Rautahiilen faasikaavio: määritelmä, vaiheet ja sovellukset

Rauta-hiili-faasikaavio on erittäin tärkeä materiaalitieteessä. Se näyttää kuinka erilaiset lämpötilat ja hiilimäärät muuttavat raudan ja sen seosten faaseja. Kun insinöörit saavat tämän kaavion, he voivat tehdä teräksestä entistä paremman, mikä auttaa monilla aloilla, kuten tavaran rakentamisessa tai lentokoneiden lentämisessä.

Kuva 1: Fe-C-vaihekaavio

Mikä on rauta-hiili-faasikaavio?

Tämä kaavio on kaavio, joka auttaa meitä näkemään, kuinka lämpötila ja hiilitasot toimivat yhdessä raudan ja sen seosten kanssa. Se on todella hyödyllinen metallurgiassa, koska se voi ennustaa, millaisen mikrorakenteen saat teräkseen tai valuraudaan.

Mikä on vaikein vaihe rauta-hiilikaaviossa?

Nyt martensiitti on rauta-hiilivaihekaavion vaikein vaihe. Tämä kova kaveri muodostuu, kun austeniitti jäähtyy todella nopeasti. Kun se jäähtyy nopeasti, hiili ei pääse karkaamaan raudan rakenteesta. Joten saat vankan ratkaisun, joka on erittäin kova ja vahva.

Miksi rauta-hiilifaasikaavio menee vain 6.7 %:iin hiiltä?

Rauta-hiili-vaihekaaviossa on raja, kuinka paljon hiiltä voi olla – enintään 6.67 %. Tämä johtuu siitä, että tällä tasolla valmistat sementiittiä (Fe₃C). Jos hiiltä on enemmän kuin tämä, materiaalit muuttuvat hauraiksi eivätkä sovellu insinööritavaroihin.

Vaiheet, vaiheen rajat, eutektinen piste

Vaiheet

Homogeeninen ja selkeä osa järjestelmää. Sillä on erilaiset ominaisuudet kuin järjestelmän muilla osilla.

Vaiheen rajat

Alueet, joissa vaihemuunnos tapahtuu, tunnetaan vaiherajoilla. Yhteiset rajat, jotka meidän on mainittava, ovat A1-linja, A3-linja ja ACM-linja

Eutektinen piste

Tämä kohta löytyy Fe-C-kaaviosta, joka tarkoittaa nestefaasin muuttumista kahdeksi kiinteäksi faasiksi. Tämä muutos tapahtuu 1147 °C:ssa 4.3 % C:ssa.

Miksi vaihekaaviot ovat tärkeitä metalliseossuunnittelussa

Nämä kaaviot ovat erittäin tärkeitä päivittäisessä sovelluksessasi ja auttavat sinua määrittämään tarkan koostumuksen, ominaisuudet ja sovelluksessasi vaadittavat mikrorakenteen muutokset.

Raudan kristallirakenteet

Seuraavat ovat tärkeimmät kiderakenteet, jotka löytyvät Fe-C-faasikaaviosta:

α-ferriitti

Löydät alfaraudassa BCC-rakenteen, jonka hiilipitoisuus on enintään 0.02 %. Lisäksi, jos tarvitset sovelluksessasi hyviä magneettisia ominaisuuksia, tämä vaihe on avainasemassa tässä suhteessa.

γ-austeniitti

Tässä vaiheessa löydät FCC-rakenteen, jonka hiilipitoisuus on enintään 2.14 %. Lisäksi, jos sovelluksesi vaatii muutoksia lujuusominaisuuksissa, tämä vaihe on tärkeä useiden lämpökäsittelyprosessien suorittamisessa.

δ-ferriitti

Löydät tämän faasin korotetussa lämpötilassa, joka on noin 1390 °C ja koostuu BCC-rakenteesta. Tämä vaihe suosii sinua sovelluksissa, jotka vaativat vakautta korkeissa lämpötiloissa.

Sementiitti (Fe₃C)

Tämä on tämän vaihekaavion vaikein vaihe, jonka C-pitoisuus on enintään 6.67 %. Lisäksi siitä on hyötyä sovelluksissa, jotka vaativat erittäin lujaa terästä.

Nestefaasi (Fe-C-liuos)

Tämä vaihe auttaa valmistajaa valuprosessien suorittamisessa ja löydät tämän vaiheen korotetussa lämpötilassa noin 1530 °C:n tienoilla.

Mitkä ovat viisi kiinteää vaihetta rauta-hiilikaaviossa?

Seuraavat ovat viisi vaihetta, jotka löydät tästä vaihekaaviosta:

• ferriittiä
• austeniitin
• Sementiitti
• Delta ferriitti
• Pearliitti

Jokaisen vaiheen ominaisuudet

Alla olevassa taulukossa on kunkin vaiheen tärkeät ominaisuudet:

Taulukko 1: Vaiheen ominaisuudet

Jokaisen vaiheen lämpötila-alueet ja vakaus

Alla on tärkeät vaiheet lämpötila- ja stabiiliusalueineen:

α-ferriitti : Tämä faasi esiintyy huoneenlämmöstä lähes 910 °C:seen ja sen vakaa tila on alle 727 °C:ssa alhaisissa celsiusasteissa.

