دانلود مقاله فولاد

فولاد آلیاژی است از آهن و کربن ماه اصلی فولاد آهن است.

فلزی سفید نقره ای و کم تنش که مالیبل و داکتیل است و تقریبا نرم .

اما کربن این خصوصیبات را تغییر می دهد.

اضافه کردن مقدار خیلی جزئی از کربن به آهن آن را به فولاد تغییر می دهد.

آلیاژی سخت و خشن و قوی و شکل پذیر.

بیشتر از ابزارها و تجهیزات ساختمانی فولادی برای هزاران سال استفاده می کرده است.

بشر اولیه بطوریکه می دانیم و حتی کشف کرد که گرم کردن ابزارهای آهنی در آتش کیفیت آن را بالای برآنها را لخت و قابل خمیدگی می کند.

و اگر زغال سنگ هم وجود داشته باشد.

فلز حتی لخت تر از قبل از آتش بیرون می آید.

عملیات حرارتی هزاران سال عمر دارد در حالیکه علم عملیات حرارتی عمری بیش از 100 سال ندارد.

و اما عملیات حرارتی فلزات هم علم است و هم هنر.

با کنترل زمان و درجه حرارت ما می توانیم فولاد را سخت و شکننده سازیم مثل این و یا نرم و قابل خمیدگی مثل این ما می توانیم با عملیاتمان به فولاد هر خصوصیتی که می خواهیم بدهیم .

تفاوت زیادی بین فولادهای کربنی و آنچه که ما به فولادهای آلیاژی فولادهای زنگ نزن و فولادهای ابزار است وجود دارد.

اینها تماما انواع مختلفی از فولاد هستند موضوعات.

پایه ای عملیات حرارتی ممکن است چیزهایی باشد مشابه آنها به صورت متفاوتی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند.

حال ما قصد مطالعه تنها یکی از فولادها را داریم.

فولادهای ساده کربنی این ساده ترین نوع فولاد است.

مخلوطی 2 عنصر پایه آهن و کربن برای تولید فولاد کربن در مقادیر بسیار کمی اضافه می شود چیزی کمتر از 1% اضافه کردن حدود 15/1 درصد کربن خواص فولاد به شکل عجیبی تغییر می دهد.

سیستم کد بندی S/A
فولادهای کربنی بسته به مقدار کربن در درجات مختلفی موجود می باشند.

بنابراین انواع زیادی از فولادهای موجود اند و تعدادی از سیستمها برای شناسایی انواع فولادهای کربنی برای شناسایی مواد و عناصری که ممکن است با آنها آلیاژ شوند به کار گرفته می شوند.

سیستمی که گسترده ترین استفاده را دارد سیستم شماره گداری S/ A می باشد.

S/ A آهن و فولاد آمریکا می باشد.

سیستم S/ A از 4 عدد و گاهی 5 مد ساخته شده است.

این اعداد هر دو فلز پایه و بیشتر اوقات درصد تقریبی عنصر اصلی در مخلوط را مشخص می کند.

در این حالت 2 مداول نشانگر فلز پایه هستند ، 10 نشانگر فولاد کربنی است.

10 همچنین نشاندهنده تعدادی عناصر گریز در فولاد هستند مثل توگرد ، فسفر ، منگنز ، سیلسیم که همچنین ممکن است در مقادیر کنترل شده ای باشندو اما تمامی تمرکز پای این است که IU نشانگر فولاد ساده کربنی است که از آهن و مقدار معینی کربن تشکیل شده است.

2 رقم باقیمانده در سیستم مصرف AU درصد کربن در فولاد را در 100 برای آن معین می کند.

آنها با توجه به این برای S/ A که می دانیم یک فولاد کربنی است و 10 بیانگر این است و 40 مقدار کربن در فولاد را می گوید حتی 0.40 درصد و آن یعنی مقدار خیلی اندکی اما همانطور که خواهیم دید مقدار خیلی اندکی از کربن تمامی چیزی است که ، احتیاج داریم برای ساختن فولادهای بسیار متفاوتی و هر کدام با مشخصات مختلف فولاد کم کربن 1010 در شرایط نرم و برای کارهایی که راکسیتیلیه بالا احتیاج است استفاده می شود.

فلزات ارزان برای درهای اتونیل معمولا از فولا 1010 بهره می گیرند.

مقایسه فولاد متوسط کربن 1050 خیلی محکم است وقتی که سخت سازی تمیر شود.

فولاد 1050 در بخشهای ساختاری اتومبیل مانند اکسل و شافت و تورج های سنگین پر مصرف استفاده می شود.

فولاد پر کربن 1080 می توان سخت کاری و بعد از آن تمیر یا شود برای رسیدن به استحکام خیلی بالا و این فولادی است که خیلی از فنرها برای آن ساخته شود مثل لخت خواب و فنر اتومبیل کامیون.

