مقاله ی شماره ی 7 : دورنمایی از نمودار فازی آهن و کربن

[k.m.r.c]

دورنمایی از نمودار فازی آهن و کربن:




نمودار تعادلی آهن-کربن (Fe-C) راهنمایی است که به کمک آن می‌توان روش‌های مختلف عملیات حرارتی، فرآیندهای انجماد، ساختار فولادها و چدن‌ها و... را بررسی کرد.


قسمتی از این نمودار که در متالورژی اهمیت بیشتری دارد، قسمت آهن-کاربیدآهن (سمنتیت) است.
چون کاربید آهن یک ترکیب شبه‌پایدار است، بنابراین دیاگرام آهن-کربن را سیستم شبه‌پایدار می‌نامند. حالت پایدار کربن در فشار اتمسفر، کربن آزاد (گرافیت) است.


قسمت‌هایی که در نمودار با حروف یونانی مشخص شده‌اند، نشانگر محلول‌های جامد از نوع بین‌نشینی هستند.



تحولات هم‌دما (ایزوترم) در سیستم آهن-کربن شبه پایدار

خطوط افقی در نمودار، نشان دهندهٔ استحاله‌های هم‌دما هستند.

• استحالهٔ یوتکتیک : دما ۱۱۴۸ºC، غلظت کربن ۴٫۲۰ درصد
• استحالهٔ یوتکتوئید : دما ۷۲8ºC، غلظت کربن ۰٫۸۰ درصد
• استحالهٔ پریتکتیک : دما ۱۴۹۵ºC، غلظت کربن ۰٫۱۸ درصد

البته باید توجه داشت که غلظت‌ها و دماهای ذکرشده برای آهن-کربن خالص بوده و با حضور عناصر آلیاژی دیگر، این ثابت‌ها تغییر می‌کنند.




​

​

آهن آلفا

آهن آلفا یکیازآلوتروپ‌های آهن است. این آلوتروپ از دمای ۲۷۳- درجه سانتیگراد تا ۹۱۰ درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است.
ثابت شبکهٔ آهن آلفای فرومغناطیس، ۲/۸۶ آنگستروم است.
​

فریت

به محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن آلفا α-Fe (آهن مکعبی مرکزپر) فِریت گفته می‌شود.
حداکثر غلظت کربن در فریت حدود ۲/. درصد وزنی و در دمای ۷۲۷ درجه سانتیگراد است.
مقاومت کششی فریت در حدود ۴۰۰۰۰ پسی (psi) است.





آهن بتا

در دمای ۷۶۸ درجه سانتیگراد، آهن آلفای فرومغناطیس به آهن آلفای پارامغناطیس تبدیل می‌شود. این تحول، تحول آلوتروپیک نیست.
گاهی این آهن آلفای پارامغناطیس، آهن بتا خوانده می‌شود.
ثابت شبکهٔ این نوع آهن، ۲/۹ آنگستروم است.


آهن گاما

آهن گاما یکی از آلوتروپ‌های آهن است که در محدودهٔ دمایی ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتیگراد پایدار بوده و ساختمان بلوری fcc (مکعبی مرکزپر) دارد.




آهن دلتا

آهن دلتا یکی از آلوتروپ‌های آهن است که از دمای ۱۴۰۱ درجه سانتیگراد تا ۱۵۳۹ درجه سانتیگراد (نقطهٔ ذوب آهن) پایدار است.
آهن دلتا دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است. آهن دلتا دارای خاصیت پارامغناطیس بوده و ثابت شبکه‌ی آن بزرگ‌تر از آهن آلفا است.
ثابت شبکهٔ آهن دلتا، ‎۲/۹۳ آنگستروم است.




لدبوریت


لدبوریت (به آلمانی: Ledeburit) به مخلوط یوتکتیکی اوستنیت و سمنتیت گفته می‌شود که از مذابی با ۴/۳ درصد کربن در دمای ۱۱۴۷ درجه سانتیگراد تحت یک واکنش یوتکتیکی حاصل می‌شود. از آنجایی که اوستنیت در دمای محیط پایدار نیست و بر اساس یک واکنش یوتکتوئیدی به پرلیت تبدیل می‌شود، بنابراین ساختمان لدبوریت در دمای محیط بصورت پرلیت و سمنتیت خواهد بود.
نام این ساختار از کارل هاینریش آدولف لدبور متالورژیست آلمانی گرفته شده‌است.





پرلیت

پرلیت به مخلوط یوتکتوئیدی فریت و سمنتیت ‌گفته می‌شود.
پرلیت تحت یک تحول یوتکتوئیدی از آهن گاما با ۰/۸ درصد کربن در ۷۲۳ درجه سانتیگراد حاصل می‌شود.


مارتنزیت


(به آلمانی: Martensite) بطور کلی به ساختارهای بلورینی گفته می‌شود که توسط استحاله مارتنزیتی به وجود بیایند. اما این اصطلاح بیشتر به فاز مارتنزیت در فولادهای سخت‌شده اطلاق می‌شود.


​

تصویر میکروسکوپ نوری بازتابیکوئنچ شده در روغن از مارتنزیت سوزنی در فولاد AISI 4140 آستنیته شده در ۸۵۰ درجه سانتیگراد​

اگر اوستنیت به قدری سریع سرد شود که هیچ یک از استحاله‌های بر پایهٔ نفوذ در آن اتفاق نیافتد و فوق سرمایش تا حدی ادامه یابد که ساختار fcc پایدار نباشد، این ساختار بصورت برشی به bcc تبدیل می‌شود که از کربن فوق اشباع شده است. فاز حاصل را مارتنزیت می‌نامند.

