مصالح مهندسی2

[نوروزنیا]

[FONT=&quot]شکل شماره 4[/FONT]​

[FONT=&quot]2- فریت:[/FONT]​

[FONT=&quot]محلول جامد بین نشینی کربن در آهن با شبکه بلوری مکعب مرکز دار فریت گفته میشود[/FONT]​

[FONT=&quot]حلالیت کربن در آهن فریتی [/FONT](b.c.c)[FONT=&quot] به مراتب کمتر از حلالیت آن در آهن آستنیتی [/FONT](f.c.c)[FONT=&quot] است . به طوری که حد حلالیت کربن در فریت حداکثر 02/0درصد در 727 درجه سانتیگراد است که باکاهش دمابه طور پیوسته کاهش یافته ودر دمای اتاق به مقدارناچیزی خواهد رسید.[/FONT]​

[FONT=&quot]مشابه با آهن با شبکه [/FONT]f.c.c[FONT=&quot] در آهن باشبکه [/FONT]b.c.c[FONT=&quot] نیز دو نوع فضای بین نشینی یکی هشت وجهی و دیگری چهار وجهی وجود دارد . (شکل شماره 5). از آنجایی که فضاهای بین نشینی در فریت بسیار کوچکتر از آستنیت اند،‌ حد حلالیت کربن در فریت بسیار کمتر از آستنیت است .درفریت یک فضای هشت وجهی میتواند اتمی به شعاع 19/0 آنگستروم ویک فضای چهاروجهی می تواند اتمی به شعاع 35/0 انگستروم را درخود جای دهد .لازم به ذکراست که فضاهای هشت وجهی در فریت متقارن نیستند و بنابراین هنگامی که یک اتم کربن در فضاهای یادشده قرار گیرد فقط اتمهای با فاصله [/FONT] [FONT=&quot] را شدیدا جابه جا می کند ونه اتمها با فاصله را. مشخص شده است که در فریت اتمهای کربن ترجیح میدهند که در فضاهای هشت وجهی قرار گیرندو بنابراین انبساط زیادی در شبکه به وجود می آورند.[/FONT]​

[FONT=&quot]3- کاربید آهن(سمانیت)[/FONT]​

[FONT=&quot]در صورتی که درصد کربن در فولادها بیشتر از حد حلالیت آن در آستنیت و یا فریت باشد فاز جدیدی موسوم به کاربید آهن یا سمانیت به وجود می آید .[/FONT]​

[FONT=&quot]کاربید آهن فازی کاملأ متفاوت از محلولهای جامد فریب وآستنیت است .این فاز ترکیبی با نسبت ثابت ومشخص یک اتم کربن و سه اتم آهن است که دارای 67/6 درصد کربن بوده و به صورت نشان داده می شود.[/FONT]​

[FONT=&quot]ساختار بلوری سمنتیت بسیار پیچیده است وروشهای مختلفی جهت نمایش ترسیمی آن وجود دارد که یکی ازآنها را در شکل شماره 6 مشاهده می کنید . همچنانکه در این شکل مشاهده می کنید سمنتیت دارای شبکه بلوری مکعب مستطیل با پارامترهای شبکه [/FONT]a=0/452 nm [FONT=&quot] و [/FONT]b=0/509 nm[FONT=&quot] و [/FONT]c=0/674 nm[FONT=&quot] است . واحد شبکه سمنیت دارای 12 اتم آهن و 4 اتم کربن است.[/FONT]​

[FONT=&quot]در سمانتیت پیوند بین اتمهای آهن کاملأ فلزی است . به بیان دیگر کربن و آهن هر دو شبیه فلزات عمل می کنند ومجموع این شرایط است که به سمنیت خواص خوب هدایت الکتریکی وحرارتی وجلای فلزی می دهد.[/FONT]​

[FONT=&quot]دمای ذوب سمنتیت درحدود 1250 درجه سانتیگراد است و برخلاف آهن تغییرات آلوتروپیک [/FONT] [FONT=&quot]ندارد ولی در دماهای پایین به مقدار بسیار کم دارای خاصیت آهنربایی بوده اما در اثر حرارت دادن تا 217 درجه سانتی گراد خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهد . [/FONT]​

[FONT=&quot]سختی سمنتیت بسیار بالاست( بیشتر از 800 برینل) و انعطاف پذیری آن فوق العاده کم (عملأ صفر) است . بدیهی است که خواص یاد شده ناشی از ساختار پیچیده شبکه بلوری سمنتیت است.[/FONT]​

[FONT=&quot]سمانتیت ترکیبی ناپایدار است و تحت شرایط خاصی تجزیه شده و کربن آزاد(گرافیت) تولید[/FONT]​

[FONT=&quot] می کند.[/FONT]​

[FONT=&quot]همانگونه که قبلأ نیز بحث شد در فولاد تنها سه فاز فریت، آستنیت، سمانتیت وجود دارد ولی بسته به نوع عملیات ساختارهای متفاوتی می تواند وجود داشته باشد.[/FONT]​

[FONT=&quot]فولادهای هیپواتکتوئید[/FONT][FONT=&quot]: فولادهایی هستند که کمتر از 8/ درصد کربن دارند.[/FONT]​

[FONT=&quot]فولادهای اتکتوئید[/FONT][FONT=&quot]: فولاد کربنی است که تقریبأ 77/0 درصد کربن دارند[/FONT]​

[FONT=&quot]فولادهای هیپراتکتوئید[/FONT][FONT=&quot]: این فولاد تقریبأ 8/0 درصد تا 2درصد کربن دارد (شکل شماره 7)[/FONT]​

[FONT=&quot]فصل مشترک های بین نواحی فازی مختلف در نمودار تعادلی آهن کربن مشخص کننده دمای تعادلی دگرگونیهای مختلفی اند که ممکن است در آلیاژهای آهن [/FONT][FONT=&quot]–[/FONT][FONT=&quot] کربن انجام شود. دماهای دگرگونی اغلب به دماهای بحرانی موسوم اند وعبارتنداز دماهایی که تغییراتی در انتقال حرارت و یا حجم نمونه دراثرگرمایش یا سرمایش ملاحظه می شود.[/FONT]​

[FONT=&quot]در گرم کردن هنگامی که فریت و سمنتیت توسط ساختار بلوری متراکم فاز آستنیت جایگزین می شود، حرارت آزاده شده وانبساط در نمونه مشاهده می شود.دماهای بحرانی که در نمودار تعادلی آهن کربن وجود دارد و از نظر عملیات حرارتی دارای اهمیت هستند عبارتند از :[/FONT]​

A1[FONT=&quot]: مرز ناحیه دو فازی فریت- سمنتیت و یکی از نواحی دوفازی فریت- آستنیت و یا سمنتیت [/FONT][FONT=&quot]–[/FONT][FONT=&quot] آستنیت [/FONT]​

A3[FONT=&quot]: فصل مشترک ناحیه دوفازی فریت- آستنیت وناحیه تکفازی آ‌ستنیت است.[/FONT]​

Acm[FONT=&quot]: فصل مشترک بین ناحیه دوفازی سمنتیت- آستنیت و ناحیه تکفازی آستنیت است.[/FONT]​

[FONT=&quot]فریت[/FONT]​

[FONT=&quot]آستنیت[/FONT]​

[FONT=&quot]سمنتیت[/FONT]​

[FONT=&quot]لدبوریت[/FONT]​

[FONT=&quot]پرلیت[/FONT]​

[FONT=&quot]بینیت[/FONT]​

[FONT=&quot]مارتنزیت[/FONT]​

[FONT=&quot]به محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن آلفا فریت گفته می‌شود.[/FONT]​

[FONT=&quot]حداکثر غلظت کربن در فریت حدود0.2 درصد وزنی و در دمای727 درجه سانتیگراد است.[/FONT]​

[FONT=&quot]مقاومت کششی فریت در حدود 40000 ([/FONT]psi[FONT=&quot]) است.[/FONT]​

[FONT=&quot]به محلول جامد از نوع بین نشینی کربن در آهن گاما آستنیت گفته می‌شود.[/FONT]​

[FONT=&quot]حداکثر حلالیت کربن در آهن گاما، 2 درصد در دمای 1147 درجه سانتیگراد است. آستنیت در دمای محیط پایدار نیست.[/FONT]​

[FONT=&quot]سِمِنتیت یا کاربید آهن یک ماده مرکب شیمیایی به فرمول شیمیایی [/FONT]Fe3C[FONT=&quot] دارای [/FONT][FONT=&quot]‎[/FONT]6.67[FONT=&quot] درصد کربن است. سمنتیت فازی بسیار سخت و شکننده است. [/FONT]​

[FONT=&quot]حدس زدن این مورد شاید آسان باشد. این لغت برگرفته از کلمه [/FONT]Cement[FONT=&quot] در زبان انگلیسی به معنای ماده ای است که مواد مختلف را به هم می چسباند، می باشد. [/FONT]​

