Baja hipoeutektoid: struktur, properti, produksi, dan aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Penggunaan baja karbon tersebar luas dalam konstruksi dan industri. Kelompok yang disebut besi teknis memiliki banyak keunggulan yang mengarah pada peningkatan kinerja produk dan struktur akhir. Seiring dengan karakteristik kekuatan dan ketahanan yang optimal terhadap tegangan, paduan ini juga dibedakan oleh sifat dinamis yang fleksibel. Secara khusus, baja hipoeutektoid, yang juga mengandung persentase campuran karbon yang cukup besar, dihargai karena keuletannya yang tinggi. Tapi ini tidak semua keuntungan dari jenis besi berkekuatan tinggi ini.

Informasi umum tentang paduan

Fitur khas baja adalah adanya pengotor paduan khusus dan karbon dalam strukturnya. Sebenarnya, paduan hypoeutektoid ditentukan oleh kandungan karbon. Di sini penting untuk membedakan antara baja eutektoid klasik dan baja ledeburit, yang memiliki banyak kesamaan dengan variasi besi teknis yang dijelaskan. Jika kita mempertimbangkan kelas struktural baja, maka paduan hypoeutektoid akan mengacu pada eutektoid, tetapi mengandung paduan ferit dan perlit. Perbedaan mendasar dari hypereutektoid adalah tingkat karbon di bawah 0,8%. Melebihi iniindikator memungkinkan kita untuk mengklasifikasikan baja sebagai eutektoid lengkap. Dalam beberapa hal, kebalikan dari hypoeutectoid adalah baja hypereutectoid, yang, selain perlit, juga mengandung pengotor sekunder karbida. Dengan demikian, ada dua faktor utama yang memungkinkan untuk membedakan paduan hipoeutektoid dari kelompok umum eutektoid. Pertama, ini adalah kandungan karbon yang relatif kecil, dan kedua, ini adalah kumpulan pengotor khusus, yang dasarnya adalah ferit.

Teknologi produksi

Proses teknologi umum untuk pembuatan baja hypoeutektoid mirip dengan produksi paduan lainnya. Artinya, kira-kira teknik yang sama digunakan, tetapi dalam konfigurasi yang berbeda. Baja hypoeutektoid memerlukan perhatian khusus dalam hal mendapatkan struktur spesifiknya. Untuk ini, suatu teknologi digunakan untuk memastikan dekomposisi austenit dengan latar belakang pendinginan. Pada gilirannya, austenit adalah campuran gabungan, termasuk ferit dan perlit yang sama. Dengan mengatur intensitas pemanasan dan pendinginan, teknologi dapat mengontrol dispersi aditif ini, yang pada akhirnya mempengaruhi pembentukan kualitas kinerja material tertentu.

Namun, karbon yang disediakan oleh perlit tetap sama. Meskipun anil berikutnya dapat memperbaiki pembentukan struktur mikro, kandungan karbon akan berada di kisaran 0,8%. Tahap wajib dalam proses pembentukan struktur baja adalah normalisasi. Prosedur ini diperlukan untuk optimasi pecahan butir yang samaaustenit. Dengan kata lain, partikel ferit dan perlit direduksi menjadi ukuran optimal, yang selanjutnya meningkatkan kinerja teknis dan fisik baja. Ini adalah proses yang kompleks di mana banyak tergantung pada kualitas pengaturan pemanasan. Jika rezim suhu terlampaui, maka efek sebaliknya dapat diberikan - peningkatan butir austenit.

Anil baja

Penggunaan beberapa metode anil dipraktekkan. Ada perbedaan mendasar antara teknik anil penuh dan parsial. Dalam kasus pertama, austenit dipanaskan secara intensif hingga suhu kritis, setelah itu normalisasi dilakukan dengan cara pendinginan. Di sinilah penguraian austenit terjadi. Sebagai aturan, anil penuh baja dilakukan dalam mode 700-800 °C. Perlakuan panas pada tingkat ini hanya mengaktifkan proses peluruhan elemen ferit. Laju pendinginan juga dapat diatur, misalnya petugas oven dapat mengoperasikan pintu chamber dengan cara menutup atau membukanya. Model oven isotermal terbaru dalam mode otomatis dapat melakukan pendinginan lambat sesuai dengan program yang diberikan.

