ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ คําอธิบายครบวงจรของโครงสร้างโลหะทั่วไปที่ใช้ในการผลิตเหล็กอุตสาหกรรม

一 โครงสร้างโซลูชันพื้นฐานที่มั่นคง

1. ออสเทนไนท์ (A [Feγ (C)] )

ออสเทนไนต์เป็นสารละลายของแข็งที่เกิดจากการละลายคาร์บอนและธาตุอัลลอยด์ใน γ -Fe ในระบบโลหะผสมเหล็ก เป็นโครงสร้างที่มั่นคง โดยคาร์บอนและองค์ประกอบโลหะผสมต่างๆ ถูกละลายเข้าด้วยกันใน γ -Fe คุณลักษณะเด่นของมันคือความเป็นพลาสติกที่ดีเยี่ยม แต่ความแข็งและจุดให้ผลผลิตค่อนข้างต่ำ โดยค่าความแข็งของ Brinell โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 170 ถึง 220HB เป็นโครงสร้างจุลภาคที่มีปริมาตรจำเพาะน้อยที่สุดในบรรดาเหล็ก ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง ออสเทนไนต์มีความสามารถสูงในการละลายคาร์บอน ที่อุณหภูมิ 1,147°C ปริมาณคาร์บอนที่ละลายอาจสูงถึง 2.11% และเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 727°C ปริมาณคาร์บอนที่ละลายจะลดลงเหลือ 0.77% ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ทางโลหะวิทยา ออสเทนไนต์จะแสดงรูปร่างเหลี่ยมสม่ำเสมอ เนื่องจากยังคงรักษาโครงสร้างตาข่ายลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางใบหน้าของ γ -Fe โครงสร้างจุลภาคนี้ช่วยให้เหล็กมีคุณสมบัติการทำงานเย็นที่ดีเยี่ยม ในระหว่างกระบวนการทำงานที่ร้อน เช่น การตีและการรีด การมีออสเทนไนต์ช่วยในเรื่องการเปลี่ยนรูปพลาสติกของเหล็ก

2. เฟอร์ไรต์ (F [Feα (C)] )

เฟอร์ไรต์เป็นสารละลายของแข็งที่เกิดจากการละลายของคาร์บอนและธาตุอัลลอยด์ใน α -Fe ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับเหล็กบริสุทธิ์ โดยมีความแข็งค่อนข้างต่ำ มีค่าประมาณตั้งแต่ 80 ถึง 100HB แต่มีความเหนียวเป็นเลิศ เมื่อองค์ประกอบโลหะผสมถูกละลายในเฟอร์ไรต์ พวกมันจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ที่ 727°C ความสามารถในการละลายของคาร์บอนในเฟอร์ไรต์อยู่ที่เพียง 0.022% และที่อุณหภูมิห้องจะต่ำถึง 0.008% เฟอร์ไรต์รักษาโครงสร้างตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ตัวถังของ α -Fe และแสดงคุณลักษณะทางโลหะวิทยาหลายเหลี่ยมทั่วไปของโลหะบริสุทธิ์ในโครงสร้างทางโลหะวิทยา การมีเฟอร์ไรต์ทำให้เหล็กมีความเหนียวที่ดีและสามารถขึ้นรูปเย็นได้ และมักใช้ในส่วนประกอบโครงสร้างที่ต้องการความเป็นพลาสติกสูง

二、สารประกอบและโครงสร้างผสม

1. ซีเมนต์ไทต์ (Fe₃C)

