Аустенит что это: Аустенит | это… Что такое Аустенит?

alexxlab | 08.05.2023 | 0 | Разное

АУСТЕНИТ | Энциклопедия Кругосвет

АУСТЕНИТ – структурная составляющая углеродистых и легированных сталей и чугунов, возникающая при термической обработке сплавов в соответствии с диаграммой состояния железо-углерод, в углеродистых сталях в равновесном состоянии аустенит существует только при высоких температурах, начиная с 723° С. Область существования аустенита на диаграмме состояния железо – углерод имеет сложную форму. Для чистого железа область существования аустенита соответствует интервалу температур от 910° С (температура аллотропического превращения a-железа в g-железо) до 1400° С (температура аллотропического превращения g-железа в d-железо). По мере увеличения содержания углерода температура превращения (начала образования аустенита) снижается и достигает минимума (723° С) при концентрации углерода 0,8%. Максимальное содержание углерода в аустените составляет 1,7% и соответствует температуре 1130° С. Металлографическое исследование при высоких температурах показывает, что аустенит имеет форму полиэдрических зерен, размеры которых увеличиваются в процессе выдержки при высоких температурах.

При понижении температуры аустенит распадается на феррит и цементит (Fe₃C) и возникает пластинчатая структура перлита, которая на металлографическом шлифе (сечении) имеет вид полосчатой структуры из полосок феррита и цементита.

Легирование стали различными элементами влияет на область существования аустенита на диаграмме состояния. Эта область может почти полностью исчезать (ферритные стали), но аустенит может и не распадаться при охлаждении и сохраняться при комнатной или более низких температурах (аустенитные стали). При быстром охлаждении (закалке) в углеродистых сталях, содержащих более 0,3% углерода, аустенит переходит в мартенсит с повышенными механическими характеристиками. Однако при дальнейшем увеличении содержания углерода это превращение происходит не во всем объеме и, например, закаленная сталь, содержащая 0,9–1% углерода, наряду с мартенситом, содержит остаточный аустенит.

Рентгеноструктурным методом установлено, что аустенит является твердым раствором. В углеродистых сталях это твердый раствор внедрения, в котором атомы углерода входят внутрь элементарной ячейки g-железа. В сталях, содержащих другие металлы (кроме железа, легированные стали), атомы металлов замещают атомы железа в кристаллической решетке и возникает твердый раствор замещения.

Аустенит имеет гранецентрированную кубическую структуру, т.е. в элементарной кубической ячейке атомы железа расположены в вершинах и центрах граней. Легированные аустенитные стали имеют повышенную прочность и химическую стойкость при высоких температурах по сравнению с обычными углеродистыми сталями. Эти стали не удается упрочнить термической обработкой, т.к. у них при охлаждении нет фазовых превращений.

В последние годы показано, что можно упрочить эти стали путем обработки ударными волнами (взрывом). Так, например, износостойкость аустенитной стали, используемой для изготовления стрелочных переводов на железнодорожных рельсах, после обработки взрывом существенно возрастает.

Лев Миркин

Проверь себя!
Ответь на вопросы викторины «Неизвестные подробности»

Какой музыкальный инструмент не может звучать в закрытом помещении?

Пройти тест

Аустенит

Как известно, аустенит является твердым раствором углерода в -железе и расположен на диаграмме состояния железо-углерод (рис. 1,а) выше 727⁰С (температура перлитного превращения). Поэтому при комнатной температуре увидеть настоящий аустенит невозможно. Можно увидеть аустенит в высокотемпературном микроскопе при нагреве.

При комнатной температуре мы обычно можем увидеть аустенит в легированной стали. В этих сталях много легирующих элементов (кроме углерода), поэтому аустенит в них существует при комнатной температуре. Это, например, нержавеющая сталь (рис.1,б).

а	б

Рисунок 1. Фрагмент диаграммы состояния железо-углерод (а) и структура аустенита (б) (съемка через зеленый фильтр.).

Можно наблюдать остаточный аустенит

после закалки, если в стали содержится больше 0,6% углерода. Как он формируется? Известно, что мартенситное превращение при закалке происходит с увеличением объема, т.е. мартенсит занимает больший объем, чем исходный аустенит. Поэтому, чем дальше идет мартенситное превращение, тем больше сжимается тот аустенит, который еще не превратился в мартенсит. Известно, что аустенит стабилизируется пластической деформацией, т.е. чем больше его сжать, тем хуже он будет превращаться в мартенсит. В какой-то момент превращение вообще остановится, а аустенит останется в стали в «зажатом» виде. Это будут отдельные включения, расположенные случайно. На рис.2 аустенит виден в виде белых включений на фоне мартенсита.