در محتوای کربن فولاد هم همچنین محدودیتهایی وجود دارد.

فولادهای کاربردی تا حدود 15% کربن دارند و بیشتر از %15 مقدار کربن اضافی در فولاد است.

و آن را به سمت چدن می برد.

آلیاژی با آهن بالا ، کربن ، سیلیکیون چدن ها دارای خواص مختلفی هستند.

معمولا به عنوان فولاد کربنی شناخته نمی شوند.

اگر ما می توانستیم اتمهای دوران یک قطعه فولاد را ببینیم ما چیزی شبیه این را می دیدیم.

میلیاردها اتم آهن درون قطعه و احتمالا مقدار خیلی جزئی و اتمهای کربن فولاد کربنی های بیشترین مقدار استفاده در جدولهایی به وسیله درهای S/ A لیت شده اند.

این مخلوط فلزی شیمیایی آهن و کربن را نشان دهند.

توجه داشته باشید که این جدول و همچنین نشاندهنده در حد منیزیم در فولاد است.

MN علامت شیمیایی عنصر منیزیم می باشد و C علامت شیمیایی کربن تعدادی از این عناصر اضافی از فولاد وجود دارند.

ما آنها را یا عناصر باقیمانده می نامیم.

خیلی کوچکتر از آنکه در جدول ترکیب شیمیایی عنوان شوند.

با افعال عناصری مثل کردم ، نیکل مولیبدن و کربن بعضی اوقات از طریق ضایعات به مذاب ، یا محصول ما می رسند و نهایتا راهی به فولاد نهایی یا در مراحل نهایی می یابد.

و حتی اگرچه در جدول ترکیبات شیمیایی قرار نگرفته اند این عناصر رسوبی می توانند در فولاد کربنی اختلاف ایجاد کنند.

زمانیکه قصد این عناصر اضافه شوند.

به آنها عناصر آلیاژی می گوییم و زمانیکه مقداری این عناصر به صورت کافی زیاد شود فولا دیگر به عنوان فولاد کربنی طبقه بندی نمی شود.

به عنوان عملیات حرارتی می کنند ، خیلی مهم است که ما با عناصر رسوبی و آلیاژی آشنا شویم.

چون آنها می توانند نقش مهمی در خصوصیات فلز ایفا کنند.

به عنوان مثال بعضی از درجات فولا به عنوان فولادهای کربنی درجه بندی می شوند.

اما در طبقه فولادهای با قابلیت ماشینکاری قرار می گیرند.

چون نسبتا دارای مقادیر زیادی گوگرد هستند و کد S/ A آنها سری 1100 است که اغلب با 11 و 2 تا x نشان داده می شود.

×× فولاد کربنی با قابلیت ماشینکاری با گوگرد و فسفر در S/ A به صورت ×× 12 طبقه بندی می شود.

بعضی اوقات مقدار کمی سرب هم برای خواص ماشینکاری به آن اضافه می شود که در این صورت حرف L در بین رقم اول کد S/ A و 2 رقم آخر آن اضافه می شود.

پس 12l14 یک فولاد با قابلیت ماشینکاری به علاوه فسفر و گوگرد خواهد بود.

که 12 مصرف آن است و مقدار کمی که با L نمایش داده شده و 14/.

کربن.

متغییر دیگر در فولاد کربنی ، افزودن مقدار کمی از بور است و معمولا کمتر از 003/.% بور ممکن است به فولاد اضافه می شود.

اما حتی این مقدار کم از بور و بعضی اوقات حتی کمتر از آن ، کاملا کافی است برای شامل شدن در کد S/ A.

10B21 یک فولاد کربنی است با برد 21/.% کربن وقتی در کد AU ، B را می بینیم ما می دانیم که عملیات حرارتی و کونیچ روی این فولاد با همان کار در فولاد ساده کربنی متفاوت خواهد بود.

خوب ، برای کد گذاری فولادهای کربنی خیلی زیر گفتیم.

حالا صورت مختصر سیستمهای کد گذاری مورد استفاده برای شناسایی فلزات و آلیاژها را سرور می کنیم .و چیز مهم برای بخاطر داشتن اینها هستند که در کد گذاری S/ A 2 رقم اول نشانه فلز پایه است که 10 برای فولاد کربنی است دو رقم آخر نشانه در مقدار کربن فولاد ضربدر در درصد می باشد.

کریستالهای فلزی برای فهمیدن اینکه طی عملیات حرارتی چه اتفاقاتی می افتد ، باید آنچه که طی پروسه گرم کردن و سرد کردن روی فلز اتفاق می افتد را به تصویر بکشیم.

این تغییرات این مخلوط آهن و کربن ایجاد می شوند.

درون هر اتم جداگانه در مولکول اتفاق می افتد.