Sedangkan untuk anil tidak lengkap, diproduksi dengan pemanasan dengan suhu di atas 800 °C. Namun, ada batasan serius pada waktu menahan efek suhu kritis. Untuk alasan ini, anil tidak lengkap terjadi, akibatnya ferit tidak hilang. Akibatnya, banyak kekurangan dalam struktur material masa depan tidak dihilangkan. Mengapa anil baja seperti itu diperlukan jika tidak memperbaiki fisik?kualitas? Faktanya, ini adalah perlakuan panas yang tidak lengkap yang memungkinkan Anda mempertahankan struktur yang lembut. Bahan akhir mungkin tidak diperlukan dalam setiap aplikasi khusus untuk baja karbon saja, tetapi akan memungkinkan pemesinan yang mudah. Paduan pro-eutektoid yang lembut mudah dipotong dan lebih murah untuk diproduksi.

normalisasi paduan

Setelah penembakan, giliran prosedur peningkatan perlakuan panas. Ada operasi normalisasi dan pemanasan. Dalam kedua kasus, kita berbicara tentang efek termal pada benda kerja, di mana suhu dapat melebihi 1000 °C. Tetapi dengan sendirinya, normalisasi baja hypoeutectoid terjadi setelah selesainya perlakuan panas. Pada tahap ini, pendinginan dimulai pada kondisi udara diam, selama pemaparan berlangsung sampai pembentukan austenit berbutir halus sempurna. Artinya, pemanasan adalah semacam operasi persiapan sebelum membawa paduan ke keadaan normal. Jika kita berbicara tentang perubahan struktural tertentu, maka paling sering mereka diekspresikan dalam penurunan ukuran ferit dan perlit, serta dalam peningkatan kekerasannya. Kualitas kekuatan partikel meningkat dibandingkan dengan yang dicapai dengan prosedur anil.

Setelah normalisasi, prosedur pemanasan paparan lama lainnya dapat mengikuti. Benda kerja kemudian didinginkan, dan langkah ini dapat dilakukan dengan berbagai cara. Baja hypoeutektoid akhir diperoleh baik di udara atau di dalamoven dengan pendinginan lambat. Seperti yang ditunjukkan oleh latihan, paduan kualitas tertinggi dibentuk menggunakan teknologi normalisasi penuh.

Pengaruh suhu pada struktur paduan

Intervensi suhu dalam proses pembentukan struktur baja dimulai dari momen transformasi massa feritik-sementit menjadi austenit. Dengan kata lain, perlit masuk ke keadaan campuran fungsional, yang sebagian menjadi dasar untuk pembentukan baja berkekuatan tinggi. Pada tahap perlakuan termal selanjutnya, baja yang dikeraskan menghilangkan kelebihan ferit. Seperti yang telah dicatat, itu tidak selalu sepenuhnya dihilangkan, seperti dalam kasus anil tidak lengkap. Tapi paduan hypoeutectoid klasik masih melibatkan penghapusan komponen austenit ini. Pada tahap selanjutnya, komposisi yang ada sudah dioptimalkan dengan harapan akan terbentuk struktur yang optimal. Artinya, ada penurunan partikel paduan dengan perolehan sifat kekuatan yang meningkat.

Transformasi isotermal dengan campuran austenit yang sangat dingin dapat dilakukan dalam mode yang berbeda dan tingkat suhu hanyalah salah satu parameter yang dikendalikan oleh teknolog. Interval puncak paparan termal, laju pendinginan, dll juga bervariasi Tergantung pada mode normalisasi yang dipilih, baja yang diperkeras diperoleh dengan karakteristik teknis dan fisik tertentu. Pada tahap ini juga dimungkinkan untuk mengatur properti operasional khusus. Contoh mencolok adalah paduan dengan struktur lunak, diperoleh dengan tujuan pemrosesan lebih lanjut yang efisien. Tapi paling seringprodusen masih fokus pada kebutuhan konsumen akhir dan persyaratannya untuk kualitas teknis dan operasional utama dari logam.

Struktur baja

Mode normalisasi pada suhu 700 °C menyebabkan pembentukan struktur di mana butiran ferit dan perlit akan menjadi dasarnya. Omong-omong, baja hypereutectoid memiliki struktur sementit, bukan ferit. Pada suhu kamar, dalam keadaan normal, kandungan ferit berlebih juga dicatat, meskipun bagian ini diminimalkan dengan meningkatnya karbon. Penting untuk ditekankan bahwa struktur baja sebagian kecil bergantung pada kandungan karbon. Praktis tidak mempengaruhi perilaku komponen utama selama pemanasan yang sama, dan hampir semuanya terkonsentrasi di perlit. Sebenarnya, perlit dapat digunakan untuk menentukan tingkat kandungan campuran karbon - sebagai aturan, ini adalah nilai yang tidak signifikan.

Nuansa struktural lain juga menarik. Faktanya adalah bahwa partikel perlit dan ferit memiliki berat jenis yang sama. Ini berarti bahwa dengan jumlah salah satu komponen ini dalam massa total, Anda dapat mengetahui berapa luas total yang ditempati. Dengan demikian, permukaan microsection dipelajari. Tergantung pada mode di mana baja hypoeutektoid dipanaskan, parameter fraksional partikel austenit juga terbentuk. Tapi ini terjadi hampir dalam format individual dengan pembentukan nilai unik - hal lain adalah bahwa batasan untuk berbagai indikator tetap standar.