ซีเมนต์ไทต์เป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอน เรียกอีกอย่างว่าคาร์ไบด์เหล็ก ที่อุณหภูมิห้อง คาร์บอนส่วนใหญ่ในโลหะผสมของเหล็ก-คาร์บอนจะอยู่ในรูปของซีเมนไทต์ ตามแผนภาพสมดุลของเหล็ก-คาร์บอน ซีเมนต์ไนต์สามารถจำแนกได้เป็น 3 ประเภทตามเส้นทางการตกตะกอนและสัณฐานวิทยา: ซีเมนต์ไทต์ปฐมภูมิตกผลึกและตกตะกอนจากของเหลวตามแนวซีดี โดยส่วนใหญ่จะมีรูปแบบเป็นแนวเสา ซีเมนต์ไทต์ทุติยภูมิจะตกตะกอนตามเส้น ES จากสารละลายที่เป็นของแข็ง γ และมักปรากฏอยู่ในรูปแบบตาข่ายสีขาว ซีเมนต์ไทต์ระดับตติยภูมิตกตะกอนตามแนว PQ จากสารละลาย α -solid และส่วนใหญ่เป็นโครงข่ายสีขาวเช่นกัน ซีเมนต์ไทต์มีสนามแม่เหล็กอ่อนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ พลังแม่เหล็กจะหายไปเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 217° C จุดหลอมเหลวอยู่ที่ประมาณ 1,600° C และมีปริมาณคาร์บอน 6.67% ความแข็งของซีเมนต์นั้นสูงมาก เกิน 700HB มาก แต่มีความเปราะมากและแทบไม่มีความเป็นพลาสติกเลย ในเหล็ก สัณฐานวิทยาและการกระจายตัวของซีเมนไทต์มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอของเหล็ก ตัวอย่างเช่น เม็ดซีเมนต์ไนต์สามารถเพิ่มความเหนียวของเหล็กในขณะที่ยังคงความแข็งแกร่งไว้ได้

2. เพิร์ลไลท์ (P )

Pearlite เป็นส่วนผสมเชิงกลของเฟอร์ไรต์และซีเมนไทต์ และเป็นผลิตภัณฑ์จากการเปลี่ยนรูปยูเทคตอยด์ของเหล็กกล้าคาร์บอนโดยมีปริมาณคาร์บอน 0.77% โครงสร้างจุลภาคของมันคือโครงสร้างลาเมลลาร์ที่มีเฟอร์ไรต์และซีเมนไทต์เรียงสลับกัน ขนาดของระยะห่างระหว่างแผ่นเพิร์ลไลต์ขึ้นอยู่กับระดับความเย็นอันเดอร์คูลระหว่างการสลายตัวของออสเทนไนต์ ยิ่งระดับการทำความเย็นต่ำกว่ามากเท่าใด ระยะห่างของแผ่นเพิร์ลไลต์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของระยะห่างระหว่างลาเมลลาร์ มันสามารถจำแนกเพิ่มเติมได้เป็นเพิร์ลไลต์ ซอร์ไบต์ และโทรสไทต์ แต่โดยพื้นฐานแล้วพวกมันคือโครงสร้างประเภทเพิร์ลไลต์ทั้งหมด ลาเมลลาร์เพิร์ลไลท์หยาบเป็นผลจากการสลายตัวของออสเทนไนต์ในช่วงอุณหภูมิสูง 650-700 °C โดยมีความแข็งประมาณ 190-230 HB สามารถแยกแยะแผ่น Fe₃C ได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาทั่วไป (กำลังขยายต่ำกว่า 500 เท่า) ซอร์บิไทต์เป็นผลผลิตจากการสลายตัวของออสเทนไนต์ในช่วงอุณหภูมิ 600-650 °C โดยมีความแข็งประมาณ 240-320HB ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังสูง (ขยาย 1,000 เท่า) เพื่อแยกแยะแผ่น Fe₃C Troostenite เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของออสเทนไนต์ที่อุณหภูมิสูงถึง 550-600 °C โดยมีความแข็งประมาณ 330-400 HB แผ่น Fe₃C สามารถแยกแยะได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น (ขยาย 10,000 เท่า) ภายใต้สภาวะการรักษาความร้อนจำเพาะ เช่น การอบอ่อนแบบทรงกลมหรือการทำให้อุณหภูมิสูง ซีเมนต์ไทต์สามารถกระจายอย่างสม่ำเสมอในรูปแบบเม็ดละเอียดบนเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ ทำให้เกิดไข่มุกทรงกลมหรือที่เรียกว่าเพิร์ลไลต์แบบเม็ด โครงสร้างจุลภาคนี้สามารถปรับปรุงความสามารถในการแปรรูปและความเหนียวของเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3.มาร์เทนไซต์ (M)

มาร์เทนไซต์เป็นสารละลายคาร์บอนที่เป็นของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวดใน α -Fe เมื่อเหล็กผ่านการบำบัดออสเทนไนซ์ที่อุณหภูมิสูง และถูกทำให้เย็นลงในอัตราที่รวดเร็วมากต่ำกว่าจุดมาร์เทนไซต์ เนื่องจากโครงสร้างที่ไม่เสถียรของ γ -Fe ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ เหล็กจะเปลี่ยนเป็น α -Fe อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอัตราการเย็นตัวที่รวดเร็วมาก อะตอมของคาร์บอนในเหล็กจึงไม่มีเวลาที่จะแพร่กระจาย ดังนั้นจึงยังคงรักษาองค์ประกอบของออสเทนไนต์ของเฟสต้นกำเนิดที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นมาร์เทนไซต์จึงเป็นผลิตภัณฑ์ของการเปลี่ยนเฟสแบบไม่กระจายซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเหล็กถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วต่ำกว่าจุดมาร์เทนไซต์หลังจากการออสเทนไนซ์ มาร์เทนไซต์อยู่ในสถานะที่สามารถแพร่กระจายได้ เนื่องจากการอิ่มตัวยิ่งยวดของคาร์บอนใน α -Fe โครงตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกายของ α -Fe จึงบิดเบี้ยว กลายเป็นโครงตาข่ายสี่เหลี่ยมที่มีศูนย์กลางร่างกาย ทำให้มาร์เทนไซต์มีความแข็งสูงมาก ประมาณระหว่าง 640 ถึง 760HB แต่ยังทำให้มีความเปราะสูง โดยมีความทนทานต่อแรงกระแทกต่ำ และการลดพื้นที่และการยืดตัวลงจนเกือบเป็นศูนย์ เนื่องจากการบิดเบือนของโครงตาข่ายที่เกิดจากคาร์บอนอิ่มตัวยวดยิ่ง ปริมาตรจำเพาะของมาร์เทนไซต์จึงมีมากกว่าปริมาตรของออสเทนไนต์ เมื่อมาร์เทนไซต์ก่อตัวในเหล็ก จะทำให้เกิดความเครียดในการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ค่อนข้างใหญ่ ภายใต้สภาวะกระบวนการชุบแข็งตามปกติ มาร์เทนไซต์จะแสดงโครงสร้างคล้ายเข็มสีขาวที่มุมหนึ่งต่อกันในโครงสร้างทางโลหะวิทยา อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าโครงสร้างมาร์เทนซิติกทั้งหมดจะแข็งและเปราะ ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงผสมต่ำที่มีองค์ประกอบโลหะผสม เช่น แมงกานีส โครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัม หลังจากการชุบแข็งและการอบคืนตัวแล้ว จะมีโครงสร้างจุลภาคมาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำที่มีอุณหภูมิต่ำ โครงสร้างนี้ผสมผสานความแข็งแรงสูงเข้ากับความเหนียวที่ดีและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง การผลิตเครื่องจักรกล และสาขาอื่นๆ

• โครงสร้างโลหะพิเศษ
  
  1.เบนไนท์ (B )

เบนไนต์เป็นส่วนผสมของเฟอร์ไรต์อิ่มตัวยวดยิ่งและซีเมนไทต์ที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนเฟสของออสเทนไนต์ที่เย็นต่ำกว่าในช่วงอุณหภูมิปานกลาง (ประมาณ 250-450 °C) เบนไนต์สามารถจำแนกเพิ่มเติมได้เป็นเบนไนต์ตอนบนและเบนไนต์ตอนล่างตามความแตกต่างของอุณหภูมิการก่อตัว เบนไนต์ตอนบนเป็นโครงสร้างจุลภาคที่เกิดขึ้นใกล้กับอุณหภูมิการก่อตัวของเพิร์ลไลต์ ลักษณะเฉพาะคือแผ่น α -Fe ถูกจัดเรียงขนานในทิศทางเดียวกันภายในเมล็ดข้าวโดยเริ่มจากขอบเขตของเมล็ดข้าว โดยมีอนุภาคซีเมนต์กระจายอยู่ระหว่างแผ่น ในโครงสร้างโลหะวิทยา จะมีลักษณะคล้ายขนนกและอาจสมมาตรหรือไม่สมมาตรก็ได้ ความแข็งแรงของเบนไนต์ส่วนบนนั้นต่ำกว่าความแข็งแรงของลาเมลลาร์เพิร์ลไลต์ชั้นดีที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกัน และมีความเปราะมากกว่า เบนไนต์ตอนล่างเป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นประมาณ 300°C และปรากฏเป็นโครงสร้างคล้ายเข็มสีดำในโครงสร้างทางโลหะวิทยา เบนไนต์ทั้งบนและล่างโดยพื้นฐานแล้วเป็นส่วนผสมของเฟอร์ไรต์และซีเมนไทต์ แต่มีความแตกต่างกันในด้านสัณฐานวิทยาและการกระจายตัวของคาร์ไบด์ ความแข็งแรงของเบนไนต์ส่วนล่างนั้นคล้ายคลึงกับมาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิเท่ากันที่อุณหภูมิเดียวกัน และประสิทธิภาพที่ครอบคลุมนั้นเหนือกว่าความแข็งแกร่งของเบนไนต์ส่วนบน ในบางกรณี จะดีกว่ามาร์เทนไซต์ที่ทนความร้อนด้วยซ้ำ สำหรับชิ้นส่วนบางส่วนที่ต้องการความแข็งแรงและความเหนียวที่พอดี เช่น ชิ้นส่วนเพลาที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง การได้รับโครงสร้างเบไนต์ที่ต่ำกว่าผ่านการอบชุบด้วยความร้อนอย่างเหมาะสม จะช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนได้

2. องค์กรของเว่ย

โครงสร้าง Widmanstatten มักเกิดขึ้นในเหล็กกล้าไฮโปยูเทคตอยด์ มันเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปของเหล็กและการก่อตัวของออสเทนไนต์ที่มีเนื้อหยาบ ภายใต้เงื่อนไขการทำความเย็นอันเดอร์คูลโดยเฉพาะ นอกเหนือจากการตกตะกอนของ α -Fe ขนาดใหญ่ที่ขอบเขตของเมล็ดออสเทนไนต์ดั้งเดิมแล้ว ยังมี α -Fe ที่มีลักษณะคล้ายแผ่นซึ่งเติบโตจากขอบเขตของเมล็ดพืชไปสู่ด้านในของเมล็ดข้าวด้วย α -Fees ที่ไม่สม่ำเสมอเหล่านี้มีความสัมพันธ์ในการวางแนวของผลึกกับออสเทนไนต์ดั้งเดิม โดยปรากฏอยู่ในเมล็ดข้าวในรูปแบบที่เป็นขุยซึ่งมีมุมที่แน่นอนซึ่งกันและกันหรือขนานกัน ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าโครงสร้าง Widmanstatten ของเหล็กไฮโปยูเทคตอยด์ เหล็กกล้าไฮโปยูเทคตอยด์ที่ได้รับความร้อนมากเกินไปมีแนวโน้มที่จะพัฒนาโครงสร้าง Widmanstatten ที่อัตราการทำความเย็นที่ค่อนข้างเร็ว เมื่อโครงสร้าง Widmanstatten รุนแรง จะส่งผลให้ความทนทานต่อแรงกระแทกลดลงอย่างมาก และพื้นที่ของเหล็กลดลง ส่งผลให้เหล็กเปราะ อย่างไรก็ตาม ด้วยการอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ โครงสร้าง Welmanstatten จะถูกกำจัดออกไป และสามารถนำคุณสมบัติของเหล็กกลับคืนมาได้ ในกระบวนการผลิตเหล็ก การควบคุมอุณหภูมิความร้อนและอัตราการเย็นตัวเป็นกุญแจสำคัญในการหลีกเลี่ยงการก่อตัวของโครงสร้าง Widmanstatten

3. เนื้อเยื่อมีแถบสี

โครงสร้างแถบเป็นคุณลักษณะโครงสร้างจุลภาคของเหล็กโครงสร้างคาร์บอนต่ำหลังจากการทำงานที่ร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ปรากฏเป็นโครงสร้างแถบที่มีเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์กระจายอยู่ในชั้นขนานกับทิศทางการประมวลผล โครงสร้างจุลภาคนี้จะทำให้คุณสมบัติทางกลของเหล็กแสดงแอนไอโซโทรปี ประสิทธิภาพของเหล็กมีความแตกต่างกันในทิศทางขนานและตั้งฉากกับทิศทางของแถบ และยังช่วยลดความเหนียวของแรงกระแทกและลดพื้นที่ของเหล็กอีกด้วย ในระหว่างกระบวนการรีดเหล็ก โดยการควบคุมอุณหภูมิการรีดสุดท้าย อัตราการเย็นตัว และอัตราส่วนการรีดที่เหมาะสม และพารามิเตอร์กระบวนการอื่น ๆ การก่อตัวของโครงสร้างแถบสีสามารถลดลงหรือหลีกเลี่ยงได้

4. δ เฟส

เฟส δ คือเฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อยที่มีอยู่ในเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม-นิกเกิล โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีองค์ประกอบต่างๆ เช่น ไนโอเบียมและไทเทเนียม ในสเตนเลสออสเทนนิติก เฟส δ มีบทบาทสำคัญ สามารถป้องกันการก่อตัวของรอยแตกร้าวของผลึกในการเชื่อมสแตนเลสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดแนวโน้มของการกัดกร่อนตามขอบเกรนและการกัดกร่อนจากความเค้น และในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแข็งแรงของสแตนเลส อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณ δ เฟอร์ไรต์ เกินขีดจำกัดที่กำหนด (เช่น มากกว่า 8%) ก็จะเพิ่มแนวโน้มการเกิดรูพรุนของเหล็กสเตนเลส ยิ่งไปกว่านั้น ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เฟส δ มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็นเฟส σ และการเปลี่ยนแปลงนี้อาจทำให้โลหะเปราะได้ เมื่อออกแบบองค์ประกอบของสเตนเลสสตีลและกำหนดกระบวนการบำบัดความร้อน จำเป็นต้องควบคุมเนื้อหาของเฟส δ อย่างแม่นยำ เพื่อสร้างสมดุลระหว่างผลประโยชน์และผลเสีย

5. เฟส σ

เฟส - σ ถูกค้นพบว่าเป็นเฟสอัลลอยด์เมื่อศึกษาปรากฏการณ์ความเปราะบางของโลหะผสม Fe-Cr ที่อุณหภูมิห้อง เฟส σ ไม่ใช่แม่เหล็กและมีคุณลักษณะแข็งและเปราะ เมื่อมีเฟส σ อยู่ในโลหะผสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการกระจายไปตามขอบเขตของเกรน จะช่วยลดความเป็นพลาสติกและความเหนียวของเหล็กได้อย่างมาก โดยทั่วไป เฟส σ ต้องใช้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง 550-900 °C เป็นระยะเวลาค่อนข้างนานจึงจะค่อย ๆ ก่อตัว และกระบวนการก่อตัวจะทำให้ประสิทธิภาพของวัสดุในการใช้งานลดลง การก่อตัวของเฟส σ นั้นสัมพันธ์กับปัจจัยหลายอย่างของเหล็ก เช่น องค์ประกอบของเหล็ก (รวมถึงเนื้อหาของธาตุ เช่น โครเมียมและนิกเกิล) โครงสร้างจุลภาค อุณหภูมิความร้อน เวลาในการยึดเกาะ และก่อนการเปลี่ยนรูป ในเหล็กสเตนเลสที่มีโครเมียมสูงและนิกเกิล-โครเมียม ยิ่งมีโครเมียมมากเท่าไร การสร้างเฟส σ ก็ทำได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ δ เฟอร์ไรต์ในเหล็กกล้าออสเทนนิติกมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็นเฟส σ และกระบวนการเปลี่ยนรูปเย็นยังส่งเสริมการก่อตัวของเฟส σ ทำให้ช่วงอุณหภูมิที่เฟส σ ก่อตัวเลื่อนลง ในระหว่างการผลิตและการใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิม จำเป็นต้องติดตามการก่อตัวของเฟส σ อย่างใกล้ชิด และหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อคุณสมบัติของวัสดุผ่านการควบคุมกระบวนการที่เหมาะสม