Austenita: ¿Conoce su estructura metalográfica? | MáquinaMFG

Austenita: ¿Conoce su estructura metalográfica?

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Nombre en inglés: austinita; el nombre procede de: William Chandler Roberts-Austen, metalúrgico británico

Código de letras: A, γ.

Definición: solución sólida formada por carbono y diversos elementos químicos en γ-Fe.

Características:

  • El límite del grano es un polígono relativamente recto y regular;
  • El residuo austenita en el acero templado se distribuye en el espacio entre las agujas martensíticas.

1. Estructura cristalina

La austenita (γ-Fe) tiene una estructura cúbica centrada en las caras con un vacío máximo de 0,51 × 10-8cm, ligeramente inferior al radio del átomo de carbono, por lo que su capacidad de disolución del carbono es mayor que la del α-Fe.

A 1148 ℃, el máximo disuelto contenido en carbono de γ-Fe es 2.11%.

Con la disminución de la temperatura, la capacidad de carbono disuelto disminuye gradualmente.

A 727 ℃, el contenido de carbono disuelto es de 0,77%.

Estructura cúbica centrada en la cara

2. Propiedades de la austenita

Propiedades mecánicas

(1) Bajo rendimiento resistencia y dureza

(2) Alta plasticidad y tenacidad

(3) Alta resistencia térmica

Propiedad física

(1) Pequeño volumen específico, rendimiento físico

(2) Mala conductividad térmica

(3) Coeficiente de dilatación lineal grande

(4) Paramagnetismo

(a) Paramagnetismo; (b) Ferromagnetismo

Disposición espontánea de momentos magnéticos atómicos en una pequeña región.

Rendimiento de la aplicación

(1) Rendimiento de la aplicación del conformado por deformación

(2) Resistencia a la corrosión del acero inoxidable austenítico

(3) Elemento sensible del instrumento de expansión

3. Formación de austenita

Condiciones termodinámicas para la formación de austenita: hay subenfriamiento o recalentamiento T.

Nucleación de la austenita

(a) A-nucleación

La nucleación de la austenita es una transformación de fase de tipo difusión.

La nucleación puede formarse en la interfaz entre ferrita y cementita, perlita y austenita.

Estas interfaces satisfacen fácilmente las tres condiciones de fluctuación de la energía de nucleación, la estructura y la concentración.

Crecimiento del núcleo del cristal de austenita

(b) Crecer

Cuando se calienta a la región de la fase austenita, a alta temperatura, los átomos de carbono se difunden rápidamente, los átomos de hierro y los átomos de sustitución pueden difundirse completamente, tanto la difusión de la interfaz como la protección del cuerpo pueden llevarse a cabo.

Por lo tanto, la formación de austenita es una transformación de fase de tipo difusión.

Disolución del carburo decapado

(c) Disolución del FeC residual

Tras la desaparición de la ferrita, cuando ésta se mantiene o se calienta a la temperatura t1, la cementita residual se disuelve continuamente en la austenita a medida que el carbono sigue difundiéndose en la austenita.

Homogeneización de la composición de la austenita

(d) Una homogeneización

Cuando la cementita acaba de separarse completamente en austenita, la concentración de carbono en la austenita sigue siendo desigual.

Sólo después de un largo tiempo de conservación del calor o de calentamiento continuo, y de que los átomos de carbono sigan difundiéndose totalmente, puede obtenerse la austenita de composición uniforme.

Nota: existen algunas diferencias en el proceso de nucleación de la austenita de los distintos aceros.

Además del proceso básico de formación de austenita, también se produce la disolución de la fase preeutectoide y la disolución del carburo de aleación en el proceso de austenitización del acero hipoeutectoide, el acero hipereutectoide y el acero de alta aleación. acero aleado.

4. Visualización del límite de grano de austenita original

El tamaño del grano original de austenita tiene una gran influencia en las propiedades mecánicas y tecnológicas de los materiales metálicos.

Formulación del reactivo

50 ml de agua destilada, 2-3 g de ácido pícrico y 1-2 gotas de detergente.

Asuntos que requieren atención

Calentar el reactivo preparado a unos 60 ° C, y luego poner la muestra en erosión durante 10-15 minutos.

En este momento, la superficie de la muestra se ha ennegrecido.

Retire y limpie la película negra de la superficie de la muestra con algodón desengrasante hasta que quede gris, y séquela para su observación.

Si la corrosión es demasiado superficial, se puede continuar; si es demasiado profunda, se debe pulir suavemente.

Nota: para algunas muestras cuyos límites de grano de austenita originales son difíciles de visualizar, es necesario pulir por erosión, volver a erosionar, volver a pulir y repetir varias veces.

El tiempo de erosión y pulido es más corto que el de cada vez hasta ser satisfactorio.

Límite de grano de la austenita original en 40Cr estado apagado

5. Factores que afectan a la tasa de formación de austenita

Temperatura de calentamiento

Al aumentar la temperatura de calentamiento, la velocidad de difusión de los átomos se acelera rápidamente, lo que conduce a un aumento de la velocidad de austenitización y a un acortamiento del tiempo de conformación.

Velocidad de calentamiento

Cuanto mayor sea la velocidad de calentamiento, más corto será el periodo de incubación. Esto también se traduce en un aumento de la temperatura a la que empieza a transformarse la austenita y de la temperatura a la que finaliza la transformación. Además, reduce el tiempo necesario para que se complete la transformación.

Elemento de aleación

El cobalto y el níquel aceleran el proceso de austenización, mientras que el cromo, el molibdeno y el vanadio lo ralentizan. En cambio, el silicio, el aluminio y el manganeso no influyen en el proceso de bainización de la austenita. elementos de aleación.

Cabe señalar que la velocidad de difusión de los elementos de aleación es mucho más lenta que la del carbono. En consecuencia, la temperatura de calentamiento para el tratamiento térmico del acero aleado suele ser más alta, y el tiempo de mantenimiento, más largo.

Tejido original

Cuando la cementita de la estructura original tiene forma de escama, la velocidad de formación de la austenita es más rápida. Además, cuanto menor sea la separación entre las partículas de cementita, más rápida será la velocidad de transformación.

El grano de austenita original también tiene un gradiente de concentración de carbono mayor, lo que se traduce en una mayor velocidad de crecimiento del grano.

Además, la perlita granular recocida esferoidalmente tiene menos interfaces de fase, lo que hace que el proceso de austenitización sea el más rápido de todos.

6. Factores que afectan al crecimiento del grano de austenita

Composición química

① Dentro de un determinado rango de contenido de carbono, un aumento del contenido de carbono en la austenita conduce a un aumento de la tendencia al crecimiento de los granos. Sin embargo, si el contenido de carbono supera un determinado nivel, el crecimiento de los granos de austenita se verá obstaculizado.

② La adición de elementos como titanioLa adición de vanadio, niobio, circonio y aluminio al acero puede dar lugar a la producción de acero de grano fino. Esto se debe a que los carburos, óxidos y nitruros se dispersan a lo largo de los límites de grano, lo que puede inhibir el crecimiento del grano. En cambio, el manganeso y el fósforo favorecen el crecimiento del grano.

③ Los elementos que forman carburos fuertes, cuando se dispersan en la austenita, pueden obstaculizar el crecimiento de los granos de austenita. En cambio, los elementos que no forman carburos, como el silicio y el nitrógeno, tienen poco efecto sobre el crecimiento de los granos de austenita.

Temperatura de calentamiento

El crecimiento del grano de austenita está estrechamente ligado a la difusión atómica en el sistema de temperatura de calentamiento. En consecuencia, cuanto mayor sea la temperatura o el tiempo de mantenimiento a una temperatura determinada, más grueso será el grano de austenita.

Velocidad de calentamiento

Cuanto mayor es la velocidad de calentamiento, mayor es el recalentamiento y mayor es la temperatura real de formación de la austenita. El resultado es un aumento de la velocidad de nucleación, que es mayor que la velocidad de crecimiento y hace que el grano de austenita sea más fino.

En el proceso de fabricación, a menudo se emplea el calentamiento rápido y la conservación del calor a corto plazo para obtener estructuras de grano ultrafino.

Organización original

Por regla general, cuanto más fina es la estructura original del acero, mayor es la dispersión de carburos, lo que conduce a una estructura de grano más fino de la austenita.

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