Kako se mijenja mikrostruktura tijekom toplinske obrade AISI 310 bara?

Bok tamo! Dobavljač sam šipki od AISI 310 i već sam neko vrijeme u ovom poslu. Tijekom godina vidio sam kako toplinska obrada može činiti čuda na ovim pločicama, mijenjajući njihovu mikrostrukturu na prilično nevjerojatne načine. Stoga sam mislio podijeliti neke uvide o tome kako se mikrostruktura AISI 310 šipki mijenja tijekom toplinske obrade.

Prvo, razgovarajmo malo o AISI 310 šipkama. Ove šipke izrađene su od vrste nehrđajućeg čelika poznatog po visokom udjelu kroma i nikla. Ovaj sastav daje AISI 310 barima izvrsnu otpornost na oksidaciju i koroziju, što ih čini popularnim izborom u visokotemperaturnim aplikacijama kao što su dijelovi peći, izmjenjivači topline i oprema za kemijsku obradu.

Kada započnemo s primljenim AISI 310 barom, njegova mikrostruktura je uglavnom austenitna. Austenit je kubična (FCC) kristalna struktura s čeličnim središtem koja čeliku daje dobru duktilnost i žilavost. To je poput dobro organizirane rešetke u kojoj su atomi uredno raspoređeni, omogućujući lako kretanje dislokacija, što čini čelik deformabilnim bez lakog loma.

Uronimo sada u proces toplinske obrade. Prvi korak u mnogim procesima toplinske obrade je zagrijavanje AISI 310 bara na određenu temperaturu. Kako zagrijavamo šipku, atomi u austenitnoj strukturi počinju dobivati ​​više energije. Oni jače vibriraju, a ta povećana pokretljivost atoma može dovesti do nekih promjena.

Jedna uobičajena toplinska obrada za AISI 310 šipke je žarenje u otopini. Kod žarenja u otopini, šipku zagrijavamo na visoku temperaturu, obično oko 1065 - 1120°C (1950 - 2050°F). Na ovoj temperaturi, svi karbidi koji su se mogli stvoriti u čeliku prelaze u otopinu. Karbidi su spojevi ugljika i drugih elemenata poput kroma. U AISI 310, kromovi karbidi mogu se formirati tijekom normalne obrade ili ako je čelik izložen određenim uvjetima. Ovi karbidi mogu predstavljati problem jer mogu iscrpiti krom u okolnom području, smanjujući otpornost čelika na koroziju.

Tijekom žarenja u otopini, kako se karbidi otapaju, krom ponovno postaje ravnomjerno raspoređen kroz austenitnu matricu. Time se vraćaju svojstva čelika otpornosti na koroziju. Mikrostruktura nakon žarenja u otopini ostaje austenitna, ali to je čišći, homogeniji austenit. Zrnca u austenitu također mogu malo narasti tijekom ovog tretmana visokom temperaturom. Do rasta zrna dolazi zato što atomi na granicama zrna imaju više energije i mogu se kretati kako bi se pridružili većim zrnima. Veća veličina zrna ponekad može dovesti do smanjenja čvrstoće, ali povećanja duktilnosti.

Drugi važan korak toplinske obrade je kaljenje. Nakon žarenja u otopini, šipku često brzo gasimo, obično u vodi ili ulju. Kaljenje je poput smrzavanja mikrostrukture u stanju visoke temperature. U slučaju AISI 310, budući da se radi o austenitnom nehrđajućem čeliku, kaljenje obično ne rezultira faznom transformacijom kao što je slučaj s nekim drugim čelicima. Umjesto toga, pomaže u zaključavanju homogene austenitne strukture i sprječava stvaranje karbida tijekom hlađenja.

Međutim, ako se kaljenje ne izvede ispravno, može doći do nekih problema. Na primjer, ako je brzina hlađenja prespora, neki karbidi bi se mogli ponovno početi taložiti. To se zove senzibilizacija. Osjetljive šipke AISI 310 sklonije su interkristalnoj koroziji, što može biti veliki problem u primjenama gdje je otpornost na koroziju ključna.

Kaljenje je još jedan postupak toplinske obrade koji se može primijeniti na AISI 310 šipke. Kaljenje se obično provodi na nižoj temperaturi, obično između 425 - 815°C (800 - 1500°F). Svrha kaljenja je smanjiti unutarnja naprezanja koja su se mogla pojaviti tijekom kaljenja. Ta unutarnja naprezanja mogu s vremenom uzrokovati pucanje ili deformaciju šipke.

Tijekom kaljenja, atomi u austenitnoj strukturi počinju se lagano preuređivati. To može dovesti do određenog taloženja finih čestica unutar austenita. Te čestice mogu djelovati kao prepreka kretanju dislokacija, što može donekle povećati čvrstoću čelika. Međutim, kaljenje na pogrešnoj temperaturi može imati i negativne učinke. Ako je temperatura kaljenja previsoka, može uzrokovati prekomjerni rast zrna ili čak stvaranje novih faza, što može smanjiti mehanička svojstva šipke.

Sada je važno usporediti AISI 310 s drugim vrstama šipki od nehrđajućeg čelika. Na primjer,Šipka od AISI 316LiŠipka od AISI 304Ltakođer su popularne šipke od nehrđajućeg čelika. AISI 316L ima niži udio ugljika i sadrži molibden, što mu daje bolju otpornost na koroziju u određenim okruženjima, posebno onima s kloridnim ionima. AISI 304L je osnovni austenitni nehrđajući čelik s dobrom općom otpornošću na koroziju.

Odziv ovih čelika na toplinsku obradu razlikuje se od AISI 310. Na primjer, AISI 316L i AISI 304L također se mogu žariti u otopini i kaliti, ali njihove mikrostrukturne promjene tijekom tih procesa mogu biti drugačije zbog različitih kemijskih sastava. Oni mogu tvoriti različite vrste karbida ili imati različita ponašanja fazne transformacije.

Postoji takođerPrilagođena poluga od nehrđajućeg čelika 455, koji je nehrđajući čelik koji otvrdnjava taloženjem. Njegov postupak toplinske obrade prilično se razlikuje od AISI 310. Custom 455 prolazi kroz niz tretmana starenja kako bi se formirali fini talozi koji značajno povećavaju njegovu čvrstoću. Nasuprot tome, AISI 310 se za svoja svojstva uglavnom oslanja na svoju austenitnu strukturu i odgovarajuću otopinu karbida.

Zaključno, toplinska obrada šipki AISI 310 pažljivo je kontroliran proces koji može značajno promijeniti mikrostrukturu i svojstva šipki. Razumijevajući kako se mikrostruktura mijenja tijekom svakog koraka toplinske obrade, možemo proizvesti šipke AISI 310 sa željenom kombinacijom čvrstoće, duktilnosti i otpornosti na koroziju.

Ako ste na tržištu za visokokvalitetne šipke AISI 310 ili imate bilo kakvih pitanja o toplinskoj obradi i njezinim učincima na mikrostrukturu, slobodno se obratite radi rasprave o nabavi. Uvijek mi je drago podijeliti svoje znanje i pomoći vam pronaći pravo rješenje za vaše potrebe.

Reference

• ASM priručnik, svezak 4: Toplinska obrada. ASM International.
• Metals Handbook Desk Edition, treće izdanje. ASM International.
• Nehrđajući čelik: praktični vodič. CRC Press.