Рисунок 2. Остаточный аустенит в стали после закалки.

Можно ли создать в обычной стали структуру с большим количеством остаточного аустенита? Вероятно, если сжать определенный участок металла при закалке «целенаправленно», то можно создать большую зону с остаточным аустенитом. Такое возможно в процессе плазменной резки, когда поток плазмы расплавляет металл в зоне реза (рис.3).

 

Рисунок 3. Процесс плазменной резки. (http://novator-grp.ru/rus/projects/Hypertherm/ ; Дата доступа – 25. 04.2014)

В процессе резки поверхность реза нагревается. Можно представить себе, как распределится температура в зависимости от расстояния до линии реза (рис.4). Поверхность реза нагревается до температуры, достаточной для поверхностной закалки. Это зона 1. Зона 2 нагреется, очевидно, до температуры выше, чем 727⁰С. Охлаждаться она будет не так быстро, как зона 1. В этой зоне закалки не произойдет, но структура изменится Зона 3 останется без существенных изменений, так как нагреется до температуры ниже 727⁰С.

 

Рисунок 4. Схема расположения структурных зон при плазменной резке.

Действительно, на поверхности шлифа (после травления реактивом 4% азотной кислоты в этиловом спирте) выявляется слой изменившейся структуры (рис.5).

 

Рисунок 5. Структура стали вблизи линии плазменного реза.

На поверхности имеется зона (1) толщиной порядка 50-100 мкм. Это зона закалки со структурой мартенсита. После нее следует зона с двухфазной структурой (2). Толщина зоны составляет порядка 250 мкм. В данной зоне однозначно присутствует феррит (α-Fe), который является матрицей материала (был до обработки плазмой). И есть еще светлые, достаточно крупные, участки структуры с четкими границами. Итак, что может быть белым в структуре стали при травлении традиционным реактивом? Аустенит, феррит, цементит. Как их разделить? Можно измерить твердость.

В зоне 1 твердость колеблется в пределах 3000-3500 ГПа. Такую твердость имеет троостит или мартенсит отпуска. Микротвердость во второй зоне составляет 2254 ГПа, что соответствует ферриту. Известно, что твердость аустенита в 2-2,5 раза выше, чем феррита, твердость цементита превышает твердость феррита приблизительно в 10 раз. Поэтому светлой фазой может быть только аустенит.
Рентгеноструктурный анализ это подтвердил. Обнаружено Fe_γ – остаточный аустенит.
Главное! Поскольку процесс изменения структуры начался с поверхности, где шла закалка, формирующийся мартенсит сдавил зону 2 и не дал аустениту превратиться до конца. Превращение «застряло» в области GPS диаграммы состояния железо-углерод на этапе превращения аустенита в феррит.
На рис. 6 показана зона 2 при большом увеличении. Светлая фаза – аустенит, более темная – феррит.

 

Рисунок 6. Структура стали в зоне 2.

 

Аустенит | металлургия | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Связанный контент

Что такое аустенитная нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь, включая аустенитную нержавеющую сталь, популярна благодаря своей прочности, долговечности и коррозионной стойкости. Он эстетичен, прост в производстве, очистке и обслуживании, а также безопасен для окружающей среды, что делает его лучшим выбором для компонентов для архитектуры, автомобилей и многих других продуктов.

Однако существует более одного вида. Нержавеющая сталь на самом деле является широким термином, используемым для обозначения сплавов на основе железа, содержащих хром; существует более 100 марок нержавеющей стали. Они различаются процентным содержанием хрома, никеля, молибдена и других легирующих элементов. Каждый сорт используется для определенных целей и имеет свои преимущества и недостатки.

Марки сгруппированы по пяти основным категориям: аустенитные, ферритные, мартенситные, дуплексные и дисперсионно-твердеющие (PH). Давайте подробнее рассмотрим аустенитную нержавеющую сталь и ее сравнение с некоторыми другими.

