Imagine um metal tão versátil que a sua estrutura pode transformar as propriedades do aço. A austenite, com a sua estrutura cúbica de face centrada única, desempenha um papel crucial na metalurgia. Este artigo investiga a formação, as propriedades e as aplicações da austenite, explicando como o seu comportamento afecta tudo, desde a tenacidade à resistência à corrosão. Descubra como as temperaturas de aquecimento, os elementos de liga e o tecido original afectam a formação e o crescimento da austenite, fornecendo informações sobre a otimização do aço para várias aplicações industriais. Junte-se a nós para desvendar os segredos por trás desta fascinante fase metalúrgica.
Nome inglês: austinite; o nome deriva de: William Chandler Roberts-Austen, um metalúrgico britânico
Código da letra: A, γ.
Definição: solução sólida formada por carbono e vários elementos químicos em γ-Fe.
Características:
A austenite (γ-Fe) tem uma estrutura cúbica de face centrada com um vazio máximo de 0,51 × 10-8cm, ligeiramente inferior ao raio do átomo de carbono, pelo que a sua capacidade de dissolução de carbono é superior à do α-Fe.
A 1148 ℃, o valor máximo dissolvido teor de carbono de γ-Fe é 2.11%.
Com a diminuição da temperatura, a capacidade de carbono dissolvido diminui gradualmente.
A 727 ℃, o teor de carbono dissolvido é de 0,77%.
Estrutura cúbica de face centrada
(1) Baixo rendimento resistência e dureza
(2) Elevada plasticidade e tenacidade
(3) Elevada resistência térmica
(1) Volume específico reduzido, desempenho físico
(2) Fraca condutividade térmica
(3) Grande coeficiente de expansão linear
(4) Paramagnetismo
(a) Paramagnetismo; (b) Ferromagnetismo
Disposição espontânea de momentos magnéticos atómicos numa pequena região.
(1) Desempenho da aplicação da deformação por conformação
(2) Resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico
(3) Elemento sensível do instrumento de expansão
Condições termodinâmicas para a formação de austenite: existe subarrefecimento ou sobreaquecimento T.
A nucleação da austenite é uma transformação de fase do tipo difusão.
A nucleação pode formar-se na interface entre a ferrite e a cementite, a perlite e a austenite.
Estas interfaces são fáceis de satisfazer as três condições de flutuação da energia de nucleação, estrutura e concentração.
Quando aquecido até à região da fase austenite, a alta temperatura, os átomos de carbono difundem-se rapidamente, os átomos de ferro e os átomos de substituição podem difundir-se completamente, tanto a difusão da interface como a proteção do corpo podem ser realizadas.
Por conseguinte, a formação de austenite é uma transformação de fase do tipo difusão.
Após o desaparecimento da ferrite, quando a ferrite é mantida ou aquecida à temperatura t1, a cementite residual dissolve-se continuamente na austenite à medida que o carbono continua a difundir-se na austenite.
Quando a cementite acaba de ser completamente separada em austenite, a concentração de carbono na austenite é ainda desigual.
Só após um longo período de conservação do calor ou de aquecimento contínuo, e os átomos de carbono continuarem a difundir-se completamente, é que se pode obter a austenite com uma composição uniforme.
Nota: existem algumas diferenças no processo de nucleação da austenite de vários aços.
Além do processo básico de formação de austenita, há também a dissolução da fase pré-eutectoide e a dissolução de carboneto de liga no processo de austenitização de aço hipoeutectoide, aço hipereutectoide e liga de aço.
O tamanho do grão de austenite original tem uma grande influência nas propriedades mecânicas e tecnológicas dos materiais metálicos.
50 ml de água destilada, 2-3 g de ácido pícrico e 1-2 gotas de detergente.
Aquecer o reagente preparado a cerca de 60 ° C e, em seguida, colocar a amostra em erosão durante 10-15 minutos.
Nesta altura, a superfície da amostra tornou-se negra.
Retirar e limpar a película negra da superfície da amostra com algodão desengordurante até ficar cinzenta e secá-la para observação.
Se a corrosão for demasiado superficial, a corrosão pode ser continuada; Se a corrosão for demasiado profunda, polir suavemente.
Nota: para algumas amostras cujos limites originais do grão de austenite são difíceis de visualizar, é necessário polir por erosão, re-evitar a erosão, re-polir e repetir várias vezes.
O tempo de erosão e polimento é mais curto do que o tempo de cada vez até ser satisfatório.
Limite de grão da austenite original em 40Cr estado extinto
Com um aumento da temperatura de aquecimento, a taxa de difusão dos átomos acelera rapidamente, levando a um aumento da velocidade de austenitização e a um encurtamento do tempo de formação.
Quanto mais rápida for a velocidade de aquecimento, mais curto será o período de incubação. Isto também resulta num aumento da temperatura a que a austenite começa a transformar-se e da temperatura a que a transformação termina. Além disso, reduz o tempo necessário para que a transformação se complete.
O cobalto e o níquel têm o efeito de acelerar o processo de austenitização, enquanto o crómio, o molibdénio e o vanádio têm o efeito de o abrandar. Por outro lado, o silício, o alumínio e o manganês não têm qualquer efeito no processo de bainização da austenite elementos de liga.
É de notar que a velocidade de difusão dos elementos de liga é muito mais lenta do que a do carbono. Consequentemente, a temperatura de aquecimento para o tratamento térmico de ligas de aço é normalmente mais elevada e o tempo de espera é mais longo.
Quando a cementita na estrutura original está em forma de flocos, a velocidade de formação da austenita é mais rápida. Além disso, quanto menor for o espaçamento entre as partículas de cementita, maior será a velocidade de transformação.
O grão de austenite original também tem um gradiente de concentração de carbono maior, o que resulta numa taxa de crescimento mais rápida do grão.
Além disso, a perlita granular recozida esferoidizada tem menos interfaces de fase, o que torna o processo de austenitização o mais rápido de todos.
① Dentro de uma certa faixa de teor de carbono, um aumento no teor de carbono na austenita leva a um aumento na tendência de crescimento de grãos. No entanto, se o teor de carbono exceder um certo nível, o crescimento dos grãos de austenita será impedido.
② A adição de elementos como titânioA adição de vanádio, nióbio, zircónio e alumínio ao aço pode resultar na produção de aço de grão fino. Isto deve-se ao facto de os carbonetos, óxidos e nitretos estarem dispersos ao longo dos limites do grão, o que pode inibir o crescimento do grão. Por outro lado, o manganês e o fósforo têm o efeito de promover o crescimento do grão.
③ Os elementos que formam carbonetos fortes, quando dispersos na austenita, podem impedir o crescimento dos grãos de austenita. Por outro lado, os elementos não formadores de carbonetos, como o silício e o azoto, têm pouco efeito no crescimento dos grãos de austenite.
O crescimento do grão de austenite está intimamente ligado à difusão atómica no sistema de temperatura de aquecimento. Consequentemente, quanto mais elevada for a temperatura ou quanto maior for o tempo de permanência a uma determinada temperatura, mais grosseiro se torna o grão de austenite.
Quanto mais rápida for a velocidade de aquecimento, maior será o sobreaquecimento e maior será a temperatura real de formação da austenite. Isto resulta num aumento da taxa de nucleação, que é maior do que a taxa de crescimento e torna o grão de austenite mais fino.
No processo de fabrico, o aquecimento rápido e a conservação do calor a curto prazo são frequentemente utilizados para obter estruturas de grão ultrafino.
Regra geral, quanto mais fina for a estrutura original do aço, maior será a dispersão dos carbonetos, o que conduz a uma estrutura de grão mais fina da austenite.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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