Аустенит – темірдің гамма фазасы (γ Fe), магниттік емес аллотропы. Қорытпаларда 727°C жоғары температурада пайда болады, тот баспайтын болатта тұрақталған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Темірдің металл, магниттік емес аллотропы немесе қорытпа элементі бар темірдің қатты ерітіндісі. Гамма фазалы темір (γ Fe) деп те аталатын аустенит – темірдің металл, магниттік емес аллотропы немесе қорытпа элементі бар темірдің қатты ерітіндісі. Көміртекті болатта аустенит 1000 К (727 °C) еутектоидтық температурадан жоғары температурада кездеседі; басқа болат қорытпаларының еутектоидтық температурасы әртүрлі болады. Аустенит аллотропы Уильям Чандлер Робертс Остин (1843–1902) құрметіне аталған. Никельдің құрамында болуы салдарынан, аустенитті төмен температурада тұрақтандыратындықтан, ол кейбір тот баспайтын болаттарда бөлме температурасында кездеседі.
Metallic, non magnetic allotrope of iron or a solid solution of iron, with an alloying element
the alloy and iron allotrope
Austenite, also known as gamma phase iron (γ Fe), is a metallic, non magnetic allotrope of iron or a solid solution of iron with an alloying element. In plain carbon steel, austenite exists above the critical eutectoid temperature of 1000 K (727 °C); other alloys of steel have different eutectoid temperatures. The austenite allotrope is named after Sir William Chandler Roberts Austen (1843–1902). It exists at room temperature in some stainless steels due to the presence of nickel stabilizing the austenite at lower temperatures.
Темірдің аллотробы
Альфа темір денеге орталықтандырылған кубикалық (BCC) конфигурациясынан бетке орталықтандырылған кубикалық (FCC) конфигурацияға, гамма темірге, сонымен қатар аустенитке айналады. Бұл да жұмсақ және икемді, бірақ оған көміртегіні едәуір көп мөлшерде ерітуге болады (масса бойынша 2,03% дейін). Гамма темірдің бұл түрі ауруханалар мен тамақ өнімдерін дайындау үшін ең көп қолданылатын тот баспайтын болаттың құрамында болады.
From alpha iron undergoes a phase transition from body centered cubic (BCC) to the face centered cubic (FCC) configuration of gamma iron, also called austenite. This is similarly soft and ductile but can dissolve considerably more carbon (as much as 2.03% by mass at ). This gamma form of iron is present in the most commonly used type of stainless steel for making hospital and food service equipment.
Материал
Аустенитациялау – темірді, темір негізіндегі металды немесе болатты ферриттен аустенитке кристалл құрылымын өзгертетін температураға дейін қыздыру процесі. Аустениттің көбірек ашық құрылымы көміртекті болаттағы темір карбидтерінен көміртегін сіңіре алады. Толық емес бастапқы аустенитациялау матрицада ерімеген карбидтерді қалдыруы мүмкін. Кейбір темір металдар, темір негізіндегі металдар мен болаттар үшін карбидтер аустенитациялау кезеңінде пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдайды әдетте екі фазалы аустенитациялау деп атайды.
Austenitization means to heat the iron, iron based metal, or steel to a temperature at which it changes crystal structure from ferrite to austenite. The more open structure of the austenite is then able to absorb carbon from the iron carbides in carbon steel. An incomplete initial austenitization can leave undissolved carbides in the matrix. For some iron metals, iron based metals, and steels, the presence of carbides may occur during the austenitization step. The term commonly used for this is two phase austenitization.
Аустемперлеу
Аустемперлеу – темір негізіндегі металдардың механикалық қасиеттерін жақсартуға арналған қатайту процесі. Металл темір-цементит фазалық диаграммасының аустенит аймағына дейін қыздырылып, содан кейін тұз ваннасында немесе басқа жылуды сығаратын ортада суытылады. Металл осы температуралық диапазон ішінде аустенит банитке немесе аусферритке (баиниттік феррит + жоғары көміртекті аустенит) айналғанша қыздырылады. Аустениттеу температурасын өзгерту арқылы аустемперлеу процесі әртүрлі және қажетті микроқұрылымдарды қамтамасыз ете алады. Аустениттеу температурасы жоғары болғанда аустениттегі көміртегінің мөлшері артады, ал температурасы төмен болғанда аустемперленген құрылымның біркелкі таралуына қол жеткізіледі.
Austempering is a hardening process that is used on iron based metals to promote better mechanical properties. The metal is heated into the austenite region of the iron cementite phase diagram and then quenched in a salt bath or other heat extraction medium that is between temperatures of The metal is annealed in this temperature range until the austenite turns to bainite or ausferrite (bainitic ferrite + high carbon austenite). By changing the temperature for austenitization, the austempering process can yield different and desired microstructures. A higher austenitization temperature can produce a higher carbon content in austenite, whereas a lower temperature produces a more uniform distribution of austempered structure.
Қарапайым көміртекті болаттағы мінез-құлық
Аустенит суығанда көміртек аустениттен таралып, көміртекке бай темір карбиді (цементит) түзеді және көміртекке кедей феррит қалдырады. Қорытпаның құрамына қарай феррит пен цементиттің қабаттасуы, яғни перлит пайда болуы мүмкін. Егер суыту жылдамдығы өте жоғары болса, көміртек диффузияға жеткілікті уақыт таба алмайды және қорытма мартензиттік трансформация деп аталатын үлкен кристалдық тордың бұрмалануын бастан кешіреді, нәтижесінде ол мартензитке, денеорталық тетрагональдық құрылымға (БКТ) айналады. Салқындату жылдамдығы мартензит, феррит және цементиттің салыстырмалы мөлшерін анықтайды, демек, алынған болаттың механикалық қасиеттерін, мысалы, қаттылығы мен созылу беріктігін анықтайды. Жоғары суыту жылдамдығы қалың бөліктерде материалда тік жылу градиентін тудырады. Жылумен өңделген бөлшектің сыртқы қабаттары жылдамырақ суытылып, көбірек қысқарады, осылайша оларға кернеу және жылулық деформация түседі. Жоғары суыту жылдамдықтарында материал аустениттен мартензитке айналады, ол әлдеқайда қаттырақ және әлдеқайда төмен деформацияда жарықтарды тудырады. Көлемнің өзгеруі (мартензит аустенитке қарағанда аз тығыздыққа ие) де кернеу тудыруы мүмкін. Бөлшектің ішкі және сыртқы бөлігінің деформация жылдамдықтарының айырмашылығы сыртқы бөлігінде жарықтардың пайда болуына әкелуі мүмкін, осыған жол бермеу үшін баяу сөндіру жылдамдықтарын қолдану қажет. Болатты вольфраммен қоспалау арқылы көміртек диффузиясы баяулатылады және БКТ аллотропына айналу төмен температурада жүреді, осылайша жарылудың алдын алады. Мұндай материалдың қатаю қабілеті артқан делінеді. Сөндіруден кейін темперлеу (қызару) кейбір сынып қанағаттандырмайтын мартензитті темперленген мартензитке айналдырады. Егер қатаю қабілеті төмен болат сөндірілсе, микроқұрылымда аустениттің маңызды бөлігі сақталады, бұл болатқа ішкі кернеу тудырады және өнімді кенеттен сынуға бейім етеді.
As austenite cools, the carbon diffuses out of the austenite and forms carbon rich iron carbide (cementite) and leaves behind carbon poor ferrite. Depending on alloy composition, a layering of ferrite and cementite, called pearlite, may form. If the rate of cooling is very swift, the carbon does not have sufficient time to diffuse, and the alloy may experience a large lattice distortion known as martensitic transformation in which it transforms into martensite, a body centered tetragonal structure (BCT). The rate of cooling determines the relative proportions of martensite, ferrite, and cementite, and therefore determines the mechanical properties of the resulting steel, such as hardness and tensile strength. A high cooling rate of thick sections will cause a steep thermal gradient in the material. The outer layers of the heat treated part will cool faster and shrink more, causing it to be under tension and thermal straining. At high cooling rates, the material will transform from austenite to martensite which is much harder and will generate cracks at much lower strains. The volume change (martensite is less dense than austenite) can generate stresses as well. The difference in strain rates of the inner and outer portion of the part may cause cracks to develop in the outer portion, compelling the use of slower quenching rates to avoid this. By alloying the steel with tungsten, the carbon diffusion is slowed and the transformation to BCT allotrope occurs at lower temperatures, thereby avoiding the cracking. Such a material is said to have its hardenability increased. Tempering following quenching will transform some of the brittle martensite into tempered martensite. If a low hardenability steel is quenched, a significant amount of austenite will be retained in the microstructure, leaving the steel with internal stresses that leave the product prone to sudden fracture.