Sifat baja hypoeutektoid

Logam ini milikuntuk baja karbon rendah, jadi Anda seharusnya tidak mengharapkan kinerja khusus darinya. Cukuplah untuk mengatakan bahwa dalam hal karakteristik kekuatan, paduan ini secara signifikan lebih rendah daripada eutektoid. Hal ini disebabkan oleh perbedaan struktur. Faktanya adalah bahwa baja kelas hypoeutektoid dengan kandungan ferit berlebih memiliki kekuatan yang lebih rendah daripada analog yang memiliki sementit dalam set struktural. Sebagian karena alasan ini, para ahli teknologi merekomendasikan penggunaan paduan untuk industri konstruksi, di mana operasi pembakaran dengan pemindahan ferit diimplementasikan secara maksimal.

Jika kita berbicara tentang sifat luar biasa positif dari bahan ini, maka itu adalah plastisitas, ketahanan terhadap proses penghancuran biologis alami, dll. Pada saat yang sama, pengerasan baja hypoeutektoid dapat menambah sejumlah kualitas tambahan pada logam. Misalnya, ini dapat berupa peningkatan ketahanan termal dan tidak adanya kecenderungan terhadap proses korosi, serta berbagai macam sifat pelindung yang melekat pada paduan rendah karbon konvensional.

Area aplikasi

Meskipun sedikit penurunan dalam sifat kekuatan karena fakta bahwa logam termasuk dalam kelas baja feritik, bahan ini umum di berbagai area. Misalnya, dalam teknik mesin, bagian yang terbuat dari baja hypoeutektoid digunakan. Hal lain adalah bahwa paduan bermutu tinggi digunakan, dalam pembuatannya digunakan teknologi penembakan dan normalisasi yang canggih. Juga, struktur baja hypoeutectoid dengan kandungan ferit yang berkurang cukupmemungkinkan penggunaan logam dalam produksi struktur bangunan. Selain itu, biaya terjangkau dari beberapa jenis baja jenis ini memungkinkan Anda untuk mengandalkan penghematan yang signifikan. Terkadang, dalam pembuatan bahan bangunan dan modul baja, peningkatan kekuatan tidak diperlukan sama sekali, tetapi ketahanan aus dan elastisitas diperlukan. Dalam kasus seperti itu, penggunaan paduan hypoeutektoid dibenarkan.

Produksi

Banyak perusahaan terlibat dalam pembuatan, persiapan, dan produksi logam hipoeutektoid di Rusia. Misalnya, Pabrik Logam Non-Ferrous Ural (UZTSM) memproduksi beberapa jenis baja jenis ini sekaligus, menawarkan kepada konsumen rangkaian sifat teknis dan fisik yang berbeda. Pabrik Baja Ural memproduksi baja feritik, yang mencakup komponen paduan berkualitas tinggi. Selain itu, modifikasi paduan khusus tersedia dalam berbagai macam, termasuk logam tahan panas, krom tinggi, dan tahan karat.

Metalloinvest juga dapat dipilih di antara produsen terbesar. Di fasilitas perusahaan ini, baja struktural dengan struktur hypoeutektoid diproduksi, dirancang untuk digunakan dalam konstruksi. Saat ini, pabrik baja perusahaan bekerja sesuai dengan standar baru, yang memungkinkan peningkatan titik lemah paduan ferit - indikator kekuatan. Secara khusus, teknologi perusahaan sedang bekerja untuk meningkatkan faktor intensitas tegangan, untuk mengoptimalkan kekuatan benturan dan ketahanan lelah material. Ini memungkinkan kami untuk menawarkan paduan yang hampir universal.

Kesimpulan

Ada beberapa sifat teknis dan operasional logam industri dan bangunan yang dianggap dasar dan diperbaiki secara berkala. Namun, karena desain dan proses teknologi menjadi lebih kompleks, persyaratan baru untuk basis elemen juga muncul. Dalam hal ini, baja hypoeutektoid jelas memanifestasikan dirinya, di mana kualitas kinerja yang berbeda terkonsentrasi. Penggunaan logam ini dibenarkan tidak dalam kasus di mana bagian dengan beberapa kinerja ultra-tinggi diperlukan, tetapi dalam situasi di mana set atipikal khusus dari sifat yang berbeda diperlukan. Dalam hal ini, logam menunjukkan kombinasi fleksibilitas dan keuletan dengan ketahanan benturan yang optimal dan kualitas perlindungan dasar yang ditemukan di sebagian besar paduan karbon.