Beinit

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 23. září 2018; kontroly vyžadují 11 úprav .
Beinit
Fáze slitin železa a uhlíku
  1. Ferit ( pevný roztok intersticiálního C v α - železe s tělesně centrovanou kubickou mřížkou)
  2. Austenit ( tuhý roztok intersticiálního C v γ - železe s plošně centrovanou kubickou mřížkou)
  3. Cementit (karbid železa; metastabilní fáze s vysokým obsahem uhlíku Fe 3 C)
  4. Grafitová stabilní fáze s vysokým obsahem uhlíku
Struktury železo-uhlíkových slitin
  1. Ledeburit ( eutektická směs krystalů cementitu a austenitu, která se ochlazením mění na perlit)
  2. Martenzit (vysoce přesycený pevný roztok uhlíku v α - železe s na tělo centrovanou tetragonální mřížkou)
  3. Perlit ( eutektoidní směs skládající se z tenkých střídajících se lamel feritu a cementitu)
  4. Sorbitol (dispergovaný perlit)
  5. Troostite (vysoce rozptýlený perlit)
  6. Bainit (zastaralé: jehlicovitý troostit) je ultrajemná směs nízkouhlíkových krystalů martenzitu a karbidů železa
Staňte se
  1. Konstrukční ocel (až 0,8 % C )
  2. Ocel s vysokým obsahem uhlíku (až ~2% C ): nástroj , matrice , pružina , vysoká rychlost
  3. Nerezová ocel ( legovaná chromem )
  4. Tepelně odolná ocel
  5. žáruvzdorná ocel
  6. vysokopevnostní oceli
litina
  1. Bílá litina (křehká, obsahuje ledeburit a neobsahuje grafit)
  2. Šedá litina ( grafit ve formě desek)
  3. Tvárná litina (vločkový grafit)
  4. Tvárná litina (grafit ve formě kuliček)
  5. Poloviční litina (obsahuje jak grafit, tak ledeburit)

Bainit (podle amerického metalurga E. Baina , angl .  Edgar Bain ), jehličkovitý troostit , ocelová konstrukce vzniklá tzv. intermediární přeměnou austenitu . Bainit je složen ze směsi částic uhlíkového přesyceného feritu a karbidu železa . Vznik bainitu je doprovázen výskytem charakteristického mikroreliéfu na leštěném povrchu řezu.

Svrchní bainit - (zpeřená struktura), vzniká z podchlazeného austenitu při teplotách 500-350°C. Má sníženou tažnost oceli ve srovnání s perlitovou oblastí rozkladu austenitu. Tvrdost a pevnost se nemění nebo mírně klesá.

Spodní bainit je struktura (jehličkovitá martenzitu), vzniklá rozkladem podchlazeného austenitu při teplotách 350–200 °C. Má vysokou tvrdost a pevnost s vysokou tažností.

Historie

V roce 1920 Davenport a Bain objevili nový druh ocelové mikrostruktury, kterou konvenčně nazývají martenzit-troostit, kvůli její mezilehlé poloze mezi již známou nízkoteplotní martenzitickou fází. [1] Tato mikrostruktura byla později pojmenována bainit, po Baině, po zaměstnanci Steel Corporation.

Charakteristika

Při 900 °C je měkká ocel zcela složena z austenitu, vysokoteplotní modifikace železa. Pod 700 °C (727 °C v eutektickém železe) je austenit termodynamicky nestabilní a za rovnovážných podmínek bude probíhat eutektoidní reakce za vzniku perlitu - střídavě směsi feritu a cementitu (Fe 3 C). Fázové přeměny v oceli jsou do značné míry ovlivněny chemickou kinetikou, což vede ke složité mikrostruktuře oceli, silně závislé na rychlosti ochlazování. Tuto skutečnost lze ilustrovat termokinetickým diagramem (kontinuální transformace chlazení, CCT). Termokinetický diagram zobrazuje dobu potřebnou k vytvoření fáze, když je vzorek ochlazován určitou rychlostí, a ukazuje oblasti konkrétní fáze v rovině „čas-teplota“, na základě kterých lze pro danou fázi určit fázové frakce. tepelný cyklus.

Když se ocel pomalu ochladí, dominantní mikrostruktura bude perlit s určitým hypoeutektoidním feritem nebo cementitem, v závislosti na chemickém složení. Fázová přeměna austenitu na perlit je však časově závislá redukční reakce, která vyžaduje pohyb atomů železa a uhlíku ve velkém měřítku. Protože uhlík jako intersticiální atom snadno difunduje i při mírných teplotách, samodifúze atomů železa se při teplotách pod 600 °C extrémně zpomaluje a nakonec se zastaví. V důsledku toho může rychle ochlazená ocel dosáhnout teploty, při které již nemůže vzniknout perlit, navzdory neúplné reakci, a zbývající austenit je termodynamicky nestabilní.

Austenit po rychlém ochlazení vytváří martenzit bez difúze železa nebo uhlíku přechodem plošně centrované kubické krystalové mřížky austenitu do zakřivené, na tělo centrované tetragonální krystalové mřížky. Tato nerovnovážná fáze se může tvořit pouze při nízkých teplotách, kdy je hnací síla reakce dostatečná k překonání výrazné deformace mřížky způsobené fázovou transformací. Tento fázový přechod v podstatě nezávisí na čase a fázový zlomek závisí pouze na stupni podchlazení od teploty, která určuje počátek martenzitické přeměny. Tato fázová transformace probíhá bez difúze intersticiálních nebo substitučních atomů. Martenzit přebírá složení původního austenitu.

Bainit vzniká v chladícím režimu mezi dvěma výše popsanými procesy, v teplotním rozsahu, kdy je omezená vlastní difúze železa, ale hnací síla reakce nestačí k vytvoření martenzitu. Na rozdíl od perlitu, kde ferit a cementit rostou společně, bainit vzniká jako výsledek přeměny železa přesyceného uhlíkem s následnou difúzí uhlíku a precipitací karbidů. Existuje spodní bainit a horní bainit, které se od sebe liší formou mikrostruktury a vlastnostmi. Spodní bainit vzniká při teplotách blízkých teplotě počátku martenzitické přeměny (350–200°C). Svrchní neboli cirový bainit (svrchní cirrusový troostit) vzniká při vyšších teplotách, poblíž hranice s oblastí perlitové přeměny (500–350°C). Rychlost difúze uhlíku při teplotě tvorby bainitu určuje rozdíl v mikrostruktuře a vlastnostech svrchního a spodního bainitu.

Existují různé teorie o mechanismu transformace bainitu:

Poznámky

  1. ↑ Bhadeshia, HKDH Kapitola 1: Úvod // Bainit v ocelích  (anglicky) . - Ústav materiálů, 2001. - ISBN 978-1861251121 .

Literatura

Odkazy


  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie