เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์: โครงสร้าง คุณสมบัติ การผลิต และการใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การใช้เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นที่แพร่หลายในการก่อสร้างและอุตสาหกรรม กลุ่มเหล็กเทคนิคที่เรียกว่ามีข้อดีหลายประการที่นำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และโครงสร้างขั้นสุดท้าย นอกจากคุณสมบัติด้านความแข็งแรงและความต้านทานต่อความเครียดที่เหมาะสมแล้ว โลหะผสมเหล่านี้ยังโดดเด่นด้วยคุณสมบัติไดนามิกที่ยืดหยุ่นอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เหล็กกล้าไฮโปยูเทคตอยด์ ซึ่งมีส่วนผสมของคาร์บอนในปริมาณมาก มีค่าความเหนียวสูง แต่นั่นไม่ใช่ข้อดีทั้งหมดของเหล็กความแข็งแรงสูงหลากหลายชนิดนี้

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับโลหะผสม

คุณสมบัติที่โดดเด่นของเหล็กคือการมีสิ่งสกปรกผสมพิเศษและคาร์บอนในโครงสร้าง ที่จริงแล้ว โลหะผสมไฮโปยูเทคตอยด์นั้นถูกกำหนดโดยปริมาณคาร์บอน สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะระหว่างเหล็กยูเทคตอยด์แบบคลาสสิกและเหล็กลีเดบิวไรท์ ซึ่งมีความเหมือนกันมากกับเหล็กทางเทคนิคที่หลากหลายตามที่อธิบายไว้ หากเราพิจารณาชั้นโครงสร้างของเหล็ก โลหะผสมไฮโปยูเทคตอยด์จะหมายถึงยูเทคตอยด์ แต่มีเฟอร์ไรต์ผสมและไข่มุก ความแตกต่างพื้นฐานจากไฮเปอร์ยูเทคตอยด์คือระดับคาร์บอนที่ต่ำกว่า 0.8% เกินนี้ตัวบ่งชี้ช่วยให้เราสามารถจำแนกเหล็กเป็นยูเทคทอยด์ที่เต็มเปี่ยม ในทางใดทางหนึ่ง สิ่งที่ตรงกันข้ามกับไฮโปยูเทคตอยด์คือเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ ซึ่งนอกเหนือไปจากเพิร์ลไลต์แล้ว ยังมีสารเจือปนคาร์ไบด์รองอีกด้วย ดังนั้นจึงมีปัจจัยหลักสองประการที่ทำให้สามารถแยกแยะโลหะผสมไฮโปยูเทคตอยด์ออกจากกลุ่มยูเทคตอยด์ทั่วไปได้ ประการแรกนี่คือปริมาณคาร์บอนที่ค่อนข้างเล็ก และประการที่สองนี่คือชุดของสิ่งสกปรกพิเศษซึ่งเป็นพื้นฐานของเฟอร์ไรท์

เทคโนโลยีการผลิต

กระบวนการทางเทคโนโลยีทั่วไปสำหรับการผลิตเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์นั้นคล้ายคลึงกับการผลิตโลหะผสมอื่นๆ นั่นคือใช้เทคนิคเดียวกันโดยประมาณ แต่มีการกำหนดค่าต่างกัน เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ต้องการความสนใจเป็นพิเศษในแง่ของการได้มาซึ่งโครงสร้างเฉพาะ ด้วยเหตุนี้จึงใช้เทคโนโลยีเพื่อให้แน่ใจว่าการสลายตัวของออสเทนไนต์กับพื้นหลังของการทำความเย็น ในทางกลับกัน ออสเทนไนต์เป็นส่วนผสมที่รวมกัน รวมทั้งเฟอร์ไรท์และเพิร์ลไลท์ชนิดเดียวกัน นักเทคโนโลยีสามารถควบคุมการกระจายตัวของสารเติมแต่งนี้ได้ โดยการควบคุมความเข้มของการทำความร้อนและความเย็น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะส่งผลต่อการสร้างคุณภาพการทำงานบางอย่างของวัสดุ

อย่างไรก็ตาม คาร์บอนที่ได้จากเพอร์ไลต์ยังคงเหมือนเดิม แม้ว่าการหลอมที่ตามมาอาจแก้ไขการก่อตัวของโครงสร้างจุลภาค แต่ปริมาณคาร์บอนจะอยู่ในช่วง 0.8% ขั้นตอนที่บังคับในกระบวนการสร้างโครงสร้างเหล็กคือการทำให้เป็นมาตรฐาน ขั้นตอนนี้จำเป็นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพเศษส่วนของเมล็ดพืชที่เหมือนกันออสเทนไนต์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง อนุภาคเฟอร์ไรท์และเพิร์ลไลท์จะลดลงเหลือขนาดที่เหมาะสม ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพทางเทคนิคและทางกายภาพของเหล็กให้ดียิ่งขึ้น นี่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งมากขึ้นอยู่กับคุณภาพของการควบคุมความร้อน หากอุณหภูมิเกินเกณฑ์ อาจให้ผลตรงกันข้าม - การเพิ่มขึ้นของเมล็ดออสเทนไนต์

การหลอมเหล็ก

มีการใช้วิธีการหลอมหลายวิธี มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างเทคนิคการหลอมทั้งหมดและบางส่วน ในกรณีแรก ออสเทนไนต์จะถูกให้ความร้อนอย่างเข้มข้นจนถึงอุณหภูมิวิกฤต หลังจากนั้นจะทำการทำให้เป็นมาตรฐานโดยการทำให้เย็นลง นี่คือจุดที่การสลายตัวของออสเทนไนต์เกิดขึ้น ตามกฎแล้ว การหลอมเหล็กแบบเต็มจะดำเนินการในโหมด 700-800 °C การอบชุบด้วยความร้อนในระดับนี้จะกระตุ้นกระบวนการการสลายตัวของธาตุเฟอร์ไรท์ สามารถปรับอัตราการทำความเย็นได้ เช่น พนักงานเตาอบสามารถใช้งานประตูห้องเพาะเลี้ยงโดยการปิดหรือเปิดออก เตาอบไอโซเทอร์มอลรุ่นล่าสุดในโหมดอัตโนมัติสามารถทำความเย็นได้ช้าตามโปรแกรมที่กำหนด

สำหรับการหลอมที่ไม่สมบูรณ์ เกิดจากการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 800 °C อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดที่ร้ายแรงเกี่ยวกับเวลาในการรักษาผลกระทบจากอุณหภูมิวิกฤต ด้วยเหตุนี้การหลอมที่ไม่สมบูรณ์จึงเกิดขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการที่เฟอร์ไรท์ไม่หายไป ดังนั้นข้อบกพร่องมากมายในโครงสร้างของวัสดุในอนาคตจะไม่ถูกกำจัด เหตุใดการหลอมเหล็กจึงจำเป็นหากไม่ปรับปรุงทางกายภาพคุณภาพ? อันที่จริงมันเป็นการรักษาความร้อนที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งช่วยให้คุณรักษาโครงสร้างที่อ่อนนุ่ม วัสดุขั้นสุดท้ายอาจไม่จำเป็นต้องใช้ในทุกการใช้งานเฉพาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน แต่จะช่วยให้ตัดเฉือนได้ง่าย โปรยูเทคตอยด์อัลลอยด์ที่อ่อนนุ่มนั้นง่ายต่อการตัดและราคาไม่แพงในการผลิต

การทำให้เป็นมาตรฐานของโลหะผสม

หลังจากยิง มาถึงขั้นตอนของการอบชุบด้วยความร้อนที่เพิ่มขึ้น มีการดำเนินการทำให้เป็นมาตรฐานและให้ความร้อน ในทั้งสองกรณี เรากำลังพูดถึงผลกระทบจากความร้อนบนชิ้นงาน ซึ่งอุณหภูมิอาจเกิน 1,000 °C แต่ในตัวเอง การทำให้เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์เป็นปกตินั้นเกิดขึ้นหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนเสร็จสิ้น ในขั้นตอนนี้ การระบายความร้อนจะเริ่มขึ้นภายใต้สภาวะของอากาศนิ่ง ในระหว่างนั้นการสัมผัสจะเกิดขึ้นจนกระทั่งเกิดออสเทนไนต์เนื้อละเอียดขึ้นอย่างสมบูรณ์ นั่นคือการให้ความร้อนเป็นการดำเนินการเตรียมการก่อนที่จะนำโลหะผสมเข้าสู่สถานะปกติ หากเราพูดถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เฉพาะเจาะจง ส่วนใหญ่มักจะแสดงให้เห็นในการลดขนาดของเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์เช่นเดียวกับการเพิ่มความแข็งของพวกเขา คุณภาพความแข็งแรงของอนุภาคจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับที่ได้จากกระบวนการหลอม

หลังจากการทำให้เป็นมาตรฐาน อาจปฏิบัติตามขั้นตอนการให้ความร้อนแบบเปิดรับแสงนานอื่น ชิ้นงานจะถูกทำให้เย็นลง และขั้นตอนนี้สามารถทำได้หลายวิธี เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ขั้นสุดท้ายได้มาจากอากาศหรือในเตาอบเย็นช้า จากการฝึกฝนแสดงให้เห็นว่าโลหะผสมคุณภาพสูงที่สุดถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการทำให้เป็นมาตรฐานอย่างเต็มรูปแบบ

ผลของอุณหภูมิต่อโครงสร้างของโลหะผสม

การแทรกแซงของอุณหภูมิในกระบวนการสร้างโครงสร้างเหล็กเริ่มต้นจากช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงมวลเฟอร์ริติก-ซีเมนต์ให้เป็นออสเทนไนต์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง perlite จะผ่านเข้าสู่สถานะของส่วนผสมที่ใช้งานได้ซึ่งส่วนหนึ่งจะกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ในขั้นต่อไปของการบำบัดด้วยความร้อน เหล็กชุบแข็งจะกำจัดเฟอร์ไรท์ส่วนเกิน ตามที่ระบุไว้แล้ว มันไม่ได้ถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์เสมอไป เช่นในกรณีของการหลอมที่ไม่สมบูรณ์ แต่โลหะผสมไฮโปยูเทคตอยด์แบบคลาสสิกยังคงเกี่ยวข้องกับการกำจัดส่วนประกอบออสเทนไนต์นี้ ในขั้นต่อไป องค์ประกอบที่มีอยู่ได้รับการปรับให้เหมาะสมแล้วโดยคาดว่าจะสร้างโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุด นั่นคือมีอนุภาคของโลหะผสมลดลงด้วยคุณสมบัติความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้วยความร้อนด้วยส่วนผสมออสเทนไนต์แบบ supercooled สามารถทำได้ในโหมดต่างๆ และระดับอุณหภูมิเป็นเพียงหนึ่งในพารามิเตอร์ที่ควบคุมโดยนักเทคโนโลยี ช่วงพีคของการสัมผัสกับความร้อน อัตราการเย็นตัว ฯลฯ ก็แตกต่างกันไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโหมดการทำให้เป็นมาตรฐานที่เลือก เหล็กชุบแข็งจะมีคุณสมบัติทางเทคนิคและทางกายภาพบางอย่าง ในขั้นตอนนี้ยังสามารถตั้งค่าคุณสมบัติการทำงานพิเศษได้อีกด้วย ตัวอย่างที่โดดเด่นคือโลหะผสมที่มีโครงสร้างที่อ่อนนุ่ม ซึ่งได้มาจากจุดประสงค์ของการประมวลผลต่อไปอย่างมีประสิทธิภาพ แต่บ่อยที่สุดผู้ผลิตยังคงมุ่งเน้นไปที่ความต้องการของผู้บริโภคปลายทางและความต้องการของเขาสำหรับคุณสมบัติทางเทคนิคและการปฏิบัติงานหลักของโลหะ