Құйма темірдің мінез-құлқы
Жоғары температурада ақ құйма темірді (темір карбиді, яғни цементит қамтитын, бірақ бос көміртек жоқ) қыздырғанда бастапқы цементит кристалдарында аустенит пайда болады. Ақ темірдің аустенизациясы ферритпен шектесетін бастапқы цементитте жүзеге асады.
Heating white cast iron (containing iron carbide, i. e. cementite, but no uncombined carbon) above causes the formation of austenite in crystals of primary cementite. This austenisation of white iron occurs in primary cementite at the interphase boundary with ferrite.
Төмен температурада тұрақтандыру
Манган және никель сияқты кейбір қорытпа элементтерін қосу аустениттік құрылымды тұрақтандырады, соның арқасында төмен қорытпалы болаттарды жылумен өңдеу оңайлатылады. Аустениттік тот баспайтын болаттарда қорытпа элементтерінің жоғары мөлшері бұл құрылымды тіпті бөлме температурасында да тұрақты етеді. Ал кремний, молибден және хром сияқты элементтер аустенитті тұрақсыздандырып, эвтектоидтық температураны көтереді.
The addition of certain alloying elements, such as manganese and nickel, can stabilize the austenitic structure, facilitating heat treatment of low alloy steels. In the extreme case of austenitic stainless steel, much higher alloy content makes this structure stable even at room temperature. On the other hand, such elements as silicon, molybdenum, and chromium tend to de stabilize austenite, raising the eutectoid temperature.
Ұсақ пленкалар
Аустенит тек металл түрінде белгілі бір температурадан жоғары ғана тұрақты. Дегенмен, fcc өткіш металдарды бетке орталықтанған куб (fcc) немесе алмастық куб түрінде өсіруге болады. Алмастың (100) жағында аустениттің эпитаксиалды өсуі, тордың жақын сәйкестігінің және алмастың (100) жағының симметриясының fcc болуының арқасында мүмкін. Бір қабаттан астам γ темірді өсіруге болады, себебі керілген көп қабаттың қалыңдығы бір қабаттан артық. Алмаз және феррит күшті ферромагниттік қасиеттерге ие.
Austenite is only stable above in bulk metal form. However, fcc transition metals can be grown on a face centered cubic (fcc) or diamond cubic. The epitaxial growth of austenite on the diamond (100) face is feasible because of the close lattice match and the symmetry of the diamond (100) face is fcc. More than a monolayer of γ iron can be grown because the critical thickness for the strained multilayer is greater than a monolayer. and ferrite are strongly ferromagnetic.
Термооптикалық сәуле шығару, түс температураны көрсетеді
Жылумен өңдеу кезінде, темірші материалдың механикалық қасиеттерін бақылау үшін темір-көміртек жүйесінде фазалық өзгерістер тудырады, көбінесе оттану, сөндіру және қайтару процестерін пайдаланады. Осы ретте, жұмыс дайындамасынан шығатын жарықтың түсі, яғни "қара дене сәулесі", температураны шамамен анықтауға мүмкіндік береді. Температура көбінесе жұмыстың түс температурасын қадағалау арқылы өлшенді, ал терең қызылдан қызыл-сарыға (815 °C (1499 °F) -тан 871 °C (1600 °F) -қа дейін) өту орташа және жоғары көміртекті болатта аустениттің пайда болуына сәйкес келеді. Көрінетін спектрде температураның артуымен жарқыраутың күштілігі де артады. Ал қызыл түске келгенде, жарқырау өте әлсіз болады және сыртқы жарықта көрінбей қалуы мүмкін. Сондықтан теміршілер болатты аустениттеу үшін көлеңке жағдайында жұмыс істеуге тырысады, осылайша жарқыраудың түсін дәл бағалай алады.
During heat treating, a blacksmith causes phase changes in the iron carbon system to control the material's mechanical properties, often using the annealing, quenching, and tempering processes. In this context, the color of light, or "blackbody radiation", emitted by the workpiece is an approximate gauge of temperature. Temperature is often gauged by watching the color temperature of the work, with the transition from a deep cherry red to orange red (815 °C (1499 °F) to 871 °C (1600 °F)) corresponding to the formation of austenite in medium and high carbon steel. In the visible spectrum, this glow increases in brightness as temperature increases. When cherry red, the glow is near its lowest intensity and may not be visible in ambient light. Hence blacksmiths usually austenitize steel in low light conditions to accurately judge the color of the glow.