ferritas perlitas austenitas

Estas são as três palavras que qualquer metalúrgico ou cientista de materiais vê constantemente. Mas quando você começa a trabalhar com metal real, principalmente na produção de equipamentos, percebe que existe um abismo entre o diagrama do estado ideal e o que está na mesa da oficina. Muitas pessoas, especialmente jovens engenheiros, pensam que compreenderam a teoria - e é isso, podem prever propriedades. Mas na verdade, o mesmoperlitana fundição do corpo do britador e na viga laminada - essas são, desculpe, duas grandes diferenças. Ou vamos pegaraustenita— todos sabem da sua estabilidade em aços inoxidáveis, mas quando você faz componentes de grande porte para equipamentos de mineração, onde a resistência ao impacto em baixas temperaturas é importante, você passa a valorizar os aços austeníticos de uma forma completamente diferente, busca um equilíbrio com a ferrita para que não apareçam trincas por choque térmico.

Da teoria ao workshop: onde começam os problemas

Lembro-me que há cerca de dez anos tentamos modernizar uma caixa de velocidades numa das antigas fábricas. O cliente exigia maior resistência ao desgaste das engrenagens. Analisamos o material - aço com bom teor de carbono; em teoria, uma boa estrutura de placa fina deveria ter se formadoperlitaapós tratamento térmico adequado. Realizamos normalização, endurecimento e revenido. Numa microsecção ao microscópio parece haver uma bela estrutura. Mas durante os primeiros testes na bancada, o dente começou a desmoronar. Eles começaram a descobrir.

Acontece que a história do metal não começou em nossa fornalha. O tarugo original superaqueceu durante a laminação e vestígios de Widmanstätt permaneceram na estrutura. Nosso tratamento térmico não corrigiu isso, simplesmente “camuflou”. A perlita se formou, mas ainda existem áreas quebradiças ao seu redor. Chega de teoria pura. Foi necessário mudar completamente a cadeia tecnológica, introduzir exposições adicionais de homogeneização para nivelar a estrutura antes do endurecimento. Caro e demorado, mas o resultado foi um sucesso.

Esse incidente me ensinou a ter uma visão mais ampla. Agora issoCorporação LONGIQuando a tarefa é desenvolver ou reparar um componente crítico, por exemplo, o eixo de um separador magnético, que opera sob condições de desgaste abrasivo e cargas variáveis, não perguntamos apenas o tipo de aço. Precisamos de uma história: que deformação sofreu, como esfriou. Depende disso se conseguiremos obter a proporção desejada de ferrita e perlita no produto final ou se teremos que optar por soluções mais complexas.

Austenita: não só para aço inoxidável

A austenita também está cheia de mitos. Todos se lembram imediatamente da resistência à corrosão. Mas em equipamentos de mineração que produzemLONGI, a resistência e o amortecimento de vibrações são frequentemente críticos. Por exemplo, temos pontos de fixação para eletroímãs de potência. A vibração de um britador ou moinho em funcionamento é colossal. Usar aço carbono comum aqui significa condenar a estrutura à falha por fadiga.

Tentamos utilizar aços com austenita metaestável, que se transforma parcialmente em martensita durante a deformação. O efeito do endurecimento por endurecimento por trabalho. Em teoria - ótimo. Na prática, encontramos o fato de que o grau de conversão depende fortemente da temperatura da própria unidade durante a operação. No verão, em uma oficina quente, há um resultado, no inverno, em uma sala sem aquecimento, há outro. A imprevisibilidade é a pior coisa da engenharia.

Como resultado, no caso dos carros de produção, muitas vezes abandonamos essas delícias em favor de outros mais previsíveis, embora menos “na moda”. materiais. Mas para pedidos especiais, onde as condições podem ser rigorosamente controladas, continuamos os experimentos. O equilíbrio entre ductilidade austenítica e resistência ferrita-perlita é uma busca constante.

Ferrite como base

Ahferritamuitas vezes falado de forma depreciativa: suave, fraco. Mas você não pode ir a lugar nenhum sem ele. Esta é a fase que fornece essa mesma viscosidade, a capacidade de absorver a energia do impacto. Em caçambas e dentes de escavadeiras que sofrem cargas de choque, a presença de certo volume de ferrita mole na estrutura não é uma desvantagem, mas uma necessidade. Isso retarda o crack.

