Человечество, с момента начала обработки и использования железной руды пыталось улучшить свойства получаемого металла. Прочность, гибкость, сопротивляемость слишком низким и чересчур высоким температурам – самые желаемые параметры, для сталеваров тех эпох. Но пока не было разработано легирование металла существовало слишком мало способов получить качественные сплавы.

Структура аустенита

Суть любой модификации вносимого посредством такого способа – изменение кристаллической решетки железа, для получения необходимых свойств. Выполняется путем добавления в изначальный расплав или шихту руды примесей, которые тем или иным способом замещают частицы в атомарной структуре Fe, придавая ей при определенных тепловых режимах различные формы. Кроме того, добавки позволяют также стабилизировать полученный результат, для сохранения его при более низких температурах. Ведь при изменении уровня нагрева железа – вид решетки опять меняется, принимая другие формы без закрепления желаемых свойств.

Одна из фаз структуры, возникающих при температуре выше 733°С (для легированных смесей) или при 910—1401 °C для чистого расплава железной руды для углеродных сталей – аустенит, названная так по части фамилии открывшему ее ученого – Уильяма Чандлера Робертс-Остина (англ. William Chandler Roberts-Austen, 1843-1902). Кристалл железа получаемый в этих пределах нагрева имеет кубическую форму, в которой все атомы структурного состояния вещества располагаются на равных расстояниях друг от друга, образовывая сам аустенит. Так как при снижении температуры стали кристаллические решетки аустенита разрушаются, изменяясь, – в состав вводятся добавки металлов никеля, хрома, углерода, молибдена, марганца, азота атомы которых частично замещают изначальные элементы железа, не допуская распада. Частицы этих металлов имеет меньший размер относительно Fe, и вытесняя его, но сохраняя силу притяжения между элементами системы, они не дают при изменении температурных условий ввести в кристалл новые атомы железа, которые разрушат его.

Превращение аустенита при непрерывном охлаждении

Такая форма кристаллов Y-Fe придает новые, очень необходимые технике свойства сплавов, что обеспечивает их использование от строительства корпусов транспортных средств и до электроники:

  • частично или полностью сталь утрачивает способность к магнитному воздействию;
  • повышается сопротивление температуре плавления и изменения свойств металла при нагреве;
  • железо менее подвержено взаимодействию с кислородом – окислением, причем вне зависимости от изначальной среды, в которой оно происходит — влага, воздух или чистый газ;
  • меньшее влияние на результирующий состав оказывают агрессивные вещества – кислоты и щелочи;
  • структура металла меньше меняется от агрессивного падения температуры, сохраняя плотность взаимодействия между кристаллами вещества.

В зависимости от состава, само часто используются марки стали аустенит-фазы:

  1. 03Х21Н21М4ГБ, 08Х17Н15М3Т, 08X17Н13M2T, 03X16H15M3, 10Х17Н13М3Т – хром+никель+молибден.
  2. 02Х8Н22С6, 15Х18Н12C4Т10 – с высоким содержанием кремния.
  3. 08Х18Н12Б, 03Х18Н11, 08X18H10T, 06X18Н11, 12X18H10T, 08X18H10 – хром + никель.
  4. 07Х21Г7AН5, 10X14AГ15, 10X14Г14H4T – хром+марганец и хром+марганец+никель.

К сожалению, выловить именно металлы, содержащие большее количество элементов аустенитовой части физики процесса довольно сложно, все дело в неоднородности остывания и нагрева металлических изделий. Собственно, когда он происходит – получается, как бы несколько слоев разных форм кристаллов, в зависимости от времени воздействия температуры на ту или иную фазу и какое количество дополнительных атомов присутствовало при этом. В любом материаловедении указывается, что кроме аустенита есть формы решетки характерные для различных фазовых состояний:

  1. Феррит – отвердевшая смесь кристаллов, содержащих большое количество углерода и других атомов добавок, используемых в лигатурном процессе при получении аустенита. Собственно, это и есть сплав железа, без изменения его свойств. Он подвержен магнетизму, относительно мягок, взаимодействует с активными веществами во всех средах, где находится.
  2. Цементит – очень твердая, подобная стеклу структура. Разрушается при определенном воздействии на него. Кристаллы его обладают орторомбической формой, формируясь в процессе расплава между элементами фаз феррита и аустенита.
  3. Мартенсит – кристаллические элементы, пересыщенные углеродом, которые возникают в основном при закалке аустенита.

Схема изменения структуры стали

Единственные способы определения количественного наличия остаточного аустенита в готовом металле, от которого зависит его маркировка и последующее использование – рентгеноструктурный анализ, электронная сквозная микроскопия, испытания проникающими красителями и вихревыми токами.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

Порекомендуйте эту статью:
Оцените статью:
Очень плохоПлохоСреднеХорошоотлично (голосов: 3, в среднем: 4,33 из 5)
Загрузка...
 
 

Наверх!

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: