التبريد يؤثر بشكل كبير على بنية الصلب وخواصه الميكانيكية. بالتحكم في سرعة التبريد ودرجة الحرارة، يمكن تحقيق خصائص معينة مثل الصلابة، الليونة، والمتانة، حسب التطبيقات المطلوبة.
التحول الذي يحدث أثناء تبريد الصلب هو التفكك اليوتكتويدي للاوستنيت وتحوله الي خليط من الفريت والسيمنتيت ویعبر عن كینتیكا التحول الیوتكتویدى بواسطة المنحنيين المتشابهين لحرف C الموضحين في الرسم الاتي :
فى الرسم البیانى للتحول الأیزوثرمى للأوستنیت التغیرات التى تحدث فى الخواص الفیزیائیة للصلب أثناء التحول الیوتكتویدى للأوستنیت فى أثناء التحول الیوتكتویدى للأوستنیت ، یزداد الحجم النوعى وتقل المقاومة الكھربائیة ،
وینتقل الصلب من الحالة البارامغناطیسیة الى حالة الفرومغناطیسیة (المغناطیسیة الحدیدیة -.(ferromagnetic)
الطرق المستعملة فى تعیین زمن بدایة التحول ونھایة التحول
تعتمد الطرق المستعملة فى تعیین زمن بدایة التحول ونھایة التحول على دراسة التغیرات التى
تحدث فى ھذه الخواص الفیزیائیة ، وھذه الطرق ھى:
(Dilatometric) الطریقة التمددیة *
* الطریقة الكھربائیة
* الطریقة المغناطیسیة
وبواسطة الطریقة المغناطیسیة یمكن ان نعین كمیا درجة تحول الاوستنیت فى ایة لحظة من
لحظات الابقاء الأیزوثرمى ، وذلك لأن شدة تمغنط عینة الصلب تتناسب مع كمیة الفیریت
الفرومغناطیسى (مع العلم بأن الاوستنیت بارامغناطیسى).
التوازن الثرمودینامیكى المستقر للأوستنیت
عند درجة حرارة ٧٢٣ ° یكون الأوستنیت فى توازن ثرمودینامیكى مستقر مع خلیط الفریت
والسمنتیت. ولكى یبدأ الأوستنیت فى التفكك یجب أن نفرط فى تبریده حتى درجة حرارة أقل
.° من ٧٢٣
المرحلة الكامنة
المرحلة الكامنة ھى تلك الفترة الزمنیة أثناء عملیة التبرید (ابتداء من المحور الرأسى حتى
الأیسر - كما في الشكل ) التى لایمكن خلالھا ملاحظة وجود نواتج تفكك للأوستنیت C المنحنى
بالطرق العادیة.
ماھى أقل حالة من الاستقرار للأوستنیت أثناء التبرید ؟
یكون الأوستنیت المفرط فى التبرید فى أقل حالة من الاستقرار عند درجة الحرارة القریبة من
٥٥٠ ° - فعند درجات الحرارة ھذه تصل سرعة نشوء الیوتكتوید وسرعة نموه الى قیمتیھما
.القصوى
الرسم البياني الأيزوثرمي للأوستنيت في الصلب اليوتكتويدي :
(Isothermal Transformation Diagram أو TTT Diagram - Time Temperature Transformation) هو أداة هامة لفهم التحولات الطورية في الصلب اليوتكتويدي عند درجات حرارة مختلفة وثابتة.
هذا الرسم البياني يوضح كيف تتحول بنية الأوستنيت (Austenite) عند تبريده بشكل متساوي درجة الحرارة إلى أطوار أخرى مثل البرليت (Pearlite) أو المارتنسيت (Martensite) وغيرها.
ما هو تأثير التبريد؟
** عند تبريد الصلب، تحدث تحولات طورية مختلفة تؤثر على خواصه الميكانيكية والبنيوية.
تعتمد هذه التحولات على سرعة التبريد ودرجة الحرارة التي يتم التبريد عندها.
فيما يلي شرح لأهم التحولات التي تحدث عند تبريد الصلب:
1. تحول الأوستنيت إلى البرليت (Austenite to Pearlite Transformation):
- يحدث هذا التحول عندما يتم تبريد الصلب تدريجيًا وببطء من درجة حرارة الأوستنيت إلى درجة حرارة أقل (عادة بين 723 و550 درجة مئوية).
- البرليت هو خليط من الفريت (Ferrite) والسمنتيت (Cementite)، حيث يتكون من طبقات متناوبة من الفريت الناعم والسمنتيت القاسي.
- البرليت يتميز بمزيج جيد من الليونة والصلابة ويعتبر توازنًا بين الصلابة والمطيلية في الصلب.
2. تحول الأوستنيت إلى البينيت (Austenite to Bainite Transformation):
- يحدث البينيت عند التبريد بسرعة معتدلة إلى درجات حرارة متوسطة (حوالي 550 إلى 300 درجة مئوية).
- البينيت له بنية مختلفة عن البرليت وهو أكثر صلابة منه وأقوى، ولكنه يتمتع بمرونة أقل.
- يتشكل البينيت على شكل "بذور" طويلة ورقيقة من الفريت مع كربيدات مغمورة داخلها.
3. تحول الأوستنيت إلى المارتنسيت (Austenite to Martensite Transformation):
- المارتنسيت يتكون عند تبريد الأوستنيت بسرعة كبيرة جدًا (تبريد سريع أو تبريد مفاجئ)، وعادة إلى درجات حرارة أقل من 200 درجة مئوية.
- المارتنسيت هو طور قاسٍ جدًا ولكنه هش، وهو ناتج عن التحول التذرعي للأوستنيت بسبب التبريد السريع.
- المارتنسيت له بنية بلورية تشوهية (تتحول إلى بنية BCT - مكعب مركز الجسم المتشوه).
- يستخدم المارتنسيت في التطبيقات التي تتطلب صلابة عالية، مثل الشفرات وأدوات القطع.
4. تحول الأوستنيت إلى السمنتيت (Austenite to Cementite):
- عند التبريد البطيء جدًا، قد تتحلل الأوستنيت إلى سمنتيت وفريت، ويظهر السمنتيت كمرحلة ثانوية، وهو مركب كربيد الحديد (Fe₃C).
- السمنتيت يتميز بالصلابة الشديدة ولكنه هش للغاية.
5. التحول إلى مزيج من الأطوار (Mixed Phases Transformation):
- في حالات التبريد المعتدل، قد يحدث تحول جزئي إلى عدة أطوار مثل البرليت والمارتنسيت أو البرليت والبينيت.
- هذا المزيج يمكن أن يؤثر على خواص الصلب بطريقة تختلف عن الأطوار الفردية.
6. تحول الطور اليوتكتويدي (Eutectoid Transformation):
- في الصلب اليوتكتويدي (0.8% كربون)، عند درجة حرارة حوالي 723 درجة مئوية، يتحول الأوستنيت بالكامل إلى البرليت إذا تم التبريد ببطء.
- هذا التحول يحدث عند التركيب الكيميائي المثالي للصلب، وهو يعكس تحولًا كاملًا من بنية أوستنيتية إلى برليت.
ما الغرض من التبريد؟
. التلدين او التخمير (Annealing):
- في هذه العملية، يتم تبريد الصلب ببطء جدا (في الهواء أو في الفرن) من درجة حرارة الأوستنيت بهدف الحصول على بنية أكثر استقرارًا، مثل الفريت أو البرليت.
- التلدين يهدف إلى تحسين الليونة وتقليل الإجهادات الداخلية في الصلب.
. تحول المارتنسيت المعاد تسخينه (Tempered Martensite):
- بعد تكوين المارتنسيت، يمكن تسخينه (تخفيفه) إلى درجة حرارة معينة ثم تبريده مرة أخرى ببطء لتحسين الليونة.
- هذا التحول يُعرف بـ "التخمير" (Tempering)، ويهدف إلى إزالة الهشاشة من المارتنسيت وزيادة المطيلية مع الحفاظ على جزء من صلابته.
كیفیة الحصول علي بنیة مجھریة صغیرة الحجم
للحصول على بنیة مجھریة صغیرة الحجم یجب توافر الشروط التالیة :
دقة حجم حبیبات الأوستنیت -
وجود تضمنات لدقائق غیر ذائبة -
عدم تجانس المحلول الصلب - جاما -
وجود ترسیبات دقیقة من الكربیدات او النیتریدات تعوق نمو الحبیبات -
- زیادة سرعة التیرید
تختلف آلیة وطبیعة البنیان المیكروسكوبى الناتج عند تحول الأوستنیت فى أعلى انحناء المنحنىC.
تعليقات
إرسال تعليق
اترك أثرا من تعليقاتك الرائعة قبل مغادرة الصفحة