[FONT=&quot]در سال 1855 [/FONT]Osmond[FONT=&quot] و [/FONT]Werth[FONT=&quot] تئوری سلولی را ارائه دادند که در آن نه تنها وجود گونه های آلوتروپیک آهن( که امروزه به نام آستنیت و فریت معروف هستند) را پیشنهاد دادند، بلکه در این تئوری نگاه تازه ای به تشکیل کاربید ها شده بود. تحقیقات آنها در خصوص فولادهای پرکربن نشان داد که مخلوطی شامل سلولهای و دانه های آهن وجود دارد که توسط لایه ای از کاربید آهن محصور شده است.در حین انجماد ابتدا گلبولها یا سلولهای آهن تشکیل شده و رشد می کنند و باقیمانده مذاب به صورت کاربید آهن منجمد می شود. بدین ترتیب کاربید تشکیل شده با قرار گرفتن در اطراف سلولهای قبلی شکل گرفته، آنها را به هم می چسباند. از این شرح می توان دریافت چرا [/FONT]Osmond[FONT=&quot] کاربید تشکیل شده را از لغت فرانسوی [/FONT]Ciment[FONT=&quot] نامگذاری کرد. [/FONT]​

[FONT=&quot]این فاز در زبان آلمانی با [/FONT]Zementit[FONT=&quot] و در انگلیسی با [/FONT]Cementite[FONT=&quot] نشان داده می شود.[/FONT]​

[FONT=&quot]به مخلوط یوتکتیکی آستنیت و سمنتیت، لدبوریت گفته می‌شود.[/FONT]​

[FONT=&quot] که از مذابی با 4.3 درصد کربن در دمای 1147 درجه سانتیگراد تحت یک واکنش یوتکتیکی حاصل می‌شود. از آنجایی که استنیت در دمای محیط پایدار نیست و بر اساس یک واکنش یوتکتوئیدی به پرلیت تبدیل می‌شود، لذا ساختمان لدبوریت در دمای محیط بصورت پرلیت و سمنتیت خواهد بود.[/FONT]​

[FONT=&quot]به مخلوط یوتکتوئیدی فریت و سمنتیت، ‌پرلیت گفته می‌شود. پرلیت تحت یک تحول یوتکتوئیدی از آهن گاما با 0.8 درصد کربن در 723 درجه سانتیگراد حاصل می‌شود.[/FONT]​

[FONT=&quot]این فاز به یادبود [/FONT]E.C. Bain[FONT=&quot] شیمیدان آمریکایی نامگذاری شده است.[/FONT]​

[FONT=&quot]تاریخچه آستمپرینگ به سال 1930 بر می گردد، زمانی که [/FONT]Grossman[FONT=&quot] و [/FONT]Bain[FONT=&quot] در آزمایشگاه های فولاد ایالات متحده بر روی ارزیابی پاسخ متالورژیکی فولادهای سرد شده با سرعت زیاد از دمای 1450 درجه فارنهایت (788 درجه سانتیگراد) به دماهای متناوبا بالا و نگهداری در این دماها به مدت زمانهای مختلف های در حال کار بودند.[/FONT]​

[FONT=&quot]نتیجه تحقیقات آنها چیزی است که ما امروزه به عنوان دیاگرامهای استحاله همدما ([/FONT]Isothermal Transformation Diagram[FONT=&quot]) می شناسیم. [/FONT]​

Grossman[FONT=&quot] و [/FONT] Bain[FONT=&quot] با ساختارهای معمول متالورژیکی فریت، پرلیت و مارتنزیت آشنا بودند. چیزی که آنها کشف کردند ساختار دیگری بود که در بالاتر از دمای آغاز تشکیل مارتنزیت ([/FONT]Ms[FONT=&quot]) و پایین تر از دمای تشکیل پرلیت بود.[/FONT]​

[FONT=&quot]در فولادها این ساختار شکل ساختارهای سوزنی (بشقابی) با ظاهری پر مانند را داراست. تحقیقات [/FONT]X ray[FONT=&quot] نشان داد که بینیت شامل فریت و کاربید فلزی است.[/FONT]​

[FONT=&quot]اگر آستنیت به قدری سریع سرد شود که هیچ یک از استحاله‌های بر پایه[/FONT][FONT=&quot]ٔ[/FONT][FONT=&quot] نفوذ در آن اتفاق نیافتد و فوق سرمایش تا حدی ادامه یابد که ساختار [/FONT]fcc[FONT=&quot] پایدار نباشد، این ساختار بصورت پرشی به [/FONT]bcc[FONT=&quot] تبدیل می‌شود که از کربن فوق اشباع شده است. فاز حاصل را مارتنزیت می‌نامند.

منبع :[/FONT]http://safauni.persianblog.ir/​