ferriter perliter austeniter

Det här är de tre orden som vilken metallurg eller materialvetare som helst ser ständigt. Men när du börjar arbeta med äkta metall, särskilt vid tillverkning av utrustning, inser du att det finns en avgrund mellan idealtillståndsdiagrammet och det som ligger på bordet i verkstaden. Många människor, särskilt unga ingenjörer, tror att de har förstått teorin - och det är det, de kan förutsäga egenskaper. Men i själva verket samma sakperliti gjutningen av krosskroppen och i den valsade balken - det är, ursäkta, två stora skillnader. Eller låt oss taaustenit— alla vet om dess stabilitet i rostfria stål, men när man tillverkar stora komponenter till gruvutrustning, där slaghållfasthet vid låga temperaturer är viktigt, börjar man värdera austenitiska stål på ett helt annat sätt, man letar efter en balans med ferrit så att sprickor inte uppstår vid termisk chock.

Från teori till verkstad: där börjar problemen

Jag minns för ungefär tio år sedan vi försökte modernisera en växellåda på en av de gamla fabrikerna. Kunden krävde ökad slitstyrka på växlarna. Vi tittade på materialet - stål med bra kolhalt; i teorin borde en bra finplåtsstruktur ha bildatsperlitefter lämplig värmebehandling. Vi utförde normalisering, härdning och härdning. På ett mikrosnitt under ett mikroskop verkar det finnas en vacker struktur. Men under de första testerna på stativet började tanden smula sönder. De började komma på det.

Det visade sig att metallens historia inte började i vår ugn. Originalämnet överhettades under valsningen och spår av Widmanstätt fanns kvar i strukturen. Vår värmebehandling rättade inte till detta, den "kamouflerade" helt enkelt. Perliten har bildats, men det finns fortfarande spröda områden runt den. Så mycket för ren teori. Det var nödvändigt att helt förändra den tekniska kedjan, införa ytterligare homogeniseringsexponering för att jämna ut strukturen innan härdning. Dyrt och tidskrävande, men resultatet blev lyckat.

Den här händelsen lärde mig att ta en bredare syn. Nu detLONGI CorporationNär uppgiften kommer att utveckla eller reparera en kritisk komponent, till exempel axeln på en magnetisk separator, som arbetar under förhållanden med nötande slitage och varierande belastningar, frågar vi inte bara stålsorten. Vi behöver en historia: vilken deformation den genomgick, hur den svalnade. Det beror på detta om vi kan få det önskade förhållandet mellan ferrit och perlit i slutprodukten eller om vi måste satsa på mer komplexa lösningar.

Austenite: inte bara för rostfritt stål

Austenite är också full av myter. Alla kommer genast ihåg korrosionsbeständigheten. Men i gruvutrustning som producerarLONGI, styrka och vibrationsdämpning är ofta kritiska. Till exempel har vi fästpunkter för kraftelektromagneter. Vibrationen från en fungerande kross eller kvarn är kolossal. Att använda vanligt kolstål här innebär att döma strukturen till utmattningsbrott.

Vi försökte använda stål med metastabil austenit, som delvis omvandlas till martensit under deformation. Effekten av härdning genom arbetshärdning. I teorin - jättebra. I praktiken stötte vi på det faktum att graden av omvandling starkt beror på temperaturen på själva enheten under drift. På sommaren i en varm verkstad finns ett resultat, på vintern i ett ouppvärmt rum - ett annat. Oförutsägbarhet är det värsta med ingenjörskonst.

Som ett resultat överger vi ofta sådana nöjen för produktionsbilar till förmån för mer förutsägbara, om än mindre "fashionabla" sådana. material. Men för specialbeställningar, där förhållandena kan kontrolleras strikt, fortsätter vi experiment. Balansen mellan austenitisk duktilitet och ferrit-perlitstyrka är ett ständigt sökande.

Ferrit som bas

Åhferritofta talat nedsättande: mjuk, svag. Men du kan inte gå någonstans utan honom. Detta är fasen som ger just den viskositeten, förmågan att absorbera stötenergi. I skopor och grävmaskinständer som utsätts för stötbelastningar är närvaron av en viss volym mjuk ferrit i strukturen inte en nackdel, utan en nödvändighet. Det saktar ner sprickan.

