännitykset voivat aiheuttaa jännityshalkeamia pintaan.Karkaistu teräs on noin kolme kertaa kovempaa (neljässä enemmän hiiltä) kuin normalisoitu teräs.

Martemperointi (marquenching)
Karkaisu ei itse asiassa ole karkaisumenettely, joten termi marquenching.Se on isotermisen lämpökäsittelyn muoto, jota käytetään ensimmäisen sammutuksen jälkeen, tyypillisesti sulassa suolahauteessa, lämpötilassa, joka on juuri "martensiitin aloituslämpötilan" yläpuolella.Tässä lämpötilassa materiaalin sisällä olevat jäännösjännitykset vapautuvat ja jääneestä austeniitista voi muodostua bainiittia, joka ei ehtinyt muuttua muuksi.Teollisuudessa tätä prosessia käytetään materiaalin sitkeyden ja kovuuden säätelyyn.Pidemmällä karkaisulla sitkeys kasvaa minimaalisella lujuushäviöllä;terästä pidetään tässä liuoksessa, kunnes osan sisä- ja ulkolämpötilat tasoittuvat.Sitten terästä jäähdytetään kohtuullisella nopeudella lämpötilagradientin pitämiseksi minimaalisena.Tämä prosessi ei ainoastaan vähennä sisäisiä jännityksiä ja jännityshalkeamia, vaan se myös lisää iskunkestävyyttä.

Karkaisu
Tämä on yleisin kohdattu lämpökäsittely, koska lopulliset ominaisuudet voidaan määrittää tarkasti karkaisun lämpötilan ja ajan perusteella.Karkaisussa karkaistu teräs kuumennetaan uudelleen eutektoidilämpötilan alapuolelle ja sitten jäähdytetään.Korotettu lämpötila mahdollistaa hyvin pienten sferoidiittimäärien muodostumisen, mikä palauttaa sitkeyden, mutta vähentää kovuutta.Todelliset lämpötilat ja ajat valitaan huolellisesti jokaiselle koostumukselle.

Austering
Austempering-prosessi on sama kuin karkaus, paitsi että jäähdytys keskeytetään ja terästä pidetään sulassa suolakylvyssä 205-540 °C:n lämpötiloissa ja jäähdytetään sitten kohtuullisella nopeudella.Tuloksena oleva teräs, jota kutsutaan bainiittiksi, tuottaa teräkseen neulamaisen mikrorakenteen, jolla on suuri lujuus (mutta vähemmän kuin martensiitti), suurempi sitkeys, suurempi iskunkestävyys ja vähemmän vääristymiä kuin martensiittiteräksellä.Austemperingin haittana on, että sitä voidaan käyttää vain muutamille teräksille ja se vaatii erityisen suolakylvyn.