تحويل الفولاذ أثناء التبريد

تحويل الفولاذ أثناء التبريد       

التبريد هو خطوة لا غنى عنها في عملية المعالجة الحرارية.        

بعد أن يتم تسخين جزء من الصلب والاحتفاظ به في درجة حرارة معينة للحصول على أوستينيت مع الحبوب الدقيقة والمتساوية ، يتم بعد ذلك التبريد.

• الأوستنيت المبردة بشدة: الأوستنيت الذي لا يزال غير متحول (من حيث الهيكل) تحت النقطة الحرجة A1.
• في هذه المرحلة ، لا يتحول الأوستينيت المبرد بشكل فوري ؛ بدلاً من ذلك ، فهو في حالة غير مستقرة من الناحية الحرارية (كهيكل غير مستقر) وسيتعرض في النهاية للتحول.
• اعتماداً على درجة التبريد الفائق (أي درجات حرارة التحول المختلفة) ، يخضع الأوستينيت المبرد بشكل فائق لثلاثة أنواع من التحول:
• تحويل بيرليت
• تحويل البينيت
• تحويل المارتنسيت

• حالة التحول: يتحول الأوستينيت المبرد بشكل فائق إلى بنية من نوع بيرليت في نطاق درجة الحرارة A1 → 550 °C.
• منتج التحويل: هيكل خليط ميكانيكي يتكون من شرائح متناوبة من الفيريت والسمنتيت.
• بيرليت هي واحدة من أكثر الهياكل الأساسية الخمسة في سبائك الحديد والكربون. ويشار إليها بالحرف "P" (من "بيرليت"). ينشأ الاسم من لامعه الشبيه باللؤلؤ.     
•   

السوربيت (S)

درجة حرارة التشكيل: 650 ~ 600 °C ؛ لديها شظايا رقيقة نسبيا ، مع سمك حوالي 80 ~ 150 نانومتر. The lamellae are difficult to distinguish under an optical microscope and can only be identified as the lamellar structure of ferrite and cementite under a high-magnification optical microscope (at 800 ~ 1500× magnification).

ثروستيت (T)

درجة حرارة التشكيل: 600 ~ 550 °C ؛ لديها شظايا رقيقة للغاية ، بسماكة حوالي 30 ~ 80 نانومتر.لا يمكن تمييز الخصائص الصفيحة على الإطلاق تحت المجهر البصري ويمكن تحديدها فقط تحت المجهر الإلكتروني.

تؤثر درجة حرارة التثبيت وحجم حبيبات التثبيت قبل التحول فقط على حجم مستعمرات اللؤلؤية ، ولكنها لا تؤثر على المسافة الصفيحة.

من اللؤلؤية (P) إلى السوربيت (S) ثم إلى الثروستيت (T) ، كلما انخفضت درجة الحرارة ، كلما كان الفاصل بين الصفائح أصغر ، وكلما زادت القوة والصلابة.يختلفون فقط في دقة الصفائح والخصائص، دون أي تمييز أساسي.

على غرار عملية التثبيت أثناء التسخين ، فإن عملية تحويل بيرليت أثناء التبريد هي أيضًا عملية النواة والنمو في الحالة الصلبة.

وبالمثل، بسبب الترتيب الذري غير المنتظم في حدود الحبوب، جنبا إلى جنب مع المزيد من العيوب مثل الفراغات والانحرافات، يحدث إعادة الترتيب الذري بسهولة،لذا فإن السمنتيت أول نواة في حدود الحبوب الأوستنيت.

بعد أن تتكون النواة من الأسمنتيت، تبدأ في النمو. أثناء عملية النمو، ينخفض محتوى الكربون في الأوستينيت على جانبي الأسمنتيت، مما يعزز تكوين النواة من الفيريت.النواة والنمو بالتناوب، وتشكل هيكليات شرائح متعددة تتكون من الفيرريت و Fe3C.

في نفس الوقت، يبدأ النواة والنمو في وقت واحد في أجزاء أخرى من حدود الحبوب، وتشكيل مستعمرات متعددة من اللؤلؤ مع توجهات مختلفة.

هذه المستعمرات اللؤلؤية تنمو وتندمج في كتلة مستمرة، وأخيرا يتم تحويل الهيكل بأكمله إلى اللؤلؤية؛ وبالتالي،تم الانتهاء من تحويل الأوستينيت المبردة بشدة إلى بيرليت.

نظرًا لأن ذرات الحديد والكربون تنتشر بشكل كاف بسبب درجة الحرارة العالية أثناء تحويل الأوستنيت إلى اللؤلؤية ، تسمى هذه العملية تحويلًا من نوع الانتشار.

• حالة التحول: يتحول الأوستنيت المبرد بشكل فائق ضمن نطاق درجة الحرارة 550 °C ~ Ms. بالنسبة للصلب الايوتيكتويدي ، فإن درجة الحرارة Ms هي 230 °C.
• منتج التحويل: خليط ميكانيكي مزدوج المراحل من Fe3C (السمنت) والفيريت المشبعة بالكربون، يشار إليها بالحرف "B".
• في عام 1930 ، لاحظ E.S. Davenport و E.C. Bain لأول مرة الهيكل المعدني لمنتج التحول في الصلب بعد التحول العازل في درجة حرارة متوسطة.لتكريم مساهمات (بين)، هذا الهيكل كان يسمى "باينيت".
• بناءً على الاختلافات في تشكيلاتها المجهرية ، يمكن تصنيف البينيت إلى:
• البينيت العلوي (B_u)
• البينيت السفلي (B_l)

• التشكيلمثل الريش

   

  يتم توزيع السمنتيت المتقطع على شكل قضيب (Fe3C) بين عجلات الفيريت المتوازية التي تنمو من حدود الحبوب الأوستنيتية إلى داخل الحبوب.

  

• البينيت السفلي (B ((أسفل) / Bl)

   

  التشكيل: شكل ورقة الخيزران. يتم توزيع الكربيدات الرفيعة (Fe3C) على إبر الفيرريت.

  خصائص أداء البينيت السفلي:

  الكربيدات في البينيت السفلي رقيقة ومتوزعة بالتساوي. بالإضافة إلى القوة العالية والصلابة، فإنه يحتوي أيضا على البلاستيكية الجيدة والصلابة،مما يجعلها بنية شائعة الاستخدام في الإنتاج الصناعيإن الحصول على بنية البينيت السفلى هو أحد طرق تقوية مواد الصلب.

  في ظل نفس صلابة الجهد ، مقاومة الارتداء في بنية البينيت السفلية أفضل بكثير من مارتنسيت ، والتي يمكن أن تصل إلى 1 إلى 3 أضعاف مارتنسيت.لذلك، والحصول على البينيت المنخفض كهيكل مصفوف في مواد الحديد والصلب هو هدف يلاحقه الباحثون والمهندسون.

  

   

   

  1) عملية تشكيل البينيت العلوي

   

  عندما تكون درجة حرارة التحول مرتفعة نسبيًا (550 ~ 350 درجة مئوية) ، يتم تشكيل نواة الفيرريت بشكل تفضيلي في المناطق المنخفضة الكربون في الأوستنيت.ثم تنمو هذه النواة بالتوازي من حدود الحبوب الأوستينيت إلى داخل الحبوبوفي الوقت نفسه، مع نمو الفيرريت، فإن ذرات الكربون الزائدة تنتشر في الأوستينيت المحيط بها. وأخيرا، مثل قضيب قصير أو قشرة صغيرة من Fe3C (السمنتيت) تتساقط بين محولات الفيرريت،موزعة بشكل غير متواصل بين محولات الفيريت المتوازية والكثيفة، وبالتالي تشكيل الريشة مثل البينيت العلوي.