Relazione tra cambiamenti microstrutturali durante il processo di invecchiamento e durezza

 

Durante il processo di invecchiamento a temperatura media tra 150 - 250 gradi, all'interno dell'acciaio NK/KE si verificano una serie di cambiamenti microstrutturali. Man mano che la temperatura aumenta e il tempo passa, gli elementi di lega precipiteranno ad una certa velocità per formare precipitati. La formazione e la crescita di questi precipitati impediranno il movimento delle dislocazioni. L'aumento del grado di ostruzione del movimento della lussazione è strettamente correlato all'aumento della durezza. Ad esempio, quando le dislocazioni sono difficili da spostare nel reticolo, la resistenza del materiale alla deformazione aumenta e quindi la durezza aumenta.

 

Allo stesso tempo, l’invecchiamento a media temperatura può anche portare a cambiamenti nella struttura dei bordi del grano. La disposizione atomica e lo stato energetico ai bordi dei grani cambieranno, influenzando il movimento dei bordi dei grani e l’emissione e l’assorbimento delle dislocazioni ai bordi dei grani. Ciò ha un impatto anche sulla durezza del materiale perché anche l'effetto di rafforzamento dei bordi dei grani è un fattore importante nel determinare la durezza del materiale.

 

Effetto del tempo di invecchiamento a temperatura media sulla durezza

 

Durezza iniziale - Fase crescente: Nella fase iniziale dell'invecchiamento a media temperatura, all'aumentare del tempo di invecchiamento, la durezza aumenta gradualmente. Ad esempio, entro le prime 5 - 10 ore di invecchiamento a 180 gradi, quando i precipitati iniziano a formarsi e aumentano gradualmente di numero, la resistenza al movimento di dislocazione aumenta continuamente e la durezza dell'acciaio NK/KE può avere un valore relativamente evidente aumento. Il tasso di questo aumento è correlato ai tipi e al contenuto degli elementi di lega. Se l'acciaio contiene più elementi di lega che sono facili da formare precipitati, come niobio e vanadio, la velocità di aumento della durezza potrebbe essere più rapida.

 

Stadio intermedio stabile: Quando il tempo di invecchiamento raggiunge un certo livello, solitamente intorno alle 10 - 20 ore (il tempo specifico varia a seconda di fattori quali la temperatura e la composizione dell'acciaio), il tasso di aumento della durezza rallenterà gradualmente. In questo momento, la crescita dei precipitati e l'interazione delle dislocazioni raggiungono uno stato relativamente equilibrato. In questa fase la durezza rimane sostanzialmente stabile o presenta solo leggere oscillazioni. Ad esempio, dopo circa 15 ore di invecchiamento a 200 gradi, la durezza dell'acciaio NK/KE può rimanere relativamente stabile a un livello elevato, poiché il numero e la dimensione dei precipitati sono diventati relativamente stabili e la resistenza al movimento di dislocazione non ha più cambiamenti evidenti.

 

Possibile fase successiva di diminuzione: Se il tempo di invecchiamento è troppo lungo, potrebbe verificarsi una diminuzione della durezza. Questo perché un invecchiamento eccessivo porterà all'ingrossamento e all'agglomerazione dei precipitati, consentendo alle dislocazioni di aggirare i precipitati più facilmente, riducendo così la resistenza al movimento delle dislocazioni. Ad esempio, dopo un invecchiamento a 230 gradi per più di 30 ore, la durezza dell'acciaio NK/KE potrebbe iniziare a diminuire a causa dell'ingrossamento dei precipitati. Tuttavia, questa situazione deve essere valutata in base ai tipi specifici di acciaio e alle condizioni di invecchiamento. La diminuzione della durezza di alcuni acciai dopo un invecchiamento a lungo termine può essere relativamente piccola.

 

 

 

 

 

Composizione chimica di forza generale NK/KE
Grado	L'elemento massimo (%)
	C	Sì	Mn	P	S	ALE
NK/KE	0.18	0.35	0.70	0.035	0.035	0.015

 

 

Effetto della temperatura di invecchiamento a temperatura media sulla durezza

 

 

 

Moderato - Intervallo di temperatura (200 - 230 gradi): Questo è un intervallo di temperatura ideale per l'invecchiamento a media temperatura. Prendendo come esempio 220 gradi, a questa temperatura la velocità di diffusione atomica è moderata e i precipitati possono raggiungere una dimensione adeguata in un tempo appropriato, impedendo di fatto il movimento delle dislocazioni. L'invecchiamento in questo intervallo di temperature può aumentare significativamente la durezza. Ad esempio, rispetto all'acciaio NK/KE senza trattamento di invecchiamento, dopo l'invecchiamento a 220 gradi per 15 - 20 ore, la durezza può aumentare di circa il 30% - 50%, consentendo al materiale di resistere meglio alla rientranza della superficie e deformazione da usura.

 

Intervallo di temperatura più alto (230 - 250 gradi): Quando la temperatura si avvicina a 250 gradi, la velocità di diffusione atomica accelera e anche la velocità di crescita dei precipitati diventa più veloce. Sebbene la durezza aumenterà rapidamente nella fase iniziale dell'invecchiamento, poiché i precipitati sono inclini a una crescita eccessiva, la resistenza al movimento delle dislocazioni può diminuire nella fase successiva, provocando una diminuzione della durezza o un rallentamento della crescita. Durante l'invecchiamento a 240 gradi, la durezza può raggiungere un valore relativamente alto in un tempo relativamente breve (ad esempio, 10 - 15 ore), ma se l'invecchiamento continua, la durezza potrebbe non aumentare o addirittura diminuire a causa dell'ingrossamento di precipitati.

 

 

 

 

 

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