ریشه لغوی

مارتنزیت از نام متالورژیست آلمانی آدولف مارتنز گرفته شده است.




منابع : کتاب آشنایی با متالورژی فیزیکی / سیدنی اونر


​

 

[omid metal]

مس

مس

سلام
من به یک سری اطلاعات راجب به تبلور مجدد مس نیاز دارم اگه میشه یه کم راهنمایی کنید
متشکرم

 

[متالیک]

سلام
من به یک سری اطلاعات راجب به تبلور مجدد مس نیاز دارم اگه میشه یه کم راهنمایی کنید
متشکرم

سلام دوست عزیز
تبلور مجدد یک نوع عملیات حرارتی است که باعث تغییر خواص مکانیکی می شود.
تبلور مجدد مس هم لابد منظور این است که مس را تحت عملیات تبلور مجدد قرار دهیم.

احتمالا نکاتی که مد نظر شماست:
- دمای تبلور مجدد مس
- روش (Method) و شرایط انجام تبلور مجدد مس (مانند اتمسفر کوره، شکل نمونه، سرعت گرم کردن)
- مقایسه تغییر خواص (مانند سختی، استحکام، ریزساختار، اندازه دانه، هدایت الکتریکی و حرارتی) بعد از انجام عملیات تبلور مجدد و قبل از انجام آن

بعضی از نکات موارد بالا را اینجا ذکر می کنم:

1. برای به دست آوردن دمای تبلور مجدد هر فلز یا آلیاژی از فرمول 0.4-0.5 Tm استفاده می شود (Tm نقطه ذوب بر حسب کلوین). یعنی دمای تبلور مجدد حدود 0.4 تا نصف دمای ذوب بر حسب کلوین است. دمای ذوب مس 1083 درجه سانتی گراد است که 1356 درجه کلوین می شود و با محاسبه از فرمول می توان دریافت که دمای تبلور مجدد مس 542 تا 678 درجه کلوین یعنی 269 تا 405 درجه سانتی گراد می باشد.

2. برای این که بدانید کوره باید اتمسفر کنترل شده باشد یا نه باید ببنید در چه دمایی مس اکسید می شود (حداقل دمای اکسید شدن مس)، اگر آن دما از دمای تبلور مجدد بیشتر بود نیازی به اتمسفر کنترل شده نمی باشد ولی اگر آن دما از دمای تبلور مجدد کمتر بود باید از کوره با اتمسفر کنترل شده استفاده شود.

3. در مورد تغییر خواص: هدایت الکتریکی مس افزایش پیدا می کند چون یک مرحله قبل از تبلور مجدد عملیات بازیابی (Recovery) انجام شده است. اندازه دانه مس کاهش پیدا می کند چون در عملیات تبلور مجدد دانه های جدید هم محور عاری از تنش ایجاد می شود.

یک چیزهایی به زبان انگلیسی پیدا کردم که فکر کنم راهنمایی هایی داشته باشه، از اینجا بگیرید!

 

[Persia Boy]

بوردهي فولاد

بوردهي فولاد

سلام دوستان من كمي اطلاعات درمورد بور دهي سطح فولاد ( borodizing steel ) ميخوام اگه ميتونيد كمكم كنيد
مرسي

 

[hosein_faraj]

دمای تشکیل Ms , Mf در فولادهای مارتنزیتی چقدره؟

 

[ali_izanloo]

تشکر عالی بود موفق باشیدو پیروز

 

[ali_izanloo]

دماهای شروع وپایان مارتنزیت رو دقیقا در خاطرم نیست فکر کنم یه از500تا 200بود ویه جا از200تا محیط ولی شما مراجعه کن به کتاب بسیار زیبای عملیات حرارای دکتر گلعذار فصل های3و4و5 این سه فصل غیر از این دماها توضیحات کامل در ومورد مارتنزیت رو داره

 

[nano.gemini]

دمای تشکیل Ms , Mf در فولادهای مارتنزیتی چقدره؟

کتاب آشنایی با متالورژی فیزیکی (سیدنی اچ اونر) ، ص 263 :
گستره ی دمای مارتنزیت از مشخصه های هر آلیاژه و با افزایش آهنگ سرد کردن پایین نمی آد. به نظر می رسه دمای Ms فقط تابعی از ترکیب شیمیایی فولاد باشه و چنتا فرمول برای محاسبه ی Ms هست که یکیش اینه:

Ms ('c ) = 538 - 1/8 [ (650 * %C) - (70 * %Mn) - (35 * %Ni) - (70 * %Cr) - (50 * %Mo)]r

r آخرشو نوشتم که کروشه بسته شه هااااااااااااااا، جزو فرمول نیست)
تو نمودارهام اصولاً خط دمای Mf رو نقطه چین می کشن، چون معمولاً Mf نامشخصه.

اینم می دونم که دمای شروع استحاله ( Ms ) از 550 درجه بیشتره در هر حال! چون از 550 درجه تا دمای شروع استحاله ی مارتنزیتی گاما با 0.8 درصد کربن تبدیل به بینیت می شه
B ( alfa + carbid)r

در مورد بند آخری که نوشتم مطمئن نیستم چون اون قسمتش رو خودمم کامل متوجه نشدم، لطفاً دوستانی که در جریان اند بگن.
یه سؤالم من دارم: اینکه فریت انعطاف پذیره یا پرلیت؟؟؟
​

 

[darchin]

سلام ممنون عالي بود