Boks Kracht Berekenaar & Formule (Online & Gratis)
Heb je je ooit afgevraagd hoe je kunt zorgen voor een succesvol metaalstempelproject? In deze blogpost duiken we in de kritieke factoren die uw stempelproces kunnen maken of breken....
Waarom verandert staal van structuur onder verschillende omstandigheden? Dit artikel onderzoekt de vijf kritieke factoren die het martensietstartpunt (Ms) in staal beïnvloeden. Van chemische samenstelling en vervormingsspanning tot afschriksnelheden, austenitiseeromstandigheden en zelfs magnetische velden, deze variabelen dicteren het transformatiegedrag van staal. Door deze factoren te begrijpen, krijg je inzicht in het optimaliseren van de mechanische eigenschappen van staal voor verschillende toepassingen. Lees verder om te ontdekken hoe elk element de prestaties van staal beïnvloedt.
Over het algemeen hangt het Ms-punt voornamelijk af van de chemische samenstelling van het staal, waarvan het koolstofgehalte het belangrijkste effect heeft.
Met de toename van het koolstofgehalte in het staal, neemt het temperatuurbereik van martensitische transformatie af, zoals weergegeven in Fig. 1.
Fig. 1 Effect van Koolstofgehalte op Ms en Mf
Met de toename van het koolstofgehalte zijn de veranderingen van het Ms-punt en het Mf-punt niet volledig consistent en vertoont het Ms-punt een relatief uniforme continue daling;
Wanneer het koolstofgehalte lager is dan 0,6%, daalt het Mf-punt sterker dan het Ms-punt, waardoor het temperatuurbereik van martensitische transformatie (Ms Mf) groter wordt.
Wanneer het koolstofgehalte echter hoger is dan 0,6%, daalt het Mf-punt langzaam en omdat het Mf-punt onder 0 ℃ is gedaald, is er meer resterend koolstof in de Mf-punten. austeniet in de kamertemperatuurstructuur na afschrikken.
Het effect van N op het Ms-punt is vergelijkbaar met dat van C.
Net als C vormt N een interstitiële vaste oplossing in staal, die in vaste oplossing een versterkend effect heeft op fase γ en fase α, maar vooral op fase α, waardoor de schuifweerstand van martensitische transformatie toeneemt en de drijvende kracht van transformatie toeneemt.
Tegelijkertijd zijn C en N ook elementen die een fase stabiliseren.
Ze verlagen de evenwichtstemperatuur T0 van de γ → α 'faseovergang, dus ze verlagen het Ms-punt sterk.
De gebruikelijke legeringselementen in staal kunnen het Ms-punt verlagen, maar het effect is niet zo significant als dat van koolstof.
Alleen Al en Co verhogen het Ms-punt (zoals getoond in Fig. 2).
Fig. 2 Effect van legeringselementen op het Ms-punt van ferrolegeringen
De elementen die het Ms-punt verlagen zijn gerangschikt in de volgorde van hun invloedsintensiteit: Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, W, V, Ti.
Onder hen bestaan W, V, TI en andere sterke carbidevormende elementen meestal in de vorm van carbiden in staal en ze worden zelden opgelost in austeniet tijdens het blussen en verwarmen, dus ze hebben weinig effect op het Ms-punt.
De invloed van legeringselementen op het Ms-punt hangt voornamelijk af van hun invloed op de evenwichtstemperatuur T0 en het versterkende effect op austeniet.
Alle elementen (zoals C) die T0 temperatuur en versterken austeniet sterk verminderen Ms punt.
Mn, Cr, Ni, enz. verminderen niet alleen de T0 temperatuur, maar verhogen ook lichtjes de austenitische sterkte, zodat ze ook het Ms-punt verlagen.
Al, Co, Si, Mo, W, V, Ti, enz. verhogen allemaal de T0 temperatuur, maar verhogen ook de austenietsterkte in verschillende mate.
Dus,
① Als de eerste een grotere rol speelt, zal het Ms-punt stijgen, zoals Al en Co;
Als het laatste een groter effect heeft, wordt het Ms-punt verlaagd, zoals Mo, W, V, Ti;
③ Als de twee functies ongeveer gelijkwaardig zijn, heeft het weinig effect op Ms punt, zoals Si.
De interactie tussen legering elementen in staal is zeer complex en het Ms-punt van staal hangt voornamelijk af van de test.
Algemeen wordt aangenomen dat alle legeringselementen die het Ms-punt verlagen ook het Mf-punt verlagen.
Zoals eerder vermeld, zal martensitische transformatie geïnduceerd worden wanneer het austeniet plastisch vervormd wordt tussen Md Ms.
Op dezelfde manier kan plastische vervorming tussen Ms Mf ook martensitische transformatie bevorderen en martensitische transformatie vergroten.
Over het algemeen geldt dat hoe groter de vervorming en hoe lager de vervormingstemperatuur, hoe meer vervorming er wordt veroorzaakt. martensiet transformatievariabelen.
Aangezien martensiettransformatie onvermijdelijk volume-expansie zal veroorzaken, zal multidirectionele drukspanning de vorming van martensiet voorkomen en zo het Ms-punt verlagen.
Trekspanning of eenzijdige drukspanning is echter vaak bevorderlijk voor de vorming van martensiet, waardoor het Ms-punt stijgt.
De invloed van de verwarmingstemperatuur en de wachttijd op het Ms-punt is complex.