โครงสร้างเหล็ก

โหมดการทำให้เป็นมาตรฐานที่อุณหภูมิ 700 °C ทำให้เกิดโครงสร้างที่เม็ดของเฟอร์ไรต์และไข่มุกจะก่อตัวเป็นพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม เหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอยด์มีซีเมนต์ในโครงสร้างแทนที่จะเป็นเฟอร์ไรท์ ที่อุณหภูมิห้อง ในสภาวะปกติ เนื้อหาของเฟอร์ไรท์ส่วนเกินจะถูกบันทึกไว้ด้วย แม้ว่าส่วนนี้จะลดลงเมื่อคาร์บอนเพิ่มขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าโครงสร้างของเหล็กขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนเพียงเล็กน้อย แทบไม่มีผลกระทบต่อพฤติกรรมของส่วนประกอบหลักในระหว่างการให้ความร้อนเท่ากัน และเกือบทั้งหมดมีความเข้มข้นในเพอร์ไลต์ อันที่จริง สามารถใช้เพอร์ไลต์เพื่อกำหนดระดับของปริมาณส่วนผสมของคาร์บอน - ตามกฎแล้ว นี่เป็นค่าที่ไม่มีนัยสำคัญ

โครงสร้างที่แตกต่างก็น่าสนใจเช่นกัน ความจริงก็คืออนุภาคเพิร์ลไลท์และเฟอร์ไรท์มีความถ่วงจำเพาะเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าด้วยปริมาณของส่วนประกอบเหล่านี้ในมวลรวม คุณสามารถค้นหาว่าพื้นที่ทั้งหมดนั้นครอบครองเท่าใด ดังนั้นจึงทำการศึกษาพื้นผิวไมโครเซกชั่น ขึ้นอยู่กับโหมดที่เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ถูกให้ความร้อน พารามิเตอร์เศษส่วนของอนุภาคออสเทนไนต์ก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นเกือบในรูปแบบส่วนบุคคลด้วยการก่อตัวของค่านิยมที่ไม่เหมือนใคร - อีกอย่างคือข้อ จำกัด สำหรับตัวบ่งชี้ต่าง ๆ ยังคงเป็นมาตรฐาน

คุณสมบัติของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์

เมทัลนี้เป็นของกับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ดังนั้นคุณไม่ควรคาดหวังประสิทธิภาพพิเศษจากมัน พอจะพูดได้ว่าในแง่ของลักษณะความแข็งแรง โลหะผสมนี้ด้อยกว่ายูเทคตอยด์อย่างมาก นี่เป็นเพราะความแตกต่างในโครงสร้าง ความจริงก็คือเหล็กประเภทไฮโปยูเทคตอยด์ที่มีเฟอร์ไรต์มากเกินไปนั้นมีความแข็งแรงน้อยกว่าอะนาลอกที่มีซีเมนต์ไทต์ในชุดโครงสร้าง ด้วยเหตุนี้เอง นักเทคโนโลยีจึงแนะนำให้ใช้โลหะผสมสำหรับอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ในการผลิตซึ่งการดำเนินการเผาด้วยการกำจัดเฟอร์ไรต์ได้ถูกนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

หากเราพูดถึงคุณสมบัติพิเศษที่เป็นบวกของวัสดุนี้ พวกมันก็คือพลาสติก ความต้านทานต่อกระบวนการทางชีวภาพตามธรรมชาติของการทำลาย ฯลฯ ในเวลาเดียวกัน การชุบแข็งของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์สามารถเพิ่มคุณสมบัติเพิ่มเติมหลายประการให้กับ โลหะ. ตัวอย่างเช่น สามารถเป็นได้ทั้งความต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้นและไม่มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อน เช่นเดียวกับคุณสมบัติการป้องกันทั้งหมดที่มีอยู่ในโลหะผสมคาร์บอนต่ำทั่วไป