اتمهای آهن برای شکل دادن کریستال آن در طراحی خیلی ساده چیده شده اند.

تمامی فلزات ساختاری کریستالی دارند.

کریستالهای فلزی خیلی مشابه به شبکه سنگ و بقیه سنگهای متنوع هستند.

اما برای دیدن ساختاری کریستالی دارند.

کریستالهای آهن ، ما باید یک نمونه فلزی را بررسی کنیم و با میکروسکوپ متالوژیکی سطح آن را ببینیم فلز را از سطح مقطع آن می بریم و پرداخت می کنیم اما به لایه ای صاف برسیم ، همچنین آنرا پوشش می کنیم با اسید اوج می می توانیم تا مرز دانه بین هر کریستال زیر میکروسکوپ کاملا واضح شود.

هر کریستال جداگانه در نظر دانه نامیده می شود.

اندازه دانه ها متفیر است چدن آنها هنگام بریده شدن در جهاتت مختلفی می چرخند کم می شود.

سایه بین دانه ها همچنین متفاوت است چون کریستال درجات مختلفی رشد می کند.

و نور را درجات و با زاویه های مختلف و با طول مهرج های مختلفی منعکس می کنند.

شکل آنها هم همچنین نامنظم ولی قاعده است چون آنها شکل گیری هم برخورد می کرده اند.

زمانیکه میکروسکوپ متالوژیکی یکی اختراع شد دانشمندان چیز زیادی درباره ساختار فلزات نمی دانستند.

مرزهای بین دانه های فولادهای پر کربن به نظر می رسیدند که نقش چسب یا سیمان را ایفا می کنند و کریستالها را کنار هم نگه می دارند.

آنها این ماده جدید را سمنیت نامیدند و حالا ما می دانیم که سمنیت ترکیبی از آهن و کربن است که همچنین به عنوان کاربید آهن شناخته می شود که حین سرد شدن فولاد شکل می گیرد.

فرمول شیمیایی کابیت آهن Fe3 است.

هر دانه یا کریستال از یک فلز ، از میلیاردها اتم تشکیل شده برای دیدن اتمها نمونه نباید بیش از 30 میلیون برابر بزرگ نمایی شود که کار خیلی مشکلی است.

پس ما باید هر اتم آهن را و رسم کنیم و ساختار آنها را طی تغییرات دما در طول پروسه عملیات حرارتی به تصویر بکشیم این شبکه کریستالی به هم پیوسته آهن دارای بزرگنمایی یک میلیون برابر است.

اتمها بصورت فشرده بسته بندی شده اند ولی بصورت منظمی بسته بندی نشده اند.

اتمهای آهن دمای فلز در ساختاری بسیار مشخصی حل و چیده شده اند.

دمای 1800 درجه کار نهایت تقریبا بیشترین دمایی است که ما توانسته ایم فولاد کربنی را در آن تحت عملیات حرارتی قرار دهیم .

در این دما فلز هنوز جامد است اما اتمها هنوز برای شکل دادن یک طرح مشخص در کریستال در تحرکند .

این چیدمان آهن را هر کدام از 8 گوشه مکعب نگه می دارد و در هر سطح مکعب با اتمهای آهن می پوشانند.

این ساختار مکعب با سطوح مرکز دار نام دارد.

این ساختار کریستالی تنها موقعی وجود دارد که دمای آهن بالا باشد عموما فرد یک 1674 درجه فار نهایت زیر 1674 درجه اتمهای مرکز سطوح موقعیت خودشان را تغییر می دهند.

در این ساختار جدید اتمها در 38 گوشه مکعب می مانند اما حالا طوری چیده شده اند که هر اتم آهن را در وسط مکعب در برگرفته اند این مکعب مرکز دار نامیده می شود و اگر ما دوباره آهن را گرم کنیم ساختار مکعبی مرکز دارد در صورت مکعب سطوح مرکز دارد نامیده می شود اگر ما دوباره آهن را گرم کنیم ساختار مکعبی مرکز دار دوباره به صورت مکعب سطوح مرکز دارد در می آید.

در زیر میکروسکوپ ما می توانیم این انتقال ساختار کریستالی فولاد را ببینیم.

ساختار کریستال مکعب سطوح مرکز دار اتم تا زمانی که دمای آن حدود 1674درجه گرم باقی می ماند.

آهن در این دما آستنیت نامیده می شود.

همین که آستنیت تا 1674 درجه فار نهایت سرد شود.

اتمهای ساختار کریستالی آستنیت تغییر مکان می دهند.

ساختار مکعب با سطوح مرکز دارد یا Fcc به مکعبی مرکز داریا Bcc 1674 درجه فار نهایت تغییر می کند.

در این فرم Bcc و دمای 1674 درجه فار نهایت فلز حالا مزیت نامیده می شود.

