جستجو در تالارهای گفتگو

The different microscopic constituents of iron and steels are as follows: 1. Ferrite: [TABLE=align: center] [TR] [TD=align: left][/TD] [/TR] [TR] [TD=align: left]Ferrite Structure[/TD] [/TR] [/TABLE] The pure iron grains or crystals are probably called ferrite. Pure iron means carbon-free iron. It is soft and ductile. Cooling rapidly cannot from a bright red heat at a rapid rate. Low carbon steel and sought iron consists chiefly of ferrite. Low carbon steel examined under the microscope will be observed to contain regions of ferrite and regions of Pearlite. Alpha iron is pure ferrite. The soft and ductile crystals of ferrite are just opposite of iron carbide (Cementite fe3C) which are extremely hard and brittle. 2. Cementite: [TABLE=align: center] [TR] [TD=align: left][/TD] [/TR] [TR] [TD=align: left]Cementite Structure[/TD] [/TR] [/TABLE] It is carbide of iron (Fe3C). it is extremely hard. It increases generally with the proportion of carbon content. The hardness and brittleness of cast iron is believed to be due to the presence of the cementite. It is magnetic below 2.50°C. Its presence in iron and steel increases hardness but decreases tensile strength. Its composition by weight is 14 parts of iron and one part are carbon or 93.45% iron and 6.55% carbon. Its tensile strength is below 3.50 kgf/cm2. It occurs in steel which has cooled slowly from a high temperature as a constituent of pearlite. The carbon is almost completely combined with a definite amount of iron to form carbide of iron. 3. Pearlite: [TABLE=align: center] [TR] [TD=align: left][/TD] [/TR] [TR] [TD=align: left]Pearlite Structure[/TD] [/TR] [/TABLE] It is a mixture of about 87.5% ferrite and 12.5% cementite. It occurs particularly in medium and low carbon steels in the form of fine lamellae which are usually curved and inter-stratified with those of ferrite. The name pearlite is derived from the fact that it shows oblique lighting, under the microscope the rainbow color of the mother of pearl when the etching process has removed a part of surrounding softer ferrite. Soft steels contain ferrite and pearlite. The hardness increases with the proportion of cementite. During the process of cooling a slow rate from a red heat cementie forms a mechanical mixture with ferrite, and appears under high magnificatioin as alternate layers of cementite and ferrite. This constituents is called pearlite. Slow cooling produced coarse pearlite and quicker cooling finer pearlite. The carbon content of pearlite is in the plain carbon steel is 0.85%. pearlite possess a tensile strength in the vicinity and ductile, whilst ferrite is weak soft and ductile. 4. Martensite: [TABLE=align: center] [TR] [TD=align: left][/TD] [/TR] [TR] [TD=align: left]Martensite Structure[/TD] [/TR] [/TABLE] It is the chief constituent of hardened steel. It is of fibrous or needle like structure. It is very hard and consists of iron with carbon in varying proportion up to about 2%. When it contains iron and 0.9% carbon it is termed as hardened site, which corresponds in composition to that of pearlite or martensite with carbon. Martensite is not as tough as austenite. Marten site, generally regarded as a solid solution of carbon or carbide in alpha ferrite, is the chief and characteristic constituent of hardened steel when cooled rapidly from temperature above the critical range of the transition constituent’s austenite to sorbite. Marten site is the hardest and also the most brittle, with little ductility. 5. Austenite: [TABLE=align: center] [TR] [TD=align: left][/TD] [/TR] [TR] [TD=align: left]Austenite Structure[/TD] [/TR] [/TABLE] Austenite is the solid solution of carbon or iron carbide (Fe3C) in gamma iron. When carbon steel I heated, particularly no change in the constituents occur during the heating until a temperature corresponding to the lower critical Ac1 is reached this is at about 724°C to 727°C. Here there is a complete change in the nature and structure of the pearlite, and it is known under the general term solid solution usually called “Austenite”. As the temperature is raised from the lower critical Ac1 to the upper critical Ac2, which ends at about 852°C to 854°C , the least remaining excess of ferrite or cementite depending on whether it is a low or high carbon steel, will be absorbed by the austenite, so that above the upper critical range. Ac2 the steel is composed entirely of solid solution the austenite. Austenite is hard and non-magnetic.

سمانتیت (Cementite): حدس زدن این مورد شاید آسان باشد. این لغت برگرفته از کلمه Cement در زبان انگلیسی به معنای ماده ای است که مواد مختلف را به هم می چسباند، می باشد. در سال 1855 Osmond و Werth 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 Osmond کاربید تشکیل شده را از لغت فرانسوی Ciment نامگذاری کرد. این فاز در زبان آلمانی با Zementit و در انگلیسی با Cementite نشان داده می شود. فریت (Ferrite): Ferrum ریشه لاتین برای بیشتر لغات جدید ساخته شده در خصوص آهن و ترکیبات آن می باشد که احتمالا ریشه سامی دارد.آستنیت (Austenite): این فاز به یادبود Sir William Chandler Roberts-Austen متالورژیست انگلیسی تبار(1843-1902) نامگذاری شده است. Robert-Austen اولین کسی بود که دیاگرام اولیه آهن – کربن را در سال 1897 (شکل زیر) و فرم نهایی آن را در سال 1899 منتشر کرد. او همچنین اولین دانشمندی است که اندازه گیری کمی (Quantitative ) نفوذ در حالت جامد (طلا در مس ) را با توجه به قوانین نفوذ فیک انجام داد. پرلیت(Pearlite): برگرفته از ظاهر درخشنده مروارید شکل (Pearl) و رنگین کمانی این فاز می باشد.علت اینکه ساختار این فاز به صورت مروارید این است که تیغه های تشکیل شده با داشتن خاصیت انعکاس نور متفاوت به علت جهت گیری مختلف، تشکیل کریستال های متفاوت نوری می دهند. لدبوریت (Ledeburite): نامگذاری شده به افتخار Adolf Ledebur (1837- 1916). Ledebur اولین پروفسوری بود که در سال 1882 مخلوط کریستالی آهن کربن را کشف نمود. مارتنزیت (Martensite): به افتخار Adolf Martens(1850-1914) نامگذاری شده است. وی کارش را در آزمایشگاه مکانیکی رویال در برلین به عنوان مهندس شروع نمود. امروزه یک جایزه مشهور به نام او اهدا می شود. بینیت (bainite): این فاز به یادبود E.C. Bain شیمیدان آمریکایی نامگذاری شده است. تاریخچه آستمپرینگ به سال 1930 بر می گردد، زمانی که Grossman و Bain 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. نتیجه تحقیقات آنها چیزی است که ما امروزه به عنوان دیاگرامهای استحاله همدما (Isothermal Transformation Diagram) می شناسیم. Grossman و Bain 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 (Ms) و پایین تر از دمای تشکیل پرلیت بود. در فولادها این ساختار شکل ساختارهای سوزنی (بشقابی) با ظاهری پر مانند را داراست. تحقیقات X ray نشان داد که بینیت شامل فریت و کاربید فلزی است

معرفی فولادهای ساده کربنی، فازها و ریز ساختار .

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

Cementite has an orthorhombic lattice with approximate parameters 0.45165, 0.50837 and 0.67297 nm. There are twelve iron atoms and four carbon atoms per unit cell, corresponding to the formula Fe3C This figure shows the crystal structure of cementite. The purple atoms represent carbon. Each carbon atom is surronded by eight iron atoms. Each iron atom is connected to three carbon atoms. These connections are not obvious from this figure since only the atoms within the unit cell are illustrated This figure shows the coordination polyhedron, in which eight iron atoms surround a carbon atom. The polyhedron consists of a square base and eight triangles The polyhedra are connected at their corners and edges. This image is created using the Crystalmaker library

توجه : برداشت از مطالب این تاپیک تنها با ذکر منبع آن مجاز می باشد. ( [Hidden Content] ) نمودار تعادلی آهن و کربن