Аустенитная нержавеющая сталь

Термин аустенит используется для описания гранецентрированных кубических (ГЦК) сплавов железа или стали, которые имеют этот тип структуры. Он был назван в честь сэра Уильяма Чендлера Робертса-Остина, англичанина, известного своими исследованиями физических свойств металлов.

Это наиболее часто используемый тип нержавеющей стали, и на то есть веские причины. Благодаря своей исключительной устойчивости к нагреву и коррозии, он широко используется во многих отраслях, включая медицинскую, автомобильную, аэрокосмическую и промышленную. Эта категория известна непревзойденной прочностью и формуемостью, а также тем, что ее нельзя упрочнить термической обработкой.

Медицинское применение

Типичные медицинские применения аустенитной нержавеющей стали, которые дают вам общее представление о ее использовании, включают хирургические наковальни, иглы для подкожных инъекций, колпачки или защитные приспособления для игл, а также компоненты скобозабивного пистолета.

Применение в автомобилестроении

При обсуждении применения аустенитной нержавеющей стали в автомобилестроении вы обычно обнаружите, что она часто используется в топливных рейках, отверстиях и автомобильных деталях глубокой вытяжки. Производители автомобилей часто выбирают аустенитные марки из-за их пластичности и универсальности.

Промышленное и бытовое применение

Промышленное и бытовое применение полосового материала из холоднодеформированной аустенитной нержавеющей стали включает компоненты бритвенных лезвий, детали для производства электроэнергии, пружины и режущие инструменты.

Применение в аэрокосмической отрасли

Лента из аустенитной нержавеющей стали применяется в нескольких областях аэрокосмической промышленности, требующих прецизионной холодной обработки для военных и вертолетных применений, компонентов реактивных двигателей и шасси.

Все стали содержат углерод, но их можно отличить по низкоуглеродистой или высокоуглеродистой стали. Разница между «углеродистой сталью» и нержавеющей сталью заключается в содержании сплава: нержавеющие стали содержат не менее 10,5% хрома , в то время как углеродистые стали должны содержать меньше, чтобы получить классификацию углеродистой стали. Тем не менее, уровни углерода различаются в пределах семейств нержавеющих сталей и даже в различных аустенитных нержавеющих сталях. Прямые сорта проволоки из нержавеющей стали или полоса и фольга из нержавеющей стали — или то, что считается высокоуглеродистым в этой категории, должен содержать максимум 0,08% углерода , в то время как низкоуглеродистые марки содержат не более 0,03% углерода . Марки нержавеющей стали с низким содержанием углерода обладают значительно улучшенными сварочными свойствами, часто называемыми свариваемостью. При рассмотрении определенных сплавов, таких как нержавеющая сталь 304 или ее аналог 304L, вы должны выбрать нержавеющую сталь 304L, если ваши производственные требования требуют сварки металла.

Что делает нержавеющую сталь аустенитной?

Когда к стали добавляют никель или азот, она по своей природе становится «аустенитной». Химический состав определяет конкретную марку нержавеющей стали, а ключевой характеристикой является кристаллическая структура аустенита в материале. В отожженном состоянии важно отметить, что аустенитная нержавеющая сталь часто характеризуется как немагнитная, однако холодная прокатка аустенитной стали или уменьшение ее толщины и повышение ее твердости придает материалу определенное количество магнетизма. Он известен своей формуемостью, что делает его превосходным для изготовления, и его устойчивостью к коррозии.

Химический состав: Аустенитная нержавеющая сталь содержит не менее 10,5% и от 8 до 12% никеля, а также азот, углерод и многие другие элементы в растворе. Хром придает стали высокую коррозионную стойкость, а азот придает жесткость.

Кристаллическая структура аустенита: Нержавеющая сталь, имеющая аустенитную кристаллическую структуру в дополнение к гранецентрированной кубической структуре решетки, присутствует как при высоких, так и при низких температурах. Никель, магний и азот являются элементами, стабилизирующими структуру аустенита.

Каковы характеристики аустенитной нержавеющей стали?

Аустенитная нержавеющая сталь имеет много положительных характеристик, стимулирующих спрос; эта категория составляет примерно три четверти мирового рынка нержавеющей стали, который в 2018 году оценивался в 93,69 миллиарда долларов, и ожидается, что к 2025 году среднегодовой темп роста составит 5,2 процента. сталь выдерживает экстремальные температуры градусов, в зависимости от сорта примерно до 1900F. Некоторые сорта начинают деформироваться, размягчаться или терять прочность при температуре 800 градусов по Фаренгейту.