آستینت و مزیت عباراتی هستند که در نقشه های عملیات حرارتی برای تشخیص دو فرم کریستالی مختلف فولاد که در تغییرات فازی در دما هستند.

و برای تشریح نقش ذرات کوچک کربن در حین تغییرات ساختاری در حرارت دادن و سرد کردن بکار می روند.

در این چیزی که تمام عملیات حرارتی درباره آن است.

گرم کردن قطعه ای فولاد تا مرحله آستنیت بیشتر از محدوده 1300 یا 1400 درجه تا 1674 درجه فار نهایت بسته به درصد کربن و بعد اجازه دادن به آن به سرد شدن کنترل زمان و دما.

در این راه ، انتقال اتمها از آستنیت با سطوح مرکز دارد به مزیت مکعبی مرکز دارد را کنترل می کنیم.

دانش عملیات حرارتی به آلوتروپی آهن وابسته است.

توانایی آهن از انتقال از یک ساختار کربستالی به دیگر ساختار کریستالی با تغییر دما.

محلولهای جامد : عملیات حرارتی به سادگی گرم کردن فلز و نگه داشتن در آن دما است بصورتیکه خواهیم دید و سرد کردن کنترل شده آن بی نهایت مهم است.

چیزی که عملیات حرارتی را کمی پیچیده تر می کند.

این واقعیت است که ما با محلول جامدی از آهن و کربن کار می کنیم فولاد یک محلول جامد است و دیدن اینکه مذاب فولاد می تواند محلولی از آهن و کربن باشد ساده است اما فولاد در حین عملیات حرارتی ذوب نمی شود در مورد آهن جامد و کربن جامد و بصورت محلول در جامد حرف می زنیم و این قابلیت آهن و کربن است برای شکل دادن به محلول جامد که عملیات حرارتی فولاد با موفقیت همراه شود.

اینکه ، چطور می توانیم کربن جامد را با کریستالهای جامد آهن و در سطح ملکولی به صورت محلول در بیاوریم خیلی ساده است.

دماهایی بالا فولاد را آستنیت می کند.

ساختار کریستالی مکعب با سطوح قرار دارد.

فضاهای خالی مناسبی برای نفوذ اتمهای کربن بین اتمهای آهن به وجود می آورد و همانطور که می بینید در کریستال آستنیت فضای خالی کافی برای اتمهای کربن وجود دارد تا محرک داشته باشند.

اتمهای کربن کاملا در آستنیت محلولند.

اما همینکه دما به آرامی کاهش پیدا کند و آستنیت آرام آرام به شبکه مکعبی مرکز دارد مزیت پیدا کند جای خالی کمتری بین اتمهای آهن وجود دارد.

بیشتر اتمهای کربن در کریستالهای Bcc باقی نمی مانند و چون فضای کافی وجود ندارد اتمهای کربن موجود به بیرون کریستال نفوذ می کنند.

این اتمهای کربن آنرا با اتمهای آهن ازاد جفت می شوند و ملکول کار بید آنها را می سازد.

Te3c که همچنین سمنتیت خوانده می شوند .به خاطر داشته باشید که 2 یا چند اتم در شرایط مخصوصی ملکول را می سازند.

این اتمهای کربن هستند که در کریستالهای گرم شده آستنتیت حل می شوند و آهن را به فولاد تبدیل می کنند.

در تمام دماهای بالاتر از محدوده 1300 و 1400 تا 1674 درجه فار نهایت آسنتیت با شبکه کریستالی مکعب با سطوح مرکز دارد داریم.

اتمهای کربنی در این شبکه کریستالی آزادانه حرکت می کنند اما تصور کنید که ما آستنیت را سریعا سرد کنیم.

با کوئیچ کردن فولاد در آب سرد ، انتقال از مکعب با سطوح مرکز دار خیلی آنی خواهد بود و تقریبا بصورت آنی درباره دمایی مشخص اتمهای کربن که در شبکه مکعبی با سطوح مرکز دارد بصورت آزادانه حرکت می کردند.همینکه ساختار ناگهان به وام می افتند.

هرچه اتمهای کربن به دام افتاده در کریستال بیشتر باشد ، فولاد سخت تر می شود هرچه بیشتر کریستالهای مکعبی مرکز دارد بیشتر و پیچیده شوند.

اتمهای آهن به وسیله اتمهای کربن کریستال از هم جدا می شوند.

این کریستال جدید پیچیده شده ، دیگر همان مزیت نیست و حالا مار تزیت خوانده می شود.

کار تزیت یک محلول فوق اشباع از کربن در آهن است و ریز ساختار آن کاملا با مزیت متفاوت است.

این چگونگی ساخته شدن فولاد از اتمهای آهن و کربن است که مقادیر بسیار کمی از کربن در فلز جامد حل شده وقتی آسنتینت به آرامی خنک شود اتمهای کربن به بیرون ساختار مکعب با سطوح مرکز دار نفوذ می کنند و با آهن پیوند می دهند تا کار بید آهن و فرم مکعب مرکز دارد و شکل دهند.

انتقال مزیت از آستنیت به سمنتیت و مزیت طی خنک شدن تدریجی یا به مارتزیت موقع سرد شدن ناگهانی در محدوده مشخص زمانی چیزی است که در یک فولاد مشخص اتفاق می افتد.

فرض کنید که ما نمودارهای دمایی فولادهای بیشتر و با سطوح مختلف مقدار کربن را رسم کنیم.

مقدار کربن فولاد در مواجهه با دمایی که در آن مزیت و سمنتیت و طی گرم کردن اتفاق می فتد خطی ثابت و افقی در حدود 1314 درجه فار نهایت است و A خوانده می شود.

همین طور که درصد کربن فولاد زیادتر می شوند دمای استحاله بیشتر کاهش پیدا می کند.

جاییکه آستنیت طی سرد کردن شروع به ساتحاله به مزیت می کند.

خطی از نموار است که A نامیده می شود.

نشاندهنده دمایی است که در آن فولاد طی گرم شدن شروع به استحاله به آستنیت می کند .

این دمای استحاله تا وقتیکه مقدار کربن آستنیت به 77/.

درصد افزایش می یابد.

کاهش پیدا می کند.

دمای استحاله به عکس شروع به افزایش می کند همین طور که مقدار کربن زیادی می شود.

این خط استحاله جدید Amm خوانده می شود.

در محدوده A3 و A1 فولادد تماما آستنیت در نظر گرفته می شود.

A3 و A1 فولاد مخلوطی از آستنیت و مزیت است و بین Ae و A1 فولاد مخلوطی از آستنیت و سمنتیت است.

تمامی فولادها صرفنظر از مقدار کربن طی گرم کردن در دمای 1314درجه فار نهایت شروع به استحاله مزیت به آستنیت می کنند.

زیر خط استحاله A1 فولاد کاملا مزیت و سمنتیت است و به این ترتیب همین طور که فولاد را گرم می کنیم در A1 مزیت شروع به استحاله آستنیت می کند و کار بید آهن یا سمنتیت شروع به رفتن به سمت محلول می کنند همین طور که اتمهای کربن در آستنتیت با مکعب با سطوح مرکز دارد وجود دارد .

بین A1 و A3 مخلوطی مزیت و آستنتیت وجود دارد .

در بالاتر از A3 و Acm فولاد کاملا آستنتیت است و در زیر A1 فولاد مزیت و سمنتیت است.

اینجا ما قسمتی از دیاگرام آهن ، سمنتیت را داریم که در عملیات حرارتی فولادهای کربنی استفاده می شود.

دیاگرام آهن سمنتیت با فازهای آستنتیت مزیت و سمنتیت سروکار دارد که در این دماها وجود دارند محدوده کربن در هز فاز و مخلوط 2 فازی مزیت و آستنتیت مزیت و سمنتیت و آستنتیت و سمنتیت .

آنچه که ما در دیاگرام فازی آهن ، سمنتیت می توانیم ببنیم این است که منطقه ای که به عنوان آستنتیت مشخص شده جایست که آهن می تواند کربن را حل شده سرو کار بسیار زیادی داشته باشد.

کربن بسیار کمی در مزیت حل می شود.

بسیاری از عملیات های حرارتی مثل آنیل و گرم کردن برای سخت کاری با گرم کردن فولاد این محدوده زمانی شروع می شوند تا کربن را در آهن مکعبی با سطوح مرکز دارد حل می کنند.

دیاگرام آهن سمنتیت در پروسه هایی از عملیات حرارتی استفاده می شوند.

که شامل آرام کردن و آرام خنک کردن هستند.

دیاگرامهای دیگر برای پروسه عملیات حرارتی مختلفی به کار می روند.

و ttt یا تریپل T خوانده می شوند.

Ttt نشانگر زمان دما دگرگونی می باشد .

2 نوع دیاگرام ttt وجود دارد.

یکی از دگرگونیهای یا همه IT است ایزو یعنی ثابت ترمال یعنی حرارت و دما دیاگرام دگرگونی همه ما برای تشریح عملیات حرارتی در دمای ثابت به کار می رود.

دیاگرام نوع دوم خود دارد دگرگونی در سرد شدن پیوسته یا منحنی های ct است منحنی دیاگرام ct عملیات حرارتی طی سرد شدن پیوسته است و همین طور است از پیوسته.

این را در برنامه ای در رابطه با فولادهای آلیاژی توضیح خواهیم داد و حال فقط منحنی استحاله همه ما را در نظر خواهیم گرفت.

این یک دیاگرام TTT برای فولاد معینی با مقدار کربن 77/.

درصد است.

همین طور که مقدار کربن فولاد تغییر می کند.

ttt آن هم نیز تغییر خواهد کرد.

منحنی اول زمان شروع استحاله زیر ساختار فولاد را نشان می دهد.

منحنی دوم ، تمام آن استحاله را نشان می دهد.

پس در این منطقه دمایی در مواجهه با زمان ما زیر ساختار آستنتیتی خواهیم داشت.

اگر ما منحنی را بین شروع و خاتمه منحنی قطعه کنیم مخلوطی از زیر ساختارها را خواهیم داشت آستنتیت در مرحله تغییر به یک ریز ساختار متفاوت خواهد بود و در منطقه قبل از خاتمه منحنی ریز ساختارهایی از فولاد را خواهیم داشت که پرلیت و بینیت خوانده می شوند بسته به زمان و دمایی که آن سرد می شوند.

ریز ساختار رو منحنی متفاوتی خواهند داشت.

آستنتیت را خیلی سریع خنک کنیم.

منحنی شروع پرلیت را در خواهیم کرد به نقطه مارتزیتی خواهیم برخورد.

خنک کردن بیشتر منجر به استحاله تکامل ریز ساختار به مارتزیت خواهد شد.

پس دیاگرام زمان – دما دگرگونی نشاندهنده زمانی است که آستنتیت می گیرد تا به ریز ساختاری مشخص خواهد مشخص رسد.

با کنترل زمانی که در آن فولاد را از دمای آستنتیتی سرد می کنیم یا زمانی که فولاد را در دمای ثابتی نگه می داریم.

می توانیم استحاله فولاد را به محدوده وسیعی از سختی ها زیر ساختارها کنترل می کنیم.

ریز ساختار به وسیله جدول بندی استحاله فولاد روی دیاگرام ttt بین فرآیند سرد کردن و زمانی که فولاد در هر دمایی گرم می شود مشخص شود.

برای مثال اگر فولاد با 77/.% کربن را تا دمای استحاله A1 آن و جاییکه ریز ساختار آن کاملا آستنتیت است گرم کنیم و سپس سریعا آن را کوئیچ نماییم مثلا در کمتر از 1 ثانیه ما مارتزیت را خواهیم داشت.

مارتزیت ریز ساختار مشخصی دارد هرچند اگر ما دوباره فولاد را به تا آستنتیت گرم کنیم و بعد به آن جازه سرد شدن آرام بدهیم یا سرد شدن را در دمایی معین نگه داریم.

بسته به حرارت و زمانی که دما را نگه می داریم .

ریز ساختار متفاوتی پدیدار خواهد شد.

اگر ما دما را جایی حدود 1000 تا 1335 درجه برای زمانی بیشتر از 1 ثانیه بطور ثابت نگه داریم.

ریز ساختاری به نام پرلیت شروع به تشکیل می کند.

در هر زمانی بین یک دقیقه و یک ساعت یا چنین زمانی بسته دمایی که فلز را در آن نگهداری می کنیم.

فولاد کاملا به پرلیت استحاله می دهد.

گله داشتن دوباره زمان سرد کردن در دمای ثاتبی زیر 100 درجه فار نهایت ریز ساختاری را به وجود می آورد که بینیت نامیده می شود.

دیاگرام زمان دما دگرگونی یا ttt یک نقشه با جزییات کامل راهنمایی برای عملیات حرارتی کنندگان در خم زیر ساختاری و سازنده خواص مطلوب در انوع مختلف فولاد است.

ریز ساختار به وسیله دما و زمان سرد کردن قابل کنترل است.

در زیر ساختار مارتزیت سختی در حداکثر قابل دسترسی برای همان نوع فولاد خواهد بود.

در پرلیتی که با سرد کردن فولاد در زمان دمای مناسب تشکیل شده زیر ساختار نشاندهنده لایه های یک در میان مزیتی و لایه های سمنیت است بخاطر وجود این لایه های یک در میان این شکل پرلیت همچنین پرلیت ورقه ای هم خوانده می شود.

در فولاد با 77/.

درصد کربن پرلیت دارای لختی حدود 32 تا 38 راکول سی است اگر فولاد را در زمان دمای مناسب سرد کنیم تا را بدست بیاوریم لختی ممکن است چیز حدود 40 تا 50 را کول شود و ریز ساختاری آن نشاندهنده مخلوطی از مارتزیت است اما کار بیدها در رگه ها یا سوزنهای خوبی را تشکیل داده اند.

بینیت از پرلیت لخت تر است و مارتزیت فولاد لخت تری است مارتزیتی که از فولاد با 77/.

درصد کربن تشکیل شده دارای لختی بین 64 تا 66 راکول سی است.

ریز ساختاری آن ممکن است خوب یا رگه باشد معمولا سوزنی شکل به یاد داشته باشید که اتمهای کربن در مارتزیت بین کریستالها گیر افتاده اند .و پرلیت و بینیت ریز ساختارهای نرم تری از فولاد نسبت به مارتزیت هستند چون در دمای بالاتری شکل گرفته اند و هیچ کربنی در کریستالها گیر نکرده است.

پرلیت و بیینیت مخلوطی از مزیت و کاربید آهن هستند اما تمامی این ریز ساختارها پرلیت و مارتزیت می توانند در میان هم در شکل جدیدی از فولاد باشند که نرم افزار اصلی است.

برای مثال اگر ما بخواهیم ریز ساختارها مارتزیت را تغییر دهیم تا فلزی نرم تر و با قابلیت ماشینکاری راحتر داشته باشیم.

آن را تبدیل به ریز ساختاری کروی می کنیم.

کروی شکلی از فولاد است که در آن کاربید آهن به شکل کروی در آمده است.

کروی کردن آنیل زیر دمای بحرانی و با حرارت دادن فولاد مارتزیتی تا تقریبا 1300 درجه فار نهایت انجام می شود.

توجه کنید که 1300درجه فار نهایت تنها کمی زیر دمای بحرانی تشکیل آستنتیت است.

برای کروی کردن همچنین لازم است که دما بطور کافی بالا نگه داشته شود تا بدین وسیله ذرات کار بید آهن به هم نزدیک شوند تا ذرات کروی بزرگتر پدید آید و سپس فولاد سریعا سرد می شود.

از آنجاییکه هیچ آستنتیتی وجود ندارد فولاد نمی تواند ساختار کریستالی خود را تغییر دهد و نتیجه آن یک ساختار نرم و آنیل شده است.

این کار آنیل زیر دمای بحرانی نامیده می شود و ریز ساختار نهایی آن کروی خواهد بود.

مخلوطی از مزیت و سمنتیت هستند .

کار بیدها در زمینه مزیت بصورت گرد شده و مشخص هستند و ابزارها توانایی بریدن فولاد بدون مواجهه با مارتزیت لخت را دارند.

مقادیر عظیمی از فولادهای کربنی برای بهبود خواص ماشینکاری و شکل پذیری کروی می شوند زیر ساختار کروی یک ضرورت برای فولادهای دامنه لختی آن تاثیر دارد هرچه مقدار کربن تا حدود 6/.

بیشتر باشد لختی مارتزیت لخت تر است.

با نگاه به جدول لختی راکول سی و درصد کربن و مارتزیتی که یک فولاد دارد فولادی با حدود 6/.% کربن با لختی 62 راکول سی سنتی بیشتر خواهد داشت نسبت به فولادی دارای 4/.% کربن و 55 به این خاطر ریز ساختار کروی برای ماشینکاری فولاد با کربن متوسط زیاد ضروری است .

مهم فولاد کربنی هنگام تغییر فرم سرد روی قطعه کروی شده باشند .و مثل خم کاری ، کله زنی نورد فرج سرکاری سرد و فرآیندهای دیگر فرآیندهای دیگری برای کروی سازی تولیدات فله ای شامل حرارت دادن فولادهای ورقه ای گرم تا نقطه کمی پایین تر از دمای استحاله حدود 1300 به کار می رود در این جا دمای زیر بحرانی تا حدود 15 ساعت نگه داشته می شود سپس بجای سرد کردن ، فولاد تا دمایی حدود 1370 درجه فار نهایت بین A3,A1 گرم می شودفولاد در دمای فوق تا حدود 1 ساعت نگه داشتیم و آراسته ، حدود 1270 درجه فار نهایت با سرعت 20 درجه فار نهایت در ساعت سرد می شود.

سپس در 1250 درجه برای یک ساعت نگه داشته می شود و سپس تا دمای اتاق سرد می شود.

آنیل در زیر دمای بحرانی که در آن فولاد لخت تر تا دمای قبل از دمای استحاله آستنتیتی گرم می شود.

معمولا برای کروی سازی مارتزیت پرلیت به کار می رود.

محدوده وسیعی از قطعاتی که از فولاد پر کربن ساخته می شوند ، به وسیله فرآیند آستمپرینگ عملیات حرارتی می شوند.

آستنتیت به بینت تبدیل می شود.

آستمپر کردن فولاد از محدوده آستنتیتی تا دماییکه در آن بینیت تشکیل می شود سرد می شود و پس از آن ثابت نگه داشته باشد تا استحاله کامل شود.

آستمپر کردن با آستنتیته کردن و سپس کوئیچ در حمام نمک مذاب انجام می شود.

فولاد در کوئیچ داغ سرد می شود تا در 800 درجه فار نهایت عملیات سرد کردن وقفه بیافتد.

نگهداری همه ما در 800 بینت را تشکیل می دهد و سپس فولاد تا دمای اتاق سرد می شود.