พื้นที่สมัคร

แม้ว่าคุณสมบัติความแข็งแรงจะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากโลหะที่อยู่ในกลุ่มของเหล็กเฟอริติก แต่วัสดุนี้พบได้ทั่วไปในพื้นที่ต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในงานวิศวกรรมเครื่องกล ใช้ชิ้นส่วนที่ทำจากเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ อีกสิ่งหนึ่งคือใช้โลหะผสมเกรดสูงในการผลิตซึ่งใช้เทคโนโลยีขั้นสูงของการเผาและการทำให้เป็นมาตรฐาน นอกจากนี้โครงสร้างของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ที่มีปริมาณเฟอร์ไรต์ลดลงก็ค่อนข้างมากอนุญาตให้ใช้โลหะในการผลิตโครงสร้างอาคาร นอกจากนี้ ต้นทุนที่ไม่แพงของเหล็กบางเกรดประเภทนี้ยังช่วยให้คุณประหยัดได้มาก บางครั้งในการผลิตวัสดุก่อสร้างและโมดูลเหล็ก ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นไม่จำเป็นเลย แต่จำเป็นต้องมีความต้านทานการสึกหรอและความยืดหยุ่น ในกรณีเช่นนี้ การใช้โลหะผสมไฮโปยูเทคตอยด์นั้นสมเหตุสมผล

การผลิต

บริษัทหลายแห่งมีส่วนร่วมในการผลิต การเตรียมการ และการผลิตโลหะไฮโปยูเทคตอยด์ในรัสเซีย ตัวอย่างเช่น โรงงาน Ural Non-Ferrous Metals (UZTSM) ผลิตเหล็กเกรดหลายชนิดในคราวเดียว โดยนำเสนอคุณสมบัติทางเทคนิคและทางกายภาพที่แตกต่างกันสำหรับผู้บริโภค โรงงานเหล็กอูราลผลิตเหล็กเฟอริติกซึ่งรวมถึงส่วนประกอบที่เป็นโลหะผสมคุณภาพสูง นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลงโลหะผสมแบบพิเศษให้เลือก รวมถึงโลหะทนความร้อน โครเมียมสูงและสแตนเลส

Metalloinvest ยังเป็นหนึ่งในผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดอีกด้วย ที่โรงงานของบริษัทนี้ มีการผลิตเหล็กโครงสร้างที่มีโครงสร้างไฮโปยูเทคตอยด์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้ในการก่อสร้าง ในขณะนี้ โรงเหล็กขององค์กรทำงานตามมาตรฐานใหม่ ซึ่งช่วยให้ปรับปรุงจุดอ่อนของโลหะผสมเฟอร์ไรต์ - ตัวบ่งชี้ความแข็งแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักเทคโนโลยีของบริษัทกำลังทำงานเพื่อเพิ่มปัจจัยความเข้มของความเค้น เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับแรงกระแทกและต้านทานความล้าของวัสดุ ทำให้เราสามารถเสนอโลหะผสมเกือบสากลได้

สรุป

โลหะอุตสาหกรรมและโลหะในการก่อสร้างมีคุณสมบัติทางเทคนิคและการดำเนินงานหลายอย่างที่ถือว่าเป็นพื้นฐานและได้รับการปรับปรุงอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการออกแบบและกระบวนการทางเทคโนโลยีมีความซับซ้อนมากขึ้น ข้อกำหนดใหม่สำหรับองค์ประกอบพื้นฐานก็เกิดขึ้นเช่นกัน ในเรื่องนี้เหล็กไฮโปยูเทคตอยด์แสดงออกอย่างชัดเจนซึ่งมีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การใช้โลหะนี้ไม่สมเหตุสมผลในกรณีที่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่มีประสิทธิภาพสูงพิเศษหลายอย่าง แต่ในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีชุดคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างกันออกไป ในกรณีนี้ โลหะเป็นตัวอย่างของการผสมผสานระหว่างความยืดหยุ่นและความเหนียวพร้อมความต้านทานแรงกระแทกที่เหมาะสมและคุณสมบัติการป้องกันขั้นพื้นฐานที่พบในโลหะผสมคาร์บอนส่วนใหญ่