γ-austeniitti : Tämä faasi esiintyy 727 °C:sta lähes 1147 °C:seen, ja sen vakaa tila havaitaan yli 727 °C:ssa korkeassa C-pitoisuudessa.

Sementiitti : Tässä faasissa sen lämpötila-alue on alle 1147 °C ja se on varmasti vakaa ja sen koostumus on korkea C-pitoisuudella.

δ-ferriitti : Tämän faasin muodostuminen tapahtuu 1390–1538 °C:n lämpötilassa, ja se edistää stabiiliutta korotetuissa lämpötiloissa.

Perliitti : Tämän faasin stabiilius havaitaan eutektoidisessa koostumuksessa. Lisäksi se muodostuu 723 °C:ssa.

Tärkeimmät reaktiot rauta-hiilivaihekaaviossa

Tapahtuu seuraavat reaktiot, jotka on mainittu alla:

Eutektoidireaktio

Alla on eutektoidireaktio, joka tarkoittaa yhden kiinteän faasin muuntamista kahdeksi muuksi kiinteäksi faasiksi.

Eutektinen reaktio

Alla on eutektinen reaktio, joka tarkoittaa nestefaasin muuttumista kahdeksi muuksi kiinteäksi faasiksi.

Peritektinen reaktio

Havaitset alla olevan reaktion korotetussa lämpötilassa, noin 1498 °C :ssa , joka tapahtuu kiinteän ja nestemäisen faasin reaktiossa, jolloin muodostuu austeniittia.

Vaiheen rajat ja kriittiset pisteet

Alla on lyhyt kuvaus vaiherajoista ja tärkeistä kriittisistä kohdista:

Eutektisten ja eutektoidisten pisteiden ymmärtäminen

Eutektinen piste:

• Esiintyy 4.3 % C:ssa ja 1147°C:n lämpötilassa.
• Nesteen muuntaminen γ:ksi ja Fe3:ksi
• Tärkeää valuraudan valmistuksessa.

Eutektoidinen piste :

• Esiintyy 0.76 % C:ssa ja 727°C:n lämpötilassa.
• γ:n muuntaminen α:ksi ja Fe3:ksi
• Antaa sinulle perliittiä, joka vastaa vahvuuden ja sitkeyden sekoituksesta.

Kriittiset lämpötilat rauta-hiiliseoksissa

Taulukko 2: Kriittiset lämpötilat

Vipusäännön ja koostumuksen analyysi rajoilla

Työkalu matemaattiseen laskemiseen, joka antaa sinulle faasisuhteen (massaosuuden) tietyllä lämpötila-alueella sekä koostumuksen.

Vaihekentät ja vakausalueet

Alla olevat tiedot antavat sinulle lyhyen analyysin vaihekentistä ja vakausalueesta:

Vakausalueiden tulkitseminen α-, γ- ja δ-vaiheille

α-Ferriitin faasi on olemassa huoneenlämpötilasta lähes 910 °C:seen ja sen stabiili tila on alle 727 °C matalalla. Lisäksi γ-austeniittifaasi on olemassa välillä 727 - lähes 1147 °C ja huomaat sen vakaan. tila yli 727 °C korkealla C. Lopuksi löydät δ-faasin muodostumisen välillä 1390-1538 °C ja suosit vakautta korotetuissa lämpötiloissa.

Vaikutukset teräksen lämpökäsittelyyn

Kun ymmärrät vakausalueen tehokkaasti, hyödyt optimoidusta lämpökäsittelystä. Siksi se on ratkaisevan tärkeää faasimuunnosten hallinnassa, mikrorakenteen kehittämisessä sekä materiaalin pitkäikäisyydessä.

Terästen luokitus hiilipitoisuuden mukaan

Teräksen pääluokitus on annettu alla:

Hypoeutektoidiset ja hypereutektoidiset teräkset

Hypoeutektoidinen teräs antaa sinulle hyvän sitkeyden ja sitkeyden sovelluksissasi, ja tämän teräksen C-pitoisuus on alle 0.76 %. Toisaalta hypereutektoidinen teräs tarjoaa sinulle hyvän kovuuden samalla kun se kompensoi taipuisuutta ja sen lämpötila on yli 0.76 % C

Rooli lämpökäsittelyssä ja metalliseosten räätälöinnissa

Tämä vaihekaavio tarjoaa lukuisia oivalluksia erityisesti lämpökäsittelystä ja lejeeringin mukauttamisesta.

Mekaanisten ominaisuuksien ennustaminen vaiheanalyysin avulla

Tärkeimmät ominaisuudet, jotka auttavat sinua ennustamaan mekaanisia ominaisuuksia vaiheanalyysin avulla, ovat:

• Mikrorakenteen muutosten hallinta
• Hyvä ymmärrys kriittisistä lämpötiloista
• Seoksen ominaisuuksien räätälöinti

Terässovellustyypit

Taulukko 2: Terästyypit ja sovellukset

Tuofa Kiina Teräksen tarkkuustyöstöosaaminen

Tuofa Technology tarjoaa sinulle CNC-työstöpalveluita, jotka takaavat tarkkuuden ja tarkkuuden lisäksi erinomaisen laadun tuotteellesi. Heillä on yli 16 vuoden kokemus, mikä todistaa entisestään heidän asiantuntemuksensa alalla tuotteen suunnittelusta lopulliseen lähettämiseen.