Problemet är hur man kontrollerar det. Kylhastigheten efter smide eller gjutning är en nyckelparameter. Tidigare, i den gamla produktionen, gjordes mycket "med ögat": de tog ut det ur ugnen, väntade tills färgen slutade vara ljust röd, satte den sedan i vatten eller luft. Resultatet varierade från match till match. Nu på en modern sidaLONGI Corporationi Fushun försöker de undvika detta. Kontrollerade kylningslinjer introduceras, speciellt för stora gjutgods. Eftersom en svalkande ram på 10 ton och en liten bussning är olika universum ur synet av fastransformationernas kinetik.

Det inträffade en obehaglig incident med ett parti siktplattor. Materialet verkade vara standard, men under installationen sprack flera plattor av en lätt stöt. Mikrostrukturen visade enorma, långsträckta ferritkorn som bildar ett nästan kontinuerligt nätverk längs gränserna för de tidigare austenitkornen. Perlit inuti kornen. Skör struktur. Orsaken är för långsam kylning i ett visst temperaturområde. Ugnen fungerade fel och kontrollen var selektiv. Hela satsen fick smältas ner. Förluster såklart. Men sådan erfarenhet är värd mycket - det tvingar dig att bygga ett kontrollsystem inte bara vid ändpunkterna utan också längs hela värmebehandlingsvägen.

Perlit: subtiliteter av dispersion

Perlit är förmodligen det mest problematiska när det kommer till hårdhet och slitstyrka. Alla vill få tunnplåt, även sorbitolliknande perlit. Ju mindre, desto svårare. Men det är här tekniken spelar in. För att få mycket fin perlit krävs en strikt definierad och tillräckligt hög kylhastighet. För en stor del kan detta innebära plötslig nedkylning i olja eller till och med i en polymerlösning, som är fylld med höga restspänningar och skevheter.

Detta är avgörande för de krossaxlar vi tillverkar. En krökning på till och med ett par tiondels millimeter per längdmeter kan leda till obalans och förstörelse av lagerenheter. Därför gör vi ofta en kompromiss: vi tillåter något större perlit, men utför isotermisk behandling, till exempel i ett saltbad vid en temperatur något över början av martensitbildning. Vi får bainit. Strukturen är mer komplex, men dess komplexa egenskaper (styrka, seghet, minimal skevhet) är ofta överlägsna ren perlit.

Det här är inte från en lärobok, där allt är tydligt upplagt på hyllorna. Detta är köket, där receptet anpassas för att passa befintlig spis och kastruller. ErfarenhetLONGI Corporation, som har ackumulerats sedan 1993, är just ackumuleringen av sådana "recept?" för olika typer av gruvutrustning. En total yta på 140 000 m2 och mer än 1 200 anställda är inte bara siffror, det är en möjlighet att genomföra sådana experiment och samla statistik, som sedan ligger till grund för tekniska kartor.

Syntes i en specifik produkt

Som ett resultat av detta, när du designar en ny maskin, till exempel en magnetisk separator, tänker du inte separat på ferrit, perlit eller austenit. Du tänker på funktionella områden. En trumma som ständigt är i kontakt med massan kräver maximal motståndskraft mot slipmedel, vilket innebär betoning på fasta faser, eventuellt ythärdning till martensit. Ramen, som bär huvudbelastningen, är där hållfasthet och styvhet är viktigt, vilket innebär högkvalitativt legerat stål med en garanterat fin, enhetlig struktur efter volymetrisk härdning och hög anlöpning. Och vissa monteringsfästen, där plasticitet är viktig för att dämpa vibrationer, kan lämnas med en mer ferritisk struktur.

Det är detta systematiska tillvägagångssätt som gör att företaget kan producera cirka 4 000 enheter utrustning per år med förutsägbara egenskaper. Varje fas i ett tillståndsdiagram upphör att vara en abstraktion och blir ett verktyg. Ett verktyg som du måste kunna använda, känna till alla dess nycker. Ibland är det bästa resultatet inte fasen som alla berömmer i läroböcker, utan den vars beteende du har lärt dig av dina egna misstag och framgångar. Detta är kanske det viktigaste som skiljer teori från praktik i vårt arbete med metall.