Способность к холодной обработке: Аустенитные нержавеющие стали нельзя упрочнять термической обработкой. Только холодная обработка или обжатие могут увеличить прочность аустенитов. Холодная обработка относится к формованию металла без его нагревания, что можно сделать с аустенитной нержавеющей сталью. Аустенитные нержавеющие стали можно отжигать перед быстрым охлаждением или «закалкой» металла, чтобы вернуть его в исходное состояние. Холоднокатаная нержавеющая сталь имеет несколько преимуществ: улучшенное качество поверхности, что выгодно, поскольку сталь с улучшенным качеством поверхности будет иметь более высокую твердость, препятствующую распространению трещин, и повышенную прочность.

Низкая теплопроводность: Тепло передается медленно через аустенитную нержавеющую сталь. С другой стороны, ферритная нержавеющая сталь имеет более высокую теплопроводность.

Формуемость: Аустенитная нержавеющая сталь легко формуется, что делает ее особенно универсальной для широкого спектра применений.

Холодная обработка аустенитной нержавеющей стали повышает ее прочность и снижает пластичность. Конечно, разные нержавеющие стали имеют преимущества и в разных областях применения. Аустенитная нержавеющая сталь более подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением, чем ферритная.

Аустенитная нержавеющая сталь обычно не является магнитной, тогда как ферритная нержавеющая сталь обычно является магнитной. Возможно, вы задавались вопросом, почему одни холодильники магнитятся, а другие нет: это потому, что они сделаны из разных нержавеющих сталей.

Мы говорим, что каждый из них «обычно» такой, какой он есть, потому что есть исключения. Определенные процессы или температуры могут вызвать перестройку кристаллической структуры, придающую материалу магнитные свойства.

Области применения аустенитной нержавеющей стали

Поскольку аустенитная нержавеющая сталь используется так много раз, неудивительно, что на ее долю приходится такая большая доля на мировом рынке. Эти нержавеющие стали делятся на две серии — серию 200 и серию 300.

Серия 300 изготовлена ​​на основе никеля и включает в себя стандартную аустенитную нержавеющую сталь, наиболее часто используемую нержавеющую сталь марки 304. Обычно он содержит 18 процентов хрома и восемь процентов никеля, что является минимальным количеством никеля, необходимым для превращения ферритной нержавеющей стали в аустенитную при наличии такого количества хрома. Серия 200 отличается низким содержанием никеля и высоким содержанием азота или марганца, что делает ее менее дорогой альтернативой серии 300. Вот некоторые области применения аустенитной нержавеющей стали по сериям:

Серия 300

• Трубки для аэрокосмической промышленности
• Контейнеры для хранения
• Резервуары
• Оборудование для производства продуктов питания и напитков
• Фармацевтическое оборудование 9004 9004 Химическое оборудование
000 3 Столовые приборы
• Раковины
• Компоненты для каталитических нейтрализаторов
• Печи
• Дожигатели
• Компенсаторы

Серия 200

• Домашние резервуары для воды
• Стиральные машины
• Посудомоечные машины
• Кухонная посуда и столовые приборы
• Автомобильные детали
• Внутренняя архитектура

У нас есть 33 сорта аустенитной нержавеющей стали и варианты, доступные в полосе и/или проволоке для самых разных целей.

Благодаря нашему широкому выбору сплавов и команде инженеров на месте, мы можем работать с вами, чтобы разработать ваш проект от испытаний до производства.

В компании Ulbrich есть команды, которые могут определить, какой сорт аустенита наиболее подходит для вашего проекта, и в зависимости от ваших уникальных спецификаций и производственных требований, какой форм-фактор будет работать лучше всего. Наши группы по металлургии и оснастке как для полосы, так и для проволоки являются отраслевыми экспертами, а наши возможности точной холодной прокатки не имеют себе равных в отрасли. У нас также налажены хорошие отношения с нашими партнерами по плавильным цехам, что значительно упрощает выполнение уникальных и сложных требований.

Пробные заказы на прототипы являются обычным явлением для клиентов, заинтересованных в отборе образцов материалов для их конкретного применения. Не стесняйтесь обращаться к одному из наших металлургических экспертов для получения дополнительной информации.