De verhoging van de verwarmingstemperatuur en de verlenging van de wachttijd zijn bevorderlijk voor het verder oplossen van koolstof en legeringselementen in austeniet, wat het Ms-punt zal verlagen, maar tegelijkertijd de groei van austenietkorrels zal veroorzaken, de kristalafwijkingen zal verminderen en de afschuifweerstand tijdens de vorming van martensiet zal verlagen, waardoor het Ms-punt zal toenemen.
In het algemeen, als er geen verandering in chemische samenstelling is, dat wil zeggen, onder de voorwaarde van volledig austenitizing, zal het verhogen van de verwarmingstemperatuur en het verlengen van de wachttijd het Ms-punt verhogen;
Onder de voorwaarde van onvolledige verwarming zal het verhogen van de temperatuur of het verlengen van de tijd de inhoud van koolstof en legeringselementen in austeniet verhogen, wat leidt tot de daling van het Ms-punt.
Onder de voorwaarde dat de austenietsamenstelling constant is, zal de austenietsterkte toenemen en de afschuifweerstand van martensitische transformatie toenemen wanneer de korrel verfijnd wordt, wat het Ms-punt zal verlagen.
Als de korrelverfijning echter geen significante invloed heeft op de schuifweerstand, heeft ze weinig effect op het Ms-punt.
De invloed van de afschrikkoelsnelheid op het Ms-punt wordt getoond in Fig. 3.
Fig. 3 Effect van afschriksnelheid op het Ms-punt van Fe-0.5% C-2.05% NI-staal
Wanneer de afschriksnelheid laag is, blijft het Ms-punt constant en wordt er een lagere stap gevormd die gelijk is aan het nominale Ms-punt van staal.
Als de afschriksnelheid erg hoog is, treedt er nog een stap op waarbij het Ms-punt constant blijft.
Tussen de bovenstaande twee afschriksnelheden neemt het Ms-punt toe naarmate de afschriksnelheid toeneemt.
Bovenstaande verschijnselen kunnen als volgt worden verklaard:
Er wordt aangenomen dat de verdeling van C in austeniet tijdens de fasetransformatie ongelijkmatig is en dat segregatie optreedt bij defecten zoals dislocaties, waarbij "C atomaire luchtmassa" wordt gevormd.
De grootte van deze "luchtmassa" is gerelateerd aan de temperatuur.
Bij hoge temperatuur is het atomaire diffusievermogen sterk en is de neiging tot C-atoomsegregatie klein, zodat de grootte van de "luchtmassa" ook klein is.
Wanneer de temperatuur echter daalt, neemt de atomaire diffusie af, neemt de neiging van C-atomen om te segregeren toe en neemt de omvang van de binnenste "luchtmassa" toe naarmate de temperatuur daalt.
Onder normale afschrikcondities kunnen deze "luchtmassa's" groot genoeg worden om austeniet te versterken.
De extreem snelle afschriksnelheid verhindert echter de vorming van "luchtmassa", wat leidt tot de verzwakking van austeniet en de vermindering van de afschuifweerstand tijdens de martensitische transformatie, waardoor het Ms-punt stijgt.
Als de koelsnelheid echter hoog genoeg is, wordt het buigen van de "luchtmassa" beperkt en neemt het Ms-punt niet langer toe met de toename van de afschrikfrequentie.
De test toont aan dat wanneer het staal wordt afgeschrikt en afgekoeld in het magneetveld, het toegepaste magneetveld de martensiettransformatie induceert.
Vergeleken met die zonder magnetisch veld neemt het Ms-punt toe en neemt de martensiettransformatie bij dezelfde temperatuur toe.
Het externe magneetveld zorgt er echter alleen voor dat het Ms-punt stijgt, maar heeft geen effect op het faseovergangsgedrag onder het Ms-punt.
Fig. 4 Effect van extern magnetisch veld op het martensiet transformatieproces
Zoals getoond in Fig. 4, verhoogt het toegepaste magneetveld Ms tot Ms' tijdens afschrikken en afkoelen, maar de stijgende trend van de rotatievariabele is in principe consistent met die zonder magneetveld.
Als het toegepaste magnetische veld wordt verwijderd voordat de fasetransformatie voorbij is, zal de fasetransformatie onmiddellijk terugkeren naar de toestand waarin het magnetische veld niet wordt toegepast en zal de uiteindelijke transformatiehoeveelheid martensiet niet veranderen.
De reden waarom het externe magneetveld de martensiettransformatie beïnvloedt, is dat het externe magneetveld de martensietfase met de maximale magnetische verzadigingssterkte stabieler maakt.
Fig. 5 Thermodynamisch diagram van Ms puntstijging veroorzaakt door extern magnetisch veld
Zoals te zien is in Fig. 5, neemt de vrije energie van martensiet af in het magneetveld, terwijl het magneetveld weinig effect heeft op de vrije energie van niet-ferromagnetisch austeniet.
Daarom neemt de tweefase-evenwichtstemperatuur T0 toe en neemt het Ms-punt ook toe. Men kan ook stellen dat het externe magneetveld eigenlijk een deel van de chemische drijvende kracht compenseert met magnetische energie en dat de martensitische transformatie kan optreden boven het Ms-punt door magnetische inductie.
Vanuit thermodynamisch oogpunt lijkt dit fenomeen erg op de door vervorming geïnduceerde martensitische transformatie.
Door de introductie van deze kwestie moeten we duidelijk zijn over de vijf factoren die van invloed zijn op Ms-punten.
Natuurlijk zal een regelmatige herziening van deze kennispunten ook een gunstige rol spelen in ons begrip van kennispunten.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
ES 
FR 
RU 
DE 
PT 