کوئیچ سریع بعضی قطعات فولادی ممکن است با تشکیل ماتزیت همرا باشد که موجب کج شدن یا شکستگی می شود ترک خوردن هم ممکن است اتفاق بیافتد همراه با تنش های باقی می ماند.

استمپر کردن مستقیم از آستنتیت و کنترل سرد شدن برای تشکیل منتج حداقل به تغییر شکل و افزایش چقر مگی و داکتلیلته می شود.

و دامنه سختی نهایی چیزی حدود 50 تا 54 راکول است و مارتزیت شده با دامنه سختی مشابه داکتلیلته و چقرمگی بسیار کمتری دارد.

تعداد زیادی از قطعات در گروه فولادهای فنر فولادهای پر کربن مثل A1 تا A/s/109s معمولا آستمپر شده اند.

موقع آستمپر کردن قطعات فولاد کربنی در کوبا با اتمسفر محافظت شده گرم می شود تا سطوح کربن فولاد حفظ شود.

اتمسفر معمولا بر پایه هیدروژن تجاری گازهای گرماگیر حمام خشک یا واسطه دیگری است .

هرچه مقدار کربن زیادتر باشد ، احتمال از دست دادن مقداری از کربن از سطح فولاد طی عملیاتی حرارتی بیشتر است .

با وجود اتمسفر محافظت شده کوره تا محدوده دمایی 1400 تا 1500 درجه فاز نهایت و بسته به مقدار کربن گرم می شود.

زمانیکه قطعات کاملا آستنتته شدند ، آنها به حمام نمک مذاب در محدوده 600 تا 700 درجه فار نهایت بسته به سختی مشخص شده انتقال می یابند.

در 600 درجه فاز نهایت ذرات کربن در بهتر از آنهایی هستند که در 700 درجه تولید شده اند.

هرچه دمای استحاله برای تشکیل بینت پایین تر باشد ، فولاد سخت تر است .

ذرات در حمام نرم نمک باقی می مانند تا وقتیکه استحاله کامل شود.

این حدود 15 تا 50 دقیقه طول می کشد.

قطعات سپس برای برای زدودن نمک و با آب شسته می شوند و سپس در محلول ضد زنگ غوطه ور می شوند.

آستمپر کردن قابلیت بدست آوردن دقیقی را دارند در حالیکه ترک ها باید کاملا تغییر شکل یباید به حداقل برسد‘ آستمپر کردن خیلی زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

حال ما می دانیم طی عملیات حرارتی در داخل فولاد می گذرد، پس به مغازه های بیرون می رویم تا ببینیم چطور این تغییرات فرآیندها و تجهیزات در فروشگاههای مختلف با هم تفاوت دارند.

فرآیندهای عملیات حرارتی و تمام اسامی و روشها ممکن است با توجه به نوع فولاد مشخصات آنها متنوع می باشند.

مهره تجهیزات از تانکهای ساده کوئیچ تا کوره های پیوسته پیچیده است اما فرآیندها و تجهیزات فقط 3 عملیات پایه را انجام می دهند.

نرماله کردن، آنیل و لخت کاری، همانطور که بعدا بحث خواهیم کرد، لخت کاری شامل استحکام به وسیله کوئیچ تغییر و زیر ساختار به آستینت، نرماله کردن عموما با افزایش دما تا 1000 درجه و بیشتر از استحاله A3 انجام می‌شود و سپس در هوا سرد می گردد.

نرماله کردن زیر ساختار را همگن یک شکل می سازد و دانه ها را کوچک کردن آنها بازیافت می کند.

توضیح آنیل کردن کمی مشکل است.

آنیل کردن کمی مشکل است آنیل کروی 25 یا بیشتر از آن راه د ارد.

آنیل سیاه، آنیل آبی آنیل جعبه ای، آنیل خشک، آنیل شعله ای خیلی انواع دیگر و ...

عموما آنیل بدون توضیحات مشخص یعنی آنیل کامل، آنیل کامل به عنوان آشتیته کردن و خنک کردن آرام در محدوده استحاله تشریح می شود.

آنیل معمولا برای بازیابی زیر ساختار و نرم کردن فولاد سازه به کار می رود.

این یک مرحله میانی در فرآوری فولاد مثلا در کار سرد است.

برای کار بیشتر فولاد، باید آنرا برای بازیابی زیر ساختار و دانه ها آنیل کرد کار تغییر شکل بیشتری بتوان روی آن انجام داد.

زمانی که فولاد شکل داده شد یا ساخته شده و به شکل نهایی می رسید، آماده لخت کاری به وسیله کوئیچ و تمپر کردن است.

فرآیند لخت کاری شامل می شود از: اول: آشتیته کردن و سپس کوئیچ کردن برای لخت کردن فولاد و بعد از آن تمیز کردن برای فرو نشاندن تنش های گسترش یافته در فرآیند لخت کاری.