جستجو در تالارهای گفتگو

چگونه یک نمودار فازی رسم کنیم: یک دیاگرام فازی دوتایی نشان دهنده فازهای تشکیل شده و موجود در درصدهای مختلف از مخلوط دو عنصر و در یک دامنه دمایی می باشد. ترکیب شیمیایی از 100 درصد در مورد عنصر A در سمت چپ نمودار آغاز و با در نظر گرفتن تمامی مخلوطهای ممکن به 100 درصد از عنصر B در سمت راست پایان می یابد. ترکیب شیمیایی یک آلیاژ به شکل A - x%B نشان داده می شود. برای نمونه Cu - 20%Al دارای 80 درصد مس و 20 درصد آلومینیوم می باشد. برای نشان دادن خواص عناصر آلیاژی معمولا از درصد وزنی (Weight percentage ) استفاده می شود از درصد اتمی ( Atomic percentage ) هم می توان استفاده نمود.د درصد وزنی با wt%و درصد اتمی با at%نشان داده می شود. در این نوشته ما از درصد وزنی استفاده می کنیم. تفاوت درصد وزنی و اتمی را با یک مثال نشان می دهیم: وقتی از Cu-27at%Al حرف می زنیم، یعنی در این آلیاژ 27% اتمها مربوط به آلومینیوم و 73 % اتمها مس هستند و هنگامی که آلیاژ به شکل Cu-27wt%Al باشد، 27% از وزن آلیاژ Al و 37% Cu خواهد بود. تبدیل درصد وزنی و اتمی به یکدیگر الف) تبدیل درصد وزنی به اتمی: در ابتدا باید وزن را برحسب گرم در نظر گرفت. پس در 100 گرم از آلیاژ Fe-7wt%C به میزان 7 گرم کربن و 93 گرم آهن وجود دارد. وزن اتمی آهن 56 و وزن اتمی کربن 12 است. عدد آووگادرو 6.022 x 1023 می باشد. تعداد اتمها در 7 گرم کربن برابر است با: 7 ضربدر عدد آووگادرو تقسیم بر وزن اتمی کربن 7 x 6.022 x 1023 / 12= 3.513 x 1023 برای 93 گرم آهن به همین ترتیب داریم: 93 x 6.022 x 1023 / 56= 10.000 x 1023 بنابراین درصد اتمی کربن برابر است با: تعداد اتمهای کربن ضربدر 100% بخش بر مجموع اتمهای کربن و آهن 3.513 x 1023x 100 / (3.513 + 10.000) x 1023= 26% پس آلیاژ Fe-7wt%C معادل با Fe-26at%C می باشد. سمانتیت در Fe-25at%C تشکیل می شود. این فاز را در چه درصد وزنی خواهیم داشت؟ در نظر بگیرید یک نمونه دارای 100 اتم می باشد. برای مثال، نمونه ای از Fe-25at%C دارای 25 اتم کربن و 75 اتم آهن است. وزن 25 اتم کربن= 25 ضربدر وزن اتمی کربن بخش بر عدد آووگادرو= 4.98 واحد جرم اتمی وزن 75 اتم آهن= 75 ضربدر وزن اتمی آهن بخش بر عدد آووگادرو= 69.74 واحد جرم اتمی. بنابراین: درصد وزنی کربن = وزن اتمهای کربن ضربدر 100 بخش بر مجموع وزن اتمهای کربن و آهن= 4.98 x 100 / (4.98 + 69.74)= 6.66% پس at%C 25 معادل با 6.66wt%C است. تمایل در آلیاژها انجماد در یک دامنه دمایی (به جای انجماد در دمایی خاص مانند آنچه در عناصر خالص رخ می دهد)، می باشد.در هر یک از دو سر نمودار فازی فقط یکی از عناصر (100% A یا 100%B) و در نتیجه یک نقطه ذوب خاص وجود دارد.در برخی مواقع نیز مخلوطهایی وجود دارند که مانند عناصر خالص در یک دمای ویژه منجمد می شوند. این نقطه به نام نقطه یوتکتیک نامیده می شود. امکان وجود بیش از یک نقطه یوتکتیک در برخی نمودار های فازی وجود دارد. نقطه یوتکتیک نقطه ای است که واکنش یوتکتیک رخ می دهد. نقطه یوتکتیک را می توان به صورت تجربی با رسم نمودارهای نرخ سرد شدن در دامنه ای از ترکیب شیمیایی آلیاژ به دست آورد. نمودارهای فازی برای آلیاژهای بسیار ساده دوتایی دارای نقطه یوتکتیک نیست. در این حالت مخلوط مذاب (مایع) در یک دامنه انجماد (دامنه دمایی) سرد شده و محلی جامد از دو عنصر تشکیل دهنده بوجود می آید. این نمودار ساده فازی معمولا فقط وقتی بوجود می آید که دو عنصر بسیار شبیه به هم تشکیل آلیاژی را داده و یا بخشی از یک نمودار فازی پیچیده باشند. با سرد کردن آلیاژ از حالت مذاب و ثبت کردن نرخ سرد شدن آن، می توان دمای شروع انجماد را مشخص و در نمودار فازی رسم نمود. با انجام دادن آزمایشات تجربی به تعداد کافی در دامنه ای از ترکیب شیمیایی، یک منحنی شروع انجماد را در نمودار می توان رسم نمود. این منحنی به سه نقطه انجماد ساده (Single) ختم می شود و به خط لیکیدوس معروف است. بالای این خط فقط حالت مایع از آلیاژ وجود خواهد داشت. به همان روشی که شکر در چای داغ حل می شود(محلول مایع)، برای یک عنصر نیز امکان اینکه در یک عنصر دیگر حل شده ،در حالی که هر در حالت جامد باقی بمانند، وجود دارد. به این امر حلالیت جامد می گویند که مشخصاً تا چند درصد وزنی وجود دارد. این حد حلالیت معمولا با دما تغییر می کند. گستردگی منطقه حلالیت جامد را می توان در نمودار فازی رسم کرده و نامگذاری نمود. محلول جامدی از عنصر Bدر A(یعنی عمدتا عنصر A وجود داشته باشد)، به نام فاز آلفا(فاز تشکیل شده در سمت چپ نمودار) و وارون این حالت بتا (فاز تشکیل شده در سمت راست نمودار)نامیده می شود. نکته قابل توجه در در مورد برخی از عناصر این است که برخی از این عناصر در حالت آلیاژی با یکدیگر دارای حلالیت صفر هستند(در همدیگر حل نمی شود). یک شاهد بسیار خوب آلیاژ های Al – Si است که آلومینیوم در سیلیکون حلالیت برابر با صفر دارد. اگر ترکیب شیمیایی یک آلیاژ در منطقه کوچک محلول جامد و یا در کناره های نمودار فازی قرار نگیرد، آلیاژ در نقطه یوتکتیک به شکل کامل جامد می شود که این به شکل خط یوتکتیک در نمودار فازی نشان داده شده است. در دماها و ترکیبات شیمیایی بین شروع انجماد و نقطه ای که جامد کامل به دست می آید(دمای یوتکیتیک)، مخلوطی خمیری از هر دو فاز آلفا یا بتا به شکل توده های جامد با مخلوطی مایع از A و B بوجود خواهد آمد. این منطقه را که به صورت جزیی جامد شده است، در نمودار فازی زیر می توانید مشاهده کنید. منطقۀ قرار گرفته در زیر خط یوتکتیک و خارج از منطقۀ محلول جامد، مخلوطی از آلفا و بتا خواهد بود. خطوط ارتباطی و قانون اهرم Lever آلیاژی را که در نمودار زیر نشان داده شده است، در دما و ترکیب مشخص ده در نظر بگیرید. در این دما آلیاژ مخلوطی از فازهای آلفا و مایع(مذاب) است اما ترکیب دقیق شیمیایی در این دما چیست؟ یک خط ایزوترمال(دمای ثابت) از نقطه مورد نظر رسم کنید. این خط دو منحنی حلالیت مجاورش را قطع می کند و به نام خط ارتباطی نامیده می شود(Tie Line). دوسر انتهایی این خط نشان دهنده ترکیب شیمیایی دو فاز موجود در حالت تعادل با دیگر فاز در این دما می باشد. از نمودار می دانیم که فازهای آلفا و مذاب وجود دارند. خط ارتباطی نشان می دهد که فاز آلفا 5.2% B و فاز مذاب 34.5%B در این دما است. توجه داشته باشید که ترکیب کلی نمونه بدون تغییر مانده و ما فقط ترکیب شیمیایی فازهای تشکیل دهنده نمونه را تعیین می کنیم. برای یک آلیاژ که در ترکیب شیمیایی Co و دمای Tx سرد شده است، خطوط ارتباطی برای جواب دادن به پرسشهای زیر بکار می رود: -چه فازهایی وجود دارند؟ - ترکیب شیمیایی آنها چیست؟ - اگر دما تا Ty کاهش یابد، ترکیب شیمیایی دو فاز چگونه تغییر می کند؟ چون ترکیب شیمیایی Co و دمای Tx در منطقه فازی بتا + مذاب همدیگر را قطع می کنند، بنابراین فاز بتا و مذاب فازهای موجود هستند. پاسخ پرسش دوم دربارۀ ترکیب شیمیایی: بایستی خطی افقی از نقطه مورد نظر به نزدیکترین مرزهای نمودار فازی رسم کرد. این خط نشان دهنده موارد زیر خواهد بود: مذاب: X درصد وزنی از B فاز بتا: Y درصد وزنی B با کاهش دما تا Ty خط جدیدی از نقطه مورد نظر که از تقاطع این دما و ترکیب شیمیایی به دست می آید، رسم کنید. ترکیب شیمیایی عبارتست از: مذاب:X' درصد وزنی از B فاز بتا: Y' درصد وزنی B بنابراین، هر دو فاز مذاب و بتا وقتی نمونه سرد شود،غنی تر از عنصر A می شود. اکنون ما ترکیب شیمیایی دو فاز را می دانیم و نیاز به این داریم دریابیم که چه مقدار از هر فاز در دمای داده شده وجود دارد. نسبت کسری از هر دو فاز را بوسیله قانون اهرم Lever می توان به دست آورد. در نگاه اول این قانون گیج کننده به نظر می رسد. در واقع این قانون تبدیل جرم بوده و می توان آن را به شکل ریاضی تبدیل کرد.ما ابتدا با یک ترکیب شیمیایی کلی Co آغاز کردیم. از خط ارتباطی رسم شده دریافتیم که دو فاز موجود در یک دمای خاص دو ترکیب شیمیایی مختلف دارند، اما مقدار کلی این دو ترکیب شیمیایی بایستی به مقدارترکیب کلی آلیاژ اضافه شود. این اساس قانون اهرم است. منبع

آشنايي با استانداردها، شناخت فولادها و چدنهاي متداول در صنعت و چگونگي استفاده ازكتاب كليد فولاد (زبان فارسی) منبع : انجمن مهندسی جوش

ماسه طبق تعریف ماسه عبارت است از ذرات ریز مواد معدنی که قطر آنها از 0.05 تا 1 میلیمتر تغییر می کند. ماسه های مورد استفاده در انواع مختلف با توجه به: ترکیب شیمیایی درجه دیرگدازی نحوه توزیع دانه ها در دسترس بودن به کار گرفته می شوند. انواع ماسه ماسه ها انواع مختلفی دارند که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد: ماسه سیلیسی- این ماسه به طور گسترده‌ای در ریخته گری به کار میرود و عمده‌‌ترین ماسه مصرفی محسوب می شود.ترکیب اصلی آن سیلیس SiO2 است. ماسه زیرکن - ماسه زیرکن که با فرمول شیمیایی ZrSiO4 مشخص می گردد و به عنوان یک ماسه با نقطه گداز بسیار بالا مورد توجه است. ماسه کرومیتی - کرومیت یا FeCr2O4ترکیب اصلی این ماسه است و از آن در ریخته گری فلزات با نقطه ذوب بالا استفاده می شود. ماسه اولوین - ترکیب این ماسه Fe2SiO2 یا Mg2SiO2 است و مخلوطی است از سیلیکات منیزیم و به عنوان ماسه جایگزین در بسیاری نقاط مورد توجه است. ماسه شاموتی - ماسه شاموتی نوعی کوارتز دانه ریز است که حرارت زیاد دیده است و به عبارت دیگر ماسه ای است که از زینتر کردن ذرات خاک رس به دست می آید. نگرشی به ماسه های سیلیسی مصرفی ایران ماسه های مصرفی به دو نوع ماسه های با چسب طبیعی و ماسه های مصنوعی تقسیم می گردند: 1)ماسه با چسب طبیعی ماسه با چسب طبیعی محتوی تا 20 درصد خاک ریز و مواد ناخالصی می باشد.کیفیت این نوع ماسه برای قالبگیری ماهیچه سازی بستگی به: مقدار چسب ترکیب شیمیایی ناخالصی جنس مذاب. این ماده در طبیعت بصورت پیش آماده شده وجود دارد.برای استفاده از این نوع ماسه ها تنها مرطوب کردن آنها کافیست از این نوع ماسه در ریخته گری فلزات غیر آهنی با نقطه ذوب پایین نظیر آلومینیوم،برنج ها،برنز ها و قطعات کوچک چدنی استفاده میشود.بطور قطع اینگونه ماسه ها برای ریخته گری قطعات بزرگ چدنی مناسب نیست معایب عمده این نوع ماسه ها عبارت از: پایین بودن درجه دیرگدازی همراه داشتن درصد تقریبا زیادی اکسید های قلیایی و آهک می باشد. وجود اسیدهای قلیایی در این نوع ماسه باعث پایین آوردن درجه دیرگدازی آن گشته و در نهایت باعث ایجاد عیوبی نظیر ماسه سوزی و چسبیدن ماسه به قطعات ریختگی می شود.از طرف دیگر مواد آهکی در اثر حرارت دیدن به صورت گاز درآمده و در صورتیکه قطعات ریختگی بزرگ و دارای ضخامت زیاد باشند فرصت ورود به مذاب را داشته و در قطعات ریختگی به صورت مک و حفره های گازی باقی می مانند. از آنجائیکه این ماسه در نقاط مختلف ایران به وفور یافت می شود و نسبتا ارزان در دسترس ریخته گران قرار می گیرد.لذا در اکثر واحدهای کوچک و متوسط ریخته گری ایران به طور وسیعی در مواد قالبگیری و ماهیچه سازی مصرف دارد. ماسه های گرگان ،رشت، گرمسار، اردکان یزد، حسن آباد قم، عین آباد ، محلات و اطراف یزد جزء این گروه ماسه ها هستند. ماسه های طبیعی بر حسب میزان خاک رس موجود در آنها به سه دسته تقسیم میشوند: ماسه ضعیف که حداکثر تا 8% خاک رس دارد. ماسه متوسط که بین 8 تا 18 % خاک رس دارد. ماسه خاک یا ماسه ملات که بیش از 18% خاک رس دارد. معمولا خاک ماسه های طبقات زیرین بیشتر از لایه های سطحی می باشد و ریختگران بایستی پس از آزمایشات دقیق،ماسه مطلوب خود را تهیه نمایند.در ریخته گری معمولا از ماسه های متوسط استفاده می شود. 2)ماسه های مصنوعی ماسه مصنوعی از شکستن ،خرد کردن و غربال کردن سنگهای سیلیس به دست می آیند که با اضافه کردن چسب و مواد دیگر قابلیت قالبگیری در آنها ایجاد می گردد.ماسه مصنوعی در مقایسه با ماسه طبیعی دارای مزایای زیر می باشد: درجه دیرگدازی و خلوص بالاتر. سهولت در کنترل مشخصات فیزیکی و مکانیکی مخلوط. قابلیت بازسازی و مصرف مجدد. در دسترس بودن. محدودیت اصلی ماسه های مصنوعی در مقابل ماسه های طبیعی بالا بودن قیمت تمام شده آنها می باشد .با این وجود این ماسه ها می توانند بخوبی نیازهای صنایع ریختگری ایران را در زمینه چدن و فولادریزی(به باستثناء فولادهای خاص که به مصرف ماسه های زیرکونی-کرومیتی و اولوینی نیاز دارند) تامین کنند. ماسه ها ی سیلیس مصنوعی رایج ترین ماسه ها قالب گیری در واحدهای ریخته‌گری می باشد و انواع ذرات سیلیسی به عنوان ماده اصلی و دیر گداز ماسه ریخته گری به کار می رود .بیشتر ماسه های قالب گیری از کوارتز معدنی که می‌تواند تا دمای 1700 درجه سانتیگراد را تحمل کند تشکیل شده است.شکلهای دیگر سیلیس تریدیمیت و کریستومالیت می‌باشد. وجود اکسید های آلومینیوم و آهن خاصیت دیرگدازی ماسه را افزایش میدهند و حضور اکسید های پتاسیم و سدیم و ترکیبات میکا چسبندگی و شکل پذیری ماسه را زیاد و قابلیت دیرگدازی آن را کاهش می دهد و لذا در ترکیبات ماسه سیلیس وجود اکسید های قلیایی و قلیایی خاکی مضر تشخیص داده می‌شود. علاوه بر مسئله فوق وجود انواع اکسید ها باعث ایجاد رنگهای قرمز و قهوه ای،اکسید های سدیم و پتاسیم رنگ ماسه را متمایل به آبی می نماید .علاوه بر ترکیبات شیمیایی که خاصیت دیرگدازی ماسه را تحت تاثیر قرار میدهد مشخصات فیزیکی ماسه مانند اندازه ،پخش و شکل ذرات نیز باید مناسب باشد. نگرشی به ماسه های کرومیتی و اولیونی ایران کرومیت و اولوین در صنایع ریخته گری دارای مصارف متعدد و متنوع بوده و لذا ضرورت شناخت منابع آن در ایران و جایگزینی مواد بومی به جای منابع وارداتی وجود دارد. موارد اصلی مصرف کرومیت و اولیوین در صنایع ریخته گری به قرار زیر است: 1.در ساخت جداره کوره ها-پاتیل ها و ابزارهای کمکی ذوب و استفاده از آنها به عنوان یک دیرگداز مناسب از منابع داخلی. 2.به عنوان یك ماسه مناسب ریخته گری در تولید. انواع فولادهای ریختگی بویژه فولادهای استنیتی منگنزی. قطعات بزرگ چدنی. استفاده از آنها به عنوان ماسه رویه در تولید سری قطعات چدنی(قالبگیری ماشینی و استفاده از ماسه تر) بویژه در قسمتهای فوقانی قطعات که تمایل به ماسه ریزی(ناشی از انبساط غیر پیوسته ماسه سیلیسی) دارند. 3.پودر کرومیت و اولیوین را می توان در تهیه بعضی از دوغاب های اولیه دیرگداز در ریخته گری دقیق استفاده کرد و ماسه های کرومیتی و اولوینی نیز می توانند به عنوان دیرگداز در پشت بند(بویژه در مورد قالبهای سرامیکی) مورد استفاده قرار گیرند.

چدن سفید در چدن سفید کربن به شکل سمنتیت وجود دارد که وجود سمنتیت باعث افزایش سختی و استحکام در چدن و کاهش مقاومت به ضربه و انعطاف پذیری چدن می شود. تهیه انواع چدن سفید 1 - افزایش سرعت سرد کردن ( سفید تبریدی ): که این روش برای قطعات کوچک با مدول حجمی کم استفاده می شود که با افزایش سرعت سرد کردن می توان به چدن سفید دست یافت. 2 - با استفاده از عناصر آلیاژی کاربید زا: این روش برای قطعات بزرگ با مدول حجمی زیاد استفاده می شود .عناصر کاربید زا برای چدن سفید آلیاژی عموما بیسموت و بر می باشد که در بعضی از موارد نیز می توان از گوگرد برای سفید کردن چدن استفاده کرد اما به دلیل آن که گوگرد باعث تشکیل فاز فسفید آهن می شود در صنعت از این عنصر کمتر استفاده می شود . اما می توان آن را در داخل قالب های ماسه ای در هنگام مذاب ریزی به مذاب اضافه کرد . در شکل زیر ساختار زمینه چدن سفید هیپر یوتکتیک نشان داده شده است: چدن های سفید کرم دار این چدن ها در واقع به سه دسته تقسیم می شوند: الف :اگر کرم کمتر از 3 درصد باشد : در این شرایط کاربید کمپلکس M3C تشکیل می شود که این کاربید. دارای سختی بالاتری نسبت به کاربید آهن می باشد اما مشابه کاربید آهن به صورت ممتد و پیوسته رسوب می کند و لذا مقاومت به سایش چدن سفید را افزایش داده اما تاثیری در مقاومت به ضربه ندارد ب: اگر کرم بین 7 تا 10 درصد باشد : در این شرایط کاربید تشکیل شده M7C3 می باشد که این کاربید دارای سختی به مراتب بالاتر از M3C می باشد همچنین به شکل غیر پیوسته و بلوکه ای در داخلی دانه ها رسوب می کند و لذا در حین افزایش مقاومت به سایش مقاومت به ضربه چدن سفید را نیز افزایش می دهد. ج: اگر کرم بین 3 تا 7 درصد باشد .: دراین شرایط مخلوط دو کاربید M3C و M7C3 را داریم این نوع چدن سفید کرم دار دارای خواصی در حد فاصل چدن های سفید کرم دار نوع الف و ب می باشد. سختی انواع زمینه در چدن سفید (مقیاس سختی سنجی: ویکرز) پرلیت 340-425 آستنیت 350-400 مارتنزیت پرکربن 770 -800 سمنتیت 840-1100 کاربید M3C 1060 -1240 کاربید M7C 1500-1800 فریت 150 -175 کاربید تنگستن 2400 کاربید وانادیم 2800 نکته: این چدن ها در مواردی استفاده می شوند که مقاومت به سایش بالا همراه با مقاومت به ضربه بالا نیاز باشد . بررسی نشان می دهد که با اضافه کردن کرم به مذاب چدن سفید فاز Fe3C نا پایدار شده و فاز M3C-M7C3 را تشکیل می دهد که با فاز آهن کرم معروف می باشد. عوامل موثر بر خواص مکانیکی چدن سفید 1- نوع کاربید : با توجه به نمودار ذکر شده هر چه از کاربید مستحکم تری استفاده کنیم مقاومت به سایش بهتری نیز خواهیم داشت. 2- شکل کاربید : هر چه شکل کاربید به صورت غیر پیوسته و بلوکه ای تر باشد مقاومت به ضربه بیشتری داریم. 3- اندازه کاربید : هر چه کاربید ها ریزتر و دارای توزیع یکنواخت تری باشند تاثیر آن ها در افزایش خواص مکانیکی بهتر است . 4- ساختار زمینه : هر چه ساختار زمینه پهن تر باشد دارای سختی بیشتری نیز می باشد . نکته : معمولا چدن سفید در صنعت مستقیما قابل استفاده نیست و برای بهبود خواص مکانیکی نیاز به عملیات حرارتی تکمیلی دارد . نکته : یکی از محصولات چدن سفید که از انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید به دست می آید چدن مالی بل می باشد که چدن مالی بل نسبت به چدن سفید قابلیت ضربه پذیری و چکش خواری بهتری دارد و در عین حال دارای مقاومت به سایش بهتری است همچنین باید در نظر داشت که ترکیب شیمیایی چدن مالیبل مشابه ترکیب شیمیایی چدن سفید است. منبع

خواص فیزیکی فلز کبالت نقطه ذوب 1495 C نقطه جوش C 2870 دانسیته 8.9 شعاع اتمی 1.67 شعاع یونی 0.745 A کبالت در دماهای بالاتر C 427 بصورت FCC و در دمای پایین‌تر از آن به صورت HCP است. اکسایش آلیاژهای کبالت همانند ابرآلیاژهای نیکل مهمترین عنصری که برای بهبود مقاومت کبالت در برابر اکسایش به آن اضافه می‌شود کروم است شکل زیر نشان می‌دهد که مقدار بحرانی کروم بین 20 تا 30٪ است. که در آن ثابت پوسته شدن برای اکسایش در مقایسه با کبالت خالص کاهش می‌یابد. آلیاژ Cr%30 _Co اساس بسیاری از آلیاژهای مورد استفاده در ساخت ابزارهای جراحی و دندانپزشکی است این آلیاژ در برابر خوردگی در C250 بسیار مقاوم است تاثیر عناصر دیگر بر اکسایش و مقاومت در برابر خوردگی را باید بررسی کرد. آلیاژهای دو تایی iS5%_ Co و IA10%_Co مقاومت خوبی در برابر اکسایش نشان می دهند و آلیاژ AI_Co خواصی بهتری از آلیاژ Cr_Co دارد. درهر حال آلیاژهای دوتاییAI_Co در دمای بالا استحکام کافی ندارند تا بتوان آنها را پایه ای برای ساخت آلیاژهای کبالت در نظر گرفت. آهن و نیکل بی‌تاثیرند ولی منگنز تمایل به پوسته شدن را افزایش می دهد. در برخی موارد مولیبدن، وانادیم و تنگستن مضرند. کروم در این آلیاژها نیز مانند آلیاژهای نیکل عنصر اصلی است. استحاله آلوتروپیک در کبالت واکنش تبدیل فاز α به فاز ε اترمال بوده و درسیکل گرمایش دارای طبیعت برگشت پذیری است . در حین سرد کردن استحاله در 390درجه حرارت درجه سلسیوس اتفاق میافتد و با گرم کردن مجدد استحاله معکوس درجه حرارت 430 درجه سلسیوس به وقوع میپیوندد . عوامل متالورژیکی از قبیل اندازه دانه اولیه و خلوص مواد بر مقدار فاز HCP تشکیل شده موثر بوده ، به طوریکه اگر دانه ها ریز و میزان ناخالصی ها زیاد باشد ، مقدار فاز HCP تشکیل شده کمتر خواهد بود. از طرفی انجام کار سرد موجب افزایش مقدار فاز HCP میشود . ساختار فازی آلیاژهای دو تایی پایه کبالت سیستم دو تایی کبالت – کرم کرم عنصر آلیاژی اصلی در آلیاژ کبالت – کرم میباشد . ساختمان کریستالی کرم مکعبی مرکز دارBCC میباشد که حلالیت آنرا در کبالت FCC و HCP محدود مینماید . طبق دیاگرام فاز دوتایی Cr_Co ارائه شده در شکل (2) حلالیت کرم در فازهای α و ε در دمای 700 درجه سلسیوس به ترتیب برابر 20 و 10 درصد وزنی میباشد . با افزایش دما حلالیت کرم افزایش یافته و در دمای 991 درجه سلسیوس به 35.1 درصد در فاز α می رسد . حداکثر حلالیت کرم در فاز α در دمای 1312 درجه سلسیوس بدست می آید که معادل حدود 39 درصد میباشد . سیستم دوتایی کبالت – مولیبدن مولیبدن اثرات مشابهی بر ساختمان کبالت داشته و همانند کرم دامنه پایداری فاز α را باگسترده نمودن منطقه فازε کاهش میدهد شکل (3 ) حلالیت مولیبدن نیز به علت داشتن یک ساختمان کریستالی BCC در کبالت محدود میباشد . ولی حلالیت آن با دما افزایش یافته و در دمای 1335 درجه سلسیوس به حداکثر مقدار خود یعنی 28 درصد وزنی میرسد. فاز ε حلالیت کمتری برای برای مولیبدن نشان داده که در دمای پریتکتوید 50 ± 700 درجه سلسیوس به میزان حداکثر خود یعنی 14 درصد وزنی میرسد

مقدمه فولادهای آستنیتی منگنز (حاوی حدود 1.2 درصد کربن و 12 درصد منگنز) در سال 1882 توسط رابرت هادفیلد (Robera Hadfoeld) ابداع و معرفی شدند. این خانواده از فولادها به افتخار ایشان به نام هادفیلد معروف شدند. فولادهای آستنیتی منگنزدار با داشتن ترکیب مناسب از چقرمگی، انعطاف پذیری، قابلیت کار سختی و مقاومت در مقابل سایش، در نوع خود منحصر به فرد هستند. و دارای کاربرد وسیع می‌باشند. این خانواده دارای کاربرد وسیع می‌باشند. این خانواده در کنار ویژگیهای عالی، محدودیت‌هایی نیز دارند که عمده‌ ترین آنها عبارتند از: - قابلیت ماشینکاری ضعیف - استحکام تسلیم پائین (در محدوده MPA 415-345) در نتیجه برای قطعاتی که لازم است دقت ابعادی بالایی داشته باشند، یا در تنش‌های بالا در مقابل تغییر شکل مقاوم باشد، مناسب نیستند. انجام عملیاتی نظیر چکش کاری، کوبش، پرس کاری، نورد سرد و شوک های انفجار بر روی سطح این فولادها باعث افزایش استحکام تسلیم و بالا رفتن سختی سطح آنها (ضمن حفظ انعطاف پذیری در مغز) می شود. خواص فیزیکی فولادهای آستنیتی منگنزی فولادهای آستنیتی منگنزی با هدایت حرارتی کم و ضریب انبساط حرارتی زیاد، از فولادهای ساده کربنی متمایز می شوند؛ این فولادها در درجه حرارت اتاق غیر مغناطیسی هستند. ترکیب شیمیایی فولادهای آستنیتی منگنزی و استانداردهای مرتبط از هنگام ابداع فولادهای هدفیلد، تغییرات گوناگون در هنگام ترکیب شیمیای آن صورت گرفته است. برخی از این ترکیب‌ها به عنوان ابداع مورد ثبت قرار نگرفته‌اند، تنها ترکیب‌های محدود مورد استقبال واقع شدند و تکامل یافتند. تغییرات عمده عموماً‌ در میزان کربن و منگنز به همراه افزودن عناصر آلیاژی نظیر نیکل، مولیبدن، وانادیم، تیتانیم و بیسموت، یا بدون افزودن عناصر آلیاژبوده است. معروف‌ترین و مهم‌ترین طبقه بندی شیمیایی فولادهای هادفیلد، به وسیله ‌ASTM صورت گرفته است. این طبقه بندی تحت استاندارد ASTM AL28 ارایه شده است. معیار استانداردهامعتبر عبارتند از: JIS G5131 کربن BS- 3100 BW 10 افزایش استحکام تسلیم UNI 3160-83-GX 120 MnCr 1202 تاثیر ترکیب شیمیایی و عناصر مختلف بر خواص فولاد هادفیلد عنصر کربن عنصر کربن بر همه ویژگیهای فولاد هادفیلد تاثیر معین و مشخص دارد. این تاثیرات عبارتند از: افزایش درجه حرات Acm با افزایش میزان کربن، افزایش استحکام تسلیم، افزایش استحکام کششی تا محدوده معین از کربن و سپس کاهش آن با افزایش کربن، کاهش ازدیاد طول نسبی. عنصر منگنز منگنز تاثیر اندکی بر استحکام تسلیم دارد. منگنز تا 14 درصد استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی را افزایش و در بالاتر از آن کاهش می‌دهد. منگنز عامل پایدار کننده آستنیت است اما نمی‌تواند استحاله آستنیت را متوقف کند. عنصر سیلیسیم عنصر سیلیسیم به ندرت به عنوان عنصر آلیاژی به ترکیب فولادهای هادفیلد اضافه می شود، حضور آن عمدتاً به دلیل استفاده از این عنصر به عنوان اکسیژن زدا در فرایند تهیه ذوب است. عنصر سیلسیم تا حدود 2 درصد استحکام تسلیم فولاد هادفیلد را به مقدار کم افزایش می دهد. در بالاتر از 2.2 درصد کاهش سریع در استحکام و انعطاف پذیرحاصل میشود. فولادهای هادفیلد حاوی بیش از 2.3 درصد سیلیسیم قابلیت کار پذیر ندارند. عنصر فسفر میزان فسفر مجاز، مطابق استاندارد 0.07 Al 28، ASTM درصد است، ولی از سال 1960 که دستیابی به فرو منگنزهای حاوی مقادیر کم فسفر امکان پذیر شد، تولید کنندگان فولاد هادفیلد به کاهش فسفر و نگهدارآن در حد کمتر از 0.04 درصد اقدام کردند. اثرات فسفر عبارتند از: کاهش انعطاف پذیری به خصوص در پایین‌تر از درجه حرارت اتاق. در بالاتر از 0.06 درصد ضمن کاهش انعطاف پذیری، تمایل به پارگی گرم در درجه حرارت‌های بالا را افزایش می دهد. کاهش عنصر فسفر در حداقل ممکن، همواره و بخصوص در موارد که قطعات جوشکاری می‌شوند توصیه می‌گردد. میزان فسفر در الکترودهای جوشکای در فولادهای منگنزی، باید در پائین‌ترین حد باشد.