O problema é como controlá-lo. A taxa de resfriamento após forjamento ou fundição é um parâmetro chave. Antes, na produção antiga, muito se fazia “a olho”: tiravam-no do forno, esperavam até que a cor deixasse de ser vermelho vivo e depois colocavam na água ou no ar. O resultado variou de jogo para jogo. Agora em um site modernoCorporação LONGIem Fushun eles estão tentando evitar isso. Estão sendo introduzidas linhas de resfriamento controladas, especialmente para peças fundidas de grande porte. Porque uma estrutura de resfriamento de 10 toneladas e uma pequena bucha são universos diferentes do ponto de vista da cinética das transformações de fase.

Houve um incidente desagradável com um lote de placas de triagem. O material parecia padrão, mas durante a instalação várias lajes estouraram com um leve impacto. A microestrutura mostrou grãos de ferrita enormes e alongados formando uma rede quase contínua ao longo dos limites dos antigos grãos de austenita. Perlite dentro dos grãos. Estrutura frágil. O motivo é o resfriamento muito lento em uma determinada faixa de temperatura. O forno apresentou defeito e o controle foi seletivo. Todo o lote teve que ser derretido. Perdas, é claro. Mas essa experiência vale muito - obriga a construir um sistema de controle não apenas nos pontos finais, mas também ao longo de todo o caminho do tratamento térmico.

Perlite: sutilezas de dispersão

A perlite é provavelmente a mais problemática quando se trata de dureza e resistência ao desgaste. Todo mundo quer obter uma placa fina, até mesmo perlita semelhante ao sorbitol. Quanto menor, mais difícil. Mas é aqui que a tecnologia entra em jogo. Para obter perlita muito fina, é necessária uma taxa de resfriamento estritamente definida e suficientemente alta. Para uma peça enorme, isso pode significar um resfriamento repentino em óleo ou mesmo em uma solução polimérica, que está repleta de altas tensões residuais e empenamentos.

Isto é fundamental para os eixos do britador que fabricamos. A curvatura de até alguns décimos de milímetro por metro de comprimento pode levar ao desequilíbrio e à destruição das unidades de rolamento. Portanto, muitas vezes fazemos um compromisso: permitimos perlita um pouco maior, mas realizamos tratamento isotérmico, por exemplo, em banho de sal a uma temperatura ligeiramente superior ao início da formação de martensita. Obtemos bainita. A estrutura é mais complexa, mas suas propriedades complexas (resistência, tenacidade, empenamento mínimo) são frequentemente superiores às da perlita pura.

Isto não vem de um livro didático, onde tudo está claramente disposto nas prateleiras. Esta é a cozinha, onde a receita é ajustada ao fogão e às panelas existentes. ExperiênciaCorporação LONGI, que vem se acumulando desde 1993, é justamente o acúmulo dessas “receitas”? para diferentes tipos de equipamentos de mineração. Uma área total de 140 mil m2 e mais de 1.200 funcionários não são apenas números, é uma oportunidade para realizar tais experimentos e acumular estatísticas, que então formam a base de mapas tecnológicos.

Síntese em um produto específico

Como resultado, quando você projeta uma nova máquina, por exemplo, um separador magnético, você não pensa separadamente em ferrita, perlita ou austenita. Você pensa em áreas funcionais. Um tambor que está constantemente em contato com a polpa exige máxima resistência ao abrasivo, o que significa ênfase nas fases sólidas, possivelmente endurecimento superficial em martensita. A estrutura, que suporta a carga principal, é onde a resistência e a rigidez são importantes, o que significa liga de aço de alta qualidade com uma estrutura fina e uniforme garantida após endurecimento volumétrico e alto revenido. E alguns suportes de montagem, onde a plasticidade é importante para amortecer as vibrações, podem ficar com uma estrutura mais ferrítica.

É esta abordagem sistemática que permite à empresa produzir cerca de 4.000 unidades de equipamentos por ano com características previsíveis. Cada fase em um diagrama de estado deixa de ser uma abstração e se torna uma ferramenta. Uma ferramenta que você precisa saber usar, conhecendo todos os seus caprichos. Às vezes, o melhor resultado não é aquela fase que todos elogiam nos livros didáticos, mas aquela cujo comportamento você aprendeu com seus próprios erros e acertos. Esta é talvez a principal coisa que distingue a teoria da prática em nosso trabalho com o metal.