عملیات آستمپرینگ:


آستمپرینگ از جمله روشهای دیگر عملیات حرارتی است که به منظور کاهش تنشهای حاصل در ضمن سخت کردن فولاد های کربنی ساده ( پر کربن ) جانشین سریع سرد کردن مستقیم می شود .

بینیت در فولادها

 

آستمپرینگ شامل مراحل زیر است :

1- آستنیته کردن کردن فولاد

2- سریع سرد کردن در حمام نمک مذاب یا روغن داغ تا دمایی بلافاصله قبل ازشروع تشکیل مارتنزیت .

 


3- نگه داشتن در این دما به نحوی که دگرگونی آستنیت به بینیت به طور کامل انجام گیرد.زمان نگهداری در این دما با توجه به موقعیت نمودار مشخص می شود .

4- سرد کردن در هوا تا دمای اتاق

همانگونه که از شکل 1 مشخص است در این روش آستمپرینگ نیز سطح و مرکز نمونه در مرحله اول سریع سرد شدن ( قبل از ) با آهنگهای متفاوت سرد می شوند.اما از آنجایی که قبل از شروع دگرگونی آستنیت به بینیت دماهای نقاط مختلف قطعه یکسان خواهند شد،دگرگونی آستنیت به بینیت درنقاط مختلف تقریبا همزمان انجام شده و بنابراین تنشهای داخلی به حداقل ممکن کاهش می یابد .

 

هدف از به کارگیری آستمپرینگ به جای سریع سرد کردن و باز پخت عبارتند از:

1) افزایش استحکام ضربه ( چقرمگی ) و انعطاف پذیری برای یک سختی مشخص و ثابت .

2) حذف و یا کاهش احتمال ترک برداشتن،تغییر شکل دادن و یا ایجاد تنشهای داخلی در ضمن عملیات حرارتی، برای عملیات حرارتی مقاطع نازک فولادهای کربنی ساده تحت شرایطی که سختی در حدود 50 راکول سی کافی بوده و استحکام ضربه و انعطاف پذیری بسیار خوبی مورد نیاز باشد ، آستمپرینگ بهترین روش عملیات حرارتی است . نتایج حاصل از مقایسه چقرمگی و ازدیاد طول برای فولاد 1095 تحت شرایط آستمپر شده ، سریع سرد و باز پخت شده برای سختی یکسان نشان دهنده این مطلب است.علت اصلی افزایش چقرمگی و انعطاف پذیری به جایگزین شدن ساختار بینیتی به جای مارتنزیت مربوط می شود .

در این جا نیز فولادهایی مناسب برای آستمپرینگ اند که از سختی پذیری نسبتا خوبی برخوردار باشند.به نحوی که در ضمن سرد شدن در حمام نمک مذاب یا روغن داغ در دماهای بالا پرلیت تشکیل نشود.در رابطه با آستمپر کردن فولادهای کربنی ساده ( کم کربن ) که از سختی پذیری نسبتا کمی برخوردار بوده و بنابراین زمان لازم برای شروع دگرگونی در حوالی دماغه منحنی آی تی نسبتا کم است ، باید توجه داشت که فقط مقاطع نسبتا نازک‌ ( در حدود حداکثر 5 میلیمتر ) رامی توان با استفاده از روش آستمپرینگ عملیات حرارتی کرد.در حالی که مقاطع نسبتا ضخیم از فولاد های آلیاژی که سختی پذیری نسبتا خوبی داشته باشند را می توان آستمپر نمود. لیکن،اگر سختی پذیری بسیار زیاد باشد ،‌زمان لازم برای دگرگونی آستنیت به بینیت نیز زیاد می شود که در این صورت عملا آستمپر کردن فولاد روش بسیار طولانی بوده و لذا اقتصادی نیست .

بعضی از فولاد های ساختمانی کم آلیا‍‍‍‍‍ژ نظیر فولادهای فنر تا 10 میلیمتر ضخامت و فولاد های کربنی ساده تا حداکثر 5 میلیمتر ضخامت را معمولا آستمپر می کنند.مدت زمان نسبتا طولانی لازم برای انجام کامل دگرگونی آستنیت به بینیت کاربرد عملیات حرارتی آستمپرینگ را در رابطه با فولادهای پر آلیاژ محدود می کنند.

 

ساختارهای بینیت:

نوشته دی وی ادموند

سازمان متالورژی و علمی مواد دانشگاه اکسفورد

ساختارهای بینیت،اشاره به ریز ساختارهایی دارد که حاصل از تجزیه آستنیتهای موجود در فولاد می باشد که در دمای بالا تغییر شکل مارتنزیت و در دمای پایین واکنش آهن و کربن را به همراه دارد . این تغییر شکل می تواند به صورت هم دمایی اتفاق بیفتد یا این که در طول خنک سازی ادامه دار دگرگونی بینیتی روی می دهد .

ساختاربینیت و دگرگونی بینیتی:

بینیت در فولادها در گستره دمایی بین پایینترین دمای تشکیل پرلیت و بالاترین دمای تشکیل مارتنزیت تشکیل می شود.از جمله مشخصه های عمده دگرگونی بینیتی که مطالعه آن را مشکل نموده طبیعت دو گانه آن است . بدین صورت که دگرگونی بینیتی از بعضی جنبه ها شبیه به دگرگونی پرلیتی و از برخی جنبه ها شبیه به دگرگونی پرلیتی و از برخی جنبه ها مشابه دگرگونی مارتنزیتی است .

یکی از نظریه های مربوط به دگرگونی بینیتی می گوید که تشکیل بینیت اساسا ناشی از یک دگرگونی شبیه به دگرگونی مارتنزیتی است که آن فریت از آستنیت به وجود می آید.در این نظریه آمده است که فریت موجود در ورقه های بینیت احتمالا در محلهایی از شبکه که در اثر نوسانات حرارتی در صد کربن آن کاهش پیدا کرده جوانه می زند . لازم به اشاره است که غلظت کربن در هر حجم بسیار کوچکی از شبکه ثابت نیست بلکه ، در اثر نوسانات حرارتی همواره در حال تغییر است . بنابراین ، قابل قبول است که در هر لحظه محلهایی درشبکه وجود داشته باشند که درصد کربن آنها به اندازه کافی از حد متوسط کمتر باشد.علت این که فرض می شود که شروع تشکیل بینیت با به وجود آمدن فریت همراه است ، این است که با کاهش درصد کربن دمای شروع تشکیل مارتنزیت افزایش می یابد .

بر اساس میکرو ساختارها ، دو شکل عمده بینیت وجود دارد،‌یکی بینیت بالایی یا بینیت پٍَر شکل که در گستره دمایی درست زیر دمای تشکیل پرلیت به وجود می آید و دیگری بینیت پایین یا بینیت سوزنی شکل که در دماهای نزدیک دمای شروع مارتنزیت تشکیل می شود .

 بینیت بالایی

اولین مرحله دگرگونی تشکیل بینیت بالایی ، عبارت از تشکیل صفحاتی از فریت است که در مقیاس کوچکتر کاملا شبیه به صفحات فریت وید من اشتاین است . صفحات فریت می توانند در مرز دانه های آستنیت اولیه و یا در داخل دانه ها به وجود آیند . با رشد صفحات فریت و در نتیجه خارج شدن کربن از آنها آستنیت باقیمانده در نواحی مجاور از کربن اشباع شده و در نتیجه سمنتیت در فصل مشترک فریت – آستنیت جوانه می زند پس از پایان دگرگونی همدما ، میکروساختار شامل زمینه فریتی است که ذرات ریز سمنتیت در مرزهای فرعی و در جهت طولی صفحات فریت رسوب کرده اند . در این شکل توزیع ذرات سمنتیت و ارتباط آنها با صفحات فریت بینیتی کاملا مشخص است . هرچه دمای دگرگونی تشکیل بینیت کمتر باشد و یا اینکه درصد بیشتر باشد ، صفحات فریت ظریفتر است . همچنین با افزایش در صد کربن ، پیوستگی رشته های باریک سمنتیت در مرزهای فرعی بیشتر خواهد شد.

 بینیت پایینی

از جمله مشخصه های ویژه بینیت پایینی ظاهر سوزنی شکل آن است . در حقیقت ، سوزن های فوق عبارت اند از مقاطع صفحات بزرگ بینیتی با صفحه پولیش که شباهت زیادی به صفحات مارتنزیتی در فولادهای پرکربن دارند . مجددا در اینجا ناحیه تیره رنگ بینیت و زمینه سفید رنگ آستنیت باقیمانده در دمای دگرگونی تشکیل بینیت بوده که در اثر سریع سرد کردن به مارتنزیت تبدیل شده است . در اینجا نیز کاربیدها ی موجود در صفحات بینیتی باعث تیره رنگ جلوه دادن آنها می شود ،‌ولی به قدری ریزند که امکان تشخیص آنها توسط میکروسکوپ نوری وجود ندارد .

همانند بینیت بالایی،در اینجا نیز اولین مرحله تشکیل بینیت پایینی عبارت از به وجود آمدن صفحات فریت از آستنیت است . از آنجایی که نفوذ کربن در گستره دمایی تشکیل بینیت پایینی بسیار کم است ، صفحات فریت یاد شده بسیار نازک اند.با رشد فریت ، کربن در سطح وسیