الأوستينيت: هل تعرف هيكله المعدني؟

تخيل معدنًا متعدد الاستخدامات لدرجة أن هيكله يمكن أن يحول خصائص الفولاذ. يلعب الأوستينيت، بتركيبته المكعبة الفريدة المتمركزة في الوجه، دورًا حاسمًا في علم المعادن. يتعمق هذا المقال في تكوين الأوستينيت وخصائصه وتطبيقاته، موضحًا كيف يؤثر سلوكه على كل شيء بدءًا من الصلابة وحتى مقاومة التآكل. اكتشف كيف تؤثر درجات حرارة التسخين، وعناصر السبائك، والنسيج الأصلي على تكوين الأوستينيت ونموه، مما يوفر رؤى حول تحسين الفولاذ لمختلف التطبيقات الصناعية. انضم إلينا لكشف الأسرار الكامنة وراء هذه المرحلة المعدنية الرائعة.

جدول المحتويات

الاسم باللغة الإنجليزية: أوستن؛ الاسم مأخوذ من: ويليام تشاندلر روبرتس-أوستن، عالم معادن بريطاني

رمز الرسالة أ، جـ

التعريف: محلول صلب يتكون من الكربون وعناصر كيميائية مختلفة في γ-Fe.

الميزات:

  • تكون حدود الحبيبات مستقيمة نسبيًا ومنتظمة المضلع;
  • المتبقي الأوستينيت في الفولاذ المروي يتوزع في الفراغ بين الإبر المارتنسيتية.

1. التركيب البلوري

يحتوي الأوستينيت (γ-Fe) على بنية مكعبة متمركزة الوجه مع حد أقصى للفراغ يبلغ 0.51 × 10-8سم، أصغر بقليل من نصف قطر ذرة الكربون، وبالتالي فإن قدرته على إذابة الكربون أكبر من قدرة α-Fe.

عند درجة حرارة 1148 ℃، يكون الحد الأقصى للذوبان محتوى الكربون من γ-Fe هو 2.11%.

مع انخفاض درجة الحرارة، تنخفض سعة الكربون المذاب تدريجيًا.

عند 727 درجة مئوية، يكون محتوى الكربون المذاب 0.771 تيرابايت 3 تيرابايت.

بنية مكعبة متمركزة الوجه

2. خواص الأوستينيت

الخواص الميكانيكية

(1) عائد منخفض القوة والصلابة

(2) مرونة وصلابة عالية

(3) قوة حرارية عالية

الممتلكات المادية

(1) حجم محدد صغير الحجم، والأداء البدني

(2) ضعف التوصيل الحراري

(3) معامل التمدد الخطي الكبير

(4) البارامغناطيسية

(أ) شبه المغناطيسية؛ (ب) المغناطيسية الحديدية

الترتيب التلقائي للعزوم المغناطيسية الذرية في منطقة صغيرة.

أداء التطبيق

(1) الأداء التطبيقي لتشكيل التشوه (1)

(2) مقاومة الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ للتآكل

(3) العنصر الحساس لأداة التوسيع

3. تكوين الأوستينيت

الشروط الديناميكية الحرارية لتكوين الأوستينيت: يوجد نقص في التبريد أو ارتفاع في درجة الحرارة T.

تنوي الأوستينيت

(أ) التنوي A- التنوي

تنوي الأوستينيت هو تحول طوري من نوع الانتشار.

يمكن أن تتشكل النواة على السطح البيني بين الفريت والأسمنت، والبرليت والأوستينيت.

من السهل أن تفي هذه الواجهات بشروط التقلبات الثلاثة لطاقة التنوي والتركيب والتركيز.

نمو نواة بلورة الأوستينيت البلورية

(ب) النمو

عند تسخينها إلى منطقة طور الأوستينيت، عند درجة حرارة عالية، تنتشر ذرات الكربون بسرعة، ويمكن أن تنتشر ذرات الحديد وذرات الاستبدال بالكامل، ويمكن إجراء كل من الانتشار البيني وحماية الجسم.

لذلك، فإن تكوين الأوستينيت هو تحول طوري من نوع الانتشار.

ذوبان الكربيد المجرد

(ج) ذوبان الحديد والصلب المتبقي

بعد اختفاء الفريت، عندما يتم الاحتفاظ بالفريت أو تسخينه عند درجة حرارة t1، يذوب الأسمنت المتبقي باستمرار في الأوستينيت مع استمرار انتشار الكربون في الأوستينيت.

تجانس تركيبة الأوستينيت

(د) التجانس

عندما ينفصل الأسمنتيت تمامًا إلى أوستينيت، لا يزال تركيز الكربون في الأوستينيت غير متساوٍ.

ولا يمكن الحصول على الأوستينيت بتركيبة موحدة إلا بعد فترة طويلة من الحفظ الحراري أو التسخين المستمر، واستمرار انتشار ذرات الكربون بالكامل.

ملاحظة: هناك بعض الاختلافات في عملية تنوي الأوستينيت لمختلف أنواع الفولاذ.

بالإضافة إلى العملية الأساسية لتكوين الأوستينيت، هناك أيضًا انحلال طور ما قبل الإيكتويد وانحلال كربيد السبائك في عملية تكوين الأوستينيت للصلب ناقص الإيكتويد والصلب فائق الإيكتويد و سبائك الصلب.

4. عرض حدود حبيبات الأوستينيت الأصلية

يؤثر حجم حبيبات الأوستينيت الأصلية تأثيرًا كبيرًا على الخواص الميكانيكية والخصائص التكنولوجية للمواد المعدنية.

تركيبة الكاشف

50 مل من الماء المقطر و2-3 جم من حمض البيكريك و1-2 قطرة من المنظف.

المسائل التي تحتاج إلى اهتمام

سخن الكاشف المحضر إلى حوالي 60 درجة مئوية، ثم ضع العينة في التآكل لمدة 10-15 دقيقة.

في هذا الوقت، أصبح سطح العينة أسود.

أخرج الطبقة السوداء الموجودة على سطح العينة وامسحها بقطعة قطن مزيلة للشحوم حتى يصبح لونها رماديًا، ثم جففها للملاحظة.

إذا كان التآكل سطحيًا جدًا، يمكن مواصلة التآكل؛ إذا كان التآكل عميقًا جدًا، قم بتلميعه برفق.

ملحوظة: بالنسبة لبعض العينات التي يصعب عرض حدود حبيبات الأوستينيت الأصلية، يلزم إجراء صقل بالتآكل وإعادة التآكل وإعادة الصقل وتكرار ذلك عدة مرات.

يكون زمن التآكل والتلميع أقصر من زمن التآكل والتلميع في كل مرة حتى يصبح مرضيًا.

الحدود الحبيبية للأوستينيت الأصلي في 40Cr الحالة المروية

5. العوامل المؤثرة على معدل تكوين الأوستينيت

درجة حرارة التدفئة

مع زيادة درجة حرارة التسخين، يتسارع معدل انتشار الذرات بسرعة، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التصلب وتقصير زمن التشكيل.

سرعة التسخين

كلما زادت سرعة التسخين، أصبحت فترة الحضانة أقصر. وينتج عن ذلك أيضًا زيادة في درجة الحرارة التي يبدأ عندها تحول الأوستينيت ودرجة الحرارة التي ينتهي عندها التحول. وعلاوة على ذلك، فإنه يقلل من مقدار الوقت اللازم لاكتمال التحول.

عنصر السبائك

الكوبالت والنيكل لهما تأثير على تسريع عملية الأوستنيت، في حين أن الكروم والموليبدينوم والفاناديوم لهما تأثير على إبطاء عملية الأوستنيت. من ناحية أخرى، ليس للسيليكون والألومنيوم والمنجنيز أي تأثير على عملية تبييض الأوستينيت عناصر السبائك.

وتجدر الإشارة إلى أن سرعة انتشار عناصر السبائك أبطأ بكثير مقارنةً بسرعة انتشار الكربون. ونتيجة لذلك، عادةً ما تكون درجة حرارة التسخين للمعالجة الحرارية لسبائك الفولاذ أعلى، كما أن وقت التثبيت أطول.

منديل أصلي

عندما يكون الأسمنتيت في البنية الأصلية في شكل قشور، تكون سرعة تكوين الأوستينيت أسرع. بالإضافة إلى ذلك، كلما كانت المسافات بين جزيئات الأسمنتيت أصغر، كانت سرعة التحول أسرع.

تحتوي حبة الأوستينيت الأصلية أيضًا على تدرج أكبر لتركيز الكربون، مما يؤدي إلى معدل نمو أسرع للحبيبات.

وعلاوة على ذلك، يحتوي البرليت الحبيبي الملدن الكروي على عدد أقل من واجهات الطور، مما يجعل عملية التصلب الأسرع بين الجميع.

6. العوامل المؤثرة على نمو حبيبات الأوستينيت

التركيب الكيميائي

① ضمن نطاق معين من محتوى الكربون، تؤدي الزيادة في محتوى الكربون في الأوستينيت إلى زيادة ميل نمو الحبيبات. ومع ذلك، إذا تجاوز محتوى الكربون مستوى معين، فسيتم إعاقة نمو حبيبات الأوستينيت.

② إضافة عناصر مثل تيتانيوموالفاناديوم والنيوبيوم والنيوبيوم والزركونيوم والألومنيوم إلى الفولاذ يمكن أن يؤدي إلى إنتاج فولاذ دقيق الحبيبات. ويرجع ذلك إلى أن الكربيدات والأكاسيد والنتريدات مشتتة على طول حدود الحبيبات مما قد يثبط نمو الحبيبات. ومن ناحية أخرى، يؤثر المنجنيز والفوسفور على تعزيز نمو الحبيبات.

③ يمكن للعناصر التي تشكّل الكربيدات القوية، عندما تنتشر في الأوستينيت، أن تعيق نمو حبيبات الأوستينيت. من ناحية أخرى، فإن العناصر غير المكونة للكربيدات مثل السيليكون والنيتروجين لها تأثير ضئيل على نمو حبيبات الأوستينيت.

درجة حرارة التدفئة

يرتبط نمو حبيبات الأوستينيت ارتباطًا وثيقًا بالانتشار الذري في نظام درجة حرارة التسخين. ونتيجة لذلك، كلما ارتفعت درجة الحرارة أو كلما طال وقت الثبات عند درجة حرارة معينة، أصبحت حبيبات الأوستينيت أكثر خشونة.

سرعة التسخين

كلما زادت سرعة التسخين، زادت الحرارة الفائقة، وزادت درجة حرارة التكوين الفعلية للأوستنيت. وينتج عن ذلك زيادة في معدل التنوين، وهو أكبر من معدل النمو ويجعل حبيبات الأوستينيت أدق.

في عملية التصنيع، غالبًا ما يتم استخدام التسخين السريع والحفاظ على الحرارة على المدى القصير للحصول على هياكل حبيبات فائقة الدقة.

التنظيم الأصلي

كقاعدة عامة، كلما كانت البنية الأصلية للصلب أدق، كلما زاد تشتت الكربيدات، مما يؤدي إلى بنية حبيبات أدق من الأوستينيت.

لا تنس أن المشاركة تعني الاهتمام! : )
شين
المؤلف

شين

مؤسس MachineMFG

بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.

قد يعجبك أيضاً
اخترناها لك فقط من أجلك. تابع القراءة وتعرف على المزيد!

حاسبة وزن الأوزميوم (أونلاين ومجاني)

هل تساءلت يومًا ما مدى ثقل الأوزميوم، وهو العنصر الأكثر كثافة في الطبيعة؟ تستكشف هذه المقالة حاسبة وزن الأوزميوم المصممة لمساعدتك على تحديد وزن الأوزميوم بدقة...

12 نوعاً من البرونز يجب أن تعرفها

هل تساءلت يوماً ما الذي يجعل البرونز مميزاً ومتعدد الاستخدامات؟ تستكشف هذه المقالة عالم البرونز الرائع، وهو سبيكة مصنوعة أساساً من النحاس الممزوج بعناصر مثل القصدير والقصدير...

حاسبة وزن الرصاص (أونلاين ومجاني)

هل تساءلت يومًا عن كيفية قياس وزن الرصاص بدقة لمشروعك القادم؟ تكشف هذه المقالة عن رؤى الخبراء ونصائح عملية حول استخدام حاسبة وزن الرصاص. اكتشف طريقة...

فك شفرة الفولاذ المقاوم للصدأ درجة 022Cr19Ni10

ما الذي يجعل درجة الفولاذ المقاوم للصدأ 022Cr19Ni10 مميزة؟ تشتهر هذه السبيكة متعددة الاستخدامات بمحتواها المنخفض من الكربون ومقاومتها العالية للتآكل، وهي سبيكة مهمة في مختلف الصناعات. تتناول هذه المقالة...
الماكينةMFG
ارتقِ بعملك إلى المستوى التالي
اشترك في نشرتنا الإخبارية
آخر الأخبار والمقالات والمصادر التي يتم إرسالها إلى صندوق الوارد الخاص بك أسبوعياً.

اتصل بنا

سيصلك ردنا خلال 24 ساعة.