Beinit

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. september 2018; checks kræver 11 redigeringer .
Beinit
Faser af jern-carbon-legeringer
  1. Ferrit ( fast opløsning af interstitiel C i α - jern med kropscentreret kubisk gitter)
  2. Austenit ( fast opløsning af interstitiel C i γ - jern med et ansigtscentreret kubisk gitter)
  3. Cementit (jerncarbid; Fe 3 C metastabil fase med højt kulstofindhold)
  4. Grafitstabil fase med højt kulstofindhold
Strukturer af jern-carbon-legeringer
  1. Ledeburite ( en eutektisk blanding af cementit- og austenitkrystaller, som bliver til perlit ved afkøling)
  2. Martensit (en stærkt overmættet fast opløsning af kulstof i α - jern med et kropscentreret tetragonalt gitter)
  3. Perlite ( en eutektoid blanding bestående af tynde, alternerende lameller af ferrit og cementit)
  4. Sorbitol (dispergeret perlit)
  5. Troostit (højt spredt perlit)
  6. Bainit (forældet: nåleformet troostit) er en ultrafin blanding af martensitkrystaller med lavt kulstofindhold og jernkarbider
Blive
  1. Konstruktionsstål (op til 0,8 % C )
  2. Højkulstofstål (op til ~2% C ): værktøj , matrice , fjeder , høj hastighed
  3. Rustfrit stål ( kromlegeret )
  4. Varmebestandigt stål
  5. varmebestandigt stål
  6. højstyrke stål
støbejern
  1. Hvidt støbejern (skørt, indeholder ledeburit og indeholder ikke grafit)
  2. Grått støbejern ( grafit i form af plader)
  3. Duktilt jern (flagegrafit)
  4. Duktilt jern (grafit i form af sfæroider)
  5. Halvt støbejern (indeholder både grafit og ledeburit)

Bainit (efter den amerikanske metallurg E. Bain , engelske  Edgar Bain ), nåleformet troostit , en stålkonstruktion , der er et resultat af den såkaldte mellemliggende transformation af austenit . Bainit er sammensat af en blanding af partikler af kulstof overmættet ferrit og jerncarbid . Dannelsen af ​​bainit er ledsaget af udseendet af en karakteristisk mikrorelief på den polerede overflade af sektionen.

Øvre bainit - (pinnat struktur), er dannet af superkølet austenit ved temperaturer på 500-350 ° C. Det har en reduceret duktilitet af stål i sammenligning med perlitområdet for austenitnedbrydning. Hårdhed og styrke ændres ikke eller falder lidt.

Nedre bainit er en struktur (acikulær martensit-lignende), dannet som følge af nedbrydning af underafkølet austenit ved temperaturer på 350-200 °C. Den har høj hårdhed og styrke med høj duktilitet.

Historie

I 1920 opdagede Davenport og Bain en ny slags stålmikrostruktur, som de konventionelt kalder martensit-troostit, på grund af dens mellemliggende position mellem den allerede kendte lavtemperatur-martensitiske fase. [1] Denne mikrostruktur blev senere opkaldt bainite efter Baina efter en ansat i Steel Corporation.

Karakteristika

Ved 900°C er blødt stål udelukkende sammensat af austenit, højtemperaturmodifikationen af ​​jern. Under 700 °C (727 °C i eutektisk jern) er austenit termodynamisk ustabil, og under ligevægtsforhold vil der ske en eutektoid reaktion med dannelse af perlit - en vekslende blanding af ferrit og cementit (Fe 3 C). Fasetransformationer i stål er i høj grad påvirket af kemisk kinetik, hvilket resulterer i en kompleks mikrostruktur af stålet, stærkt afhængig af afkølingshastigheden. Dette faktum kan illustreres ved hjælp af et termokinetisk diagram (kontinuerlig afkølingstransformation, CCT). Det termokinetiske diagram viser den tid, der kræves for dannelsen af ​​en fase, når prøven afkøles med en bestemt hastighed og viser områderne af en bestemt fase i "tid-temperatur"-planet, baseret på hvilke fasefraktioner, der kan bestemmes for en given given fase. termisk cyklus.

Når stålet langsomt afkøles, vil den dominerende mikrostruktur være perlit med noget hypoeutektoid ferrit eller cementit, afhængig af den kemiske sammensætning. Fasetransformationen af ​​austenit til perlit er imidlertid en tidsafhængig reduktionsreaktion, der kræver storstilet bevægelse af jern og kulstofatomer. Da kulstof, som et interstitielt atom, let diffunderer selv ved moderate temperaturer, bliver selvdiffusionen af ​​jernatomer ekstremt langsom ved temperaturer under 600 °C og stopper til sidst. Som en konsekvens heraf kan hurtigt afkølet stål nå en temperatur, hvor perlit ikke længere kan dannes på trods af den ufuldstændige reaktion, og den resterende austenit er termodynamisk ustabil.

Austenit danner ved hurtig afkøling martensit uden diffusion af hverken jern eller kulstof gennem overgangen af ​​det ansigtscentrerede kubiske krystalgitter af austenit til et buet kropscentreret tetragonalt krystalgitter. Denne ikke-ligevægtsfase kan kun dannes ved lave temperaturer, når reaktionens drivkraft er tilstrækkelig til at overvinde den betydelige gitterdeformation forårsaget af fasetransformationen. Denne faseovergang afhænger i det væsentlige ikke af tid, og fasefraktionen afhænger kun af graden af ​​underafkøling fra den temperatur, der bestemmer begyndelsen af ​​den martensitiske transformation. Denne fasetransformation sker uden diffusion af interstitielle eller substitutionelle atomer. Martensit arver sammensætningen af ​​den oprindelige austenit.

Bainit dannes i køletilstanden mellem de to ovenfor beskrevne processer, i det temperaturområde, hvor selvdiffusionen af ​​jern er begrænset, men reaktionens drivkraft ikke er nok til at danne martensit. I modsætning til perlit, hvor ferrit og cementit vokser sammen, dannes bainit som følge af omdannelsen af ​​jern overmættet med kulstof, efterfulgt af diffusion af kulstof og udfældning af karbider. Der er nedre bainit og øvre bainit, som adskiller sig fra hinanden i form af mikrostruktur og egenskaber. Lavere bainit dannes ved temperaturer tæt på temperaturen for begyndelsen af ​​martensitisk transformation (350-200°C). Øvre eller cirrus bainit (øvre cirrus troostite) dannes ved højere temperaturer, nær grænsen til området for perlit transformation (500-350 ° C). Diffusionshastigheden af ​​kulstof ved temperaturen for bainitdannelsen bestemmer forskellen i mikrostrukturen og egenskaberne af den øvre og nedre bainit.

Der er forskellige teorier om bainit-transformationens mekanisme:

Noter

  1. ↑ Bhadeshia, HKDH Kapitel 1: Introduktion // Bainit i stål  (engelsk) . - Institut for Materialer, 2001. - ISBN 978-1861251121 .

Litteratur

Links


  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier