Супербейнит. Сталь Ben - Steel. Булатизация.

Бейнит (или игольчатый троостит) структура стали, образующаяся в результате так называемого промежуточного превращения при охлаждении стали со структурой аустенита, состоит из смеси частиц пересыщенного углеродом феррита и цементита. На полированной поверхности шлифа имеет характерный игольчатый микрорельеф.

А супербейнит что такое?
Bhadeshia запатентовал superbainite

youtube.com
Металлурги говорят что на бейнит низкий нет смысла калить высоколегированную сталь.

А на супер низкий бейнит?

Обращаю внимание что на английском пишется через A superbAinite

https://www.thenakedscientists... g-super-bainite

Ben - Steel - чрезвычайно универсальный металл, и столетия химии ковшей методом проб и ошибок позволили нам получить широкий ассортимент стальных сплавов, способных выполнять любую поставленную нами задачу. Возможно, вы удивитесь, узнав, что сталь все еще может удивлять нас свойствами, о которых раньше не думали. Подробнее о новой разновидности стали, сверхпрочном супербейните, нам рассказал профессор Гарри Бхадешиа, который изобрел супербейнит в Кембриджском университете. Гарри, большое тебе спасибо, что присоединился к нам.

Гарри, Для меня это удовольствие.

Бен - Итак, расскажите нам, что такого особенного в этом новом типе стали?

Гарри - Ну, большинство сталей по своей природе кристаллические, поэтому, если вы посмотрите на них в микроскоп, вы обнаружите очень мелкие кристаллы, обычно размером порядка миллионной доли метра. Итак, чем мельче вы делаете эти кристаллы, тем прочнее и жестче становится материал. Итак, прочность - это способность материала поглощать энергию при ударе по нему, в противном случае материал небезопасен при ударе о него чем-либо. Итак, идея заключалась в том, чтобы сделать кристаллы настолько невероятно тонкими, что они на самом деле будут тоньше углеродных нанотрубок. Таким образом, речь идет о десятой миллиардной доли метра в размере.

Бен - И как вы на самом деле это делаете? Как вы контролируете размер этих кристаллов?

Гарри - Мы обнаружили, что если выращивать кристаллы внутри твердой стали при достаточно низкой температуре, то они будут очень мелкими. Итак, в данном случае мы подвергаем сталь термической обработке при той же температуре, при которой вы готовите пиццу. Единственная загвоздка в том, что нам нужно выдержать сталь при температуре 200 ? C в течение 10 дней. Таким образом, это очень длительный процесс приготовления при температуре около 200 ? C.

Бен - И все дело в такой термической обработке или вы добавляете дополнительные легирующие элементы, которые придают ему эти свойства?

Гарри - Мы добавили кремний, в частности, для того, чтобы остановить рост вредных кристаллов. Итак, есть кристаллы, которые плохо влияют на прочность, и один из них - карбид железа. И если вы добавите нужное количество кремния, то образование этого ионного карбида будет подавлено.

Бен - Итак, мы думаем о стали или, по крайней мере, я думаю, что сталь с точки зрения непрофессионала - это просто железо и углерод, но очевидно, что это сложнее. Сколько различных элементов входит в супербейнит?

Гарри, Мы добавляем по меньшей мере десять различных растворенных веществ. Итак, помимо кремния, мы добавляем молибден, потому что при промышленном производстве стали мы не можем контролировать некоторые примеси, а молибден действует как поглотитель и улавливает эти примеси, и, следовательно, не дает им нанести вред стали. У нас есть хром и марганец, которые останавливают другие реакции, происходящие при высоких температурах. Таким образом, это очень тщательно разработанная сталь.

Бен - Столетия химии ковшей ушли на производство более качественных сталей, но ваша технология была несколько более научной?

Гарри - Отчасти верно. Итак, что мы делаем, так это сначала начинаем с вычислений, заходим как можно дальше, а затем проводим эксперименты для проверки расчетов. Если они неверны, мы снова возвращаемся к этому циклу. И это лучший способ сделать это, потому что мы разрабатываем теорию одновременно с достижением нашей цели.

Бен - И, говоря о теории, что такого в наличии крошечных кристаллов, что придает ему эти свойства? Как кристаллическая структура влияет на конечные свойства?

Гарри - Итак, если мы поместим очень большое количество кристаллов в один и тот же объем, то вы подвергнете деформации множество границ между кристаллами. И чем мельче вы формируете кристаллы, тем больше площадь поверхности между кристаллами в данном объеме. Таким образом, деформировать его чрезвычайно сложно. Так, например, супербейнит обладает прочностью, при которой один квадратный метр способен выдержать вес 2 с половиной миллиарда яблок, так что это то, что мы называем 2 с половиной гигапаскаля прочности. А поскольку процесс варки очень медленный, мы можем производить сталь очень больших размеров и в очень больших количествах. Таким образом, она уже произведена тысячами тонн.

Бен - Мы уже разговаривали с людьми из Rolls Royce на шоу, которые рассказывали о том, как они изготавливают лопасти реактивных двигателей, например, просто формируя их из цельного кристалла. Очевидно, что у него нет таких границ зерен, но, опять же, он выполняет фантастическую задачу для них внутри реактивного двигателя. Следовательно, это компромисс? Наличие границ зерен дает одно, а отсутствие границ зерен дает что-то другое?

Границы зерен Гарри очень хороши для получения прочности при комнатной температуре или, скажем, 200 или 300 ? C. Но при повышении температуры, примерно до 500 ? C, внутри границ зерен остается немного пространства, которого нет внутри кристалла. Таким образом, атомы могут очень легко перемещаться по границам. Это означает, что если вы эксплуатируете лопатку турбины при температуре 1400 ? C, она становится все длиннее и длиннее, поэтому в этом сценарии нам действительно не нужны границы между кристаллами, и лучше изготавливать лопатку из цельного кристалла.

Бен - Итак, у вас есть эти невероятно маленькие кристаллы, которые придают вам огромную площадь границы раздела, что придает вам эти уникальные феноменальные свойства. Каким вы видите реальное применение супербейнита? Как вы думаете, где он будет наиболее полезен?

Гарри - Итак, я расскажу вам как о хороших, так и о плохих моментах. Хорошие моменты в том, что мы можем сделать его таким большим во всех трех измерениях с помощью невероятно простой термической обработки. И сама сталь довольно дешевая в производстве. В ней нет ничего по-настоящему дорогого. Таким образом, в любом применении, где нам требуется сочетание прочности и ударопрочности, это идеальное решение. Так, например, для валов, брони и подшипников, о которых расскажет Алан. Слабость в том, что из-за его прочности его нельзя сварить. Так, например, я не смог сделать из него мост. Большие конструкции действительно нуждаются в соединении в какой-то момент, и этот материал в настоящее время нельзя сваривать. Мы очень стараемся провести исследования, которые позволят найти способ соединения без разрушения мелкой окалины кристаллов. Мы еще не нашли его, но вы знаете, это наука, не так ли?

Бен - Из того немногого, что я знаю о том, как мы соединяем металлы, у меня сложилось впечатление, что на самом деле нам предстоит еще как минимум час дискуссий только о том, как соединить два куска металла вместе!

Гарри - Абсолютно.

Бен - Что ж, огромное тебе спасибо, Гарри. Это профессор Гарри Бхадешиа из Кембриджского университета.

..

Так как у меня совсем нет образования, для меня открытие что кремний сдерживает рост карбидов железа, которые снижают прочность

1pm=1/1 000 000 000мм

От обычного игольчатого бейнита супербейнит отличается очень мелким размером кристаллов и высокой прочностью на сжатие.

Простой бейнит:

https://snabkz.ru/bejnit-v-mat... erdost-zakalka/

Изотермическая закалка сталей
Изотермическая закалка (скорость 4) делается для получения бейнитной структуры стали. Данная структура характеризуется отличным сочетание прочностных и пластических свойств. При изотермической закалке детали охлаждают в ванне с расплавами солей, которые имеют температуру на 50-150 ?С выше мартенситной точки Мн, выдерживают при этой температуре до конца превращения аустенита в бейнит, а затем охлаждают на воздухе.

При закалке на бейнит возможно получение двух разных структур: верхнего и нижнего бейнита. Верхний бейнит имеет перистое строение. Он образуется в интервале 500-350?С и состоит из частиц феррита в форме реек толщиной ;1 мкм и шириной 5-10 мкм, а также из тонких частиц цементита. Структура верхнего бейнита отличается более высокой твердостью и прочностью, но пониженной пластичностью. Нижний бейнит имеет игольчатое мартенситоподобное строение, образуется в интервале 350-200 ?С. Нижний бейнит состоит из тонких частиц ε-карбидов, расположенных в пластинках феррита. Бейнитное превращение никогда не идет до конца. В структуре всегда есть мартенсит и остаточный аустенит. Более предпочтительной, в плане эксплуатационных характеристик, является структура нижнего бейнита. Изделия с такой структурой используются в вагоностроении, в деталях испытывающих ударно-растягивающие напряжения. Технология закалки на бейнит требует специального закалочного оборудования. Дополнительные материалы по этой технологии можете найти в статье 'Технология закалки на бейнит'.

Обработка холодом (5) применяется для сталей, у которых температура конца мартенситного превращения Мк находится ниже комнатной температуры.
Обработке холодом подвергают быстрорежущие стали, цементованные детали, мерительные инструменты, и другие особо точные изделия. Подробнее про этот нестандартный способ термообработки можете прочитать в статье 'Обработка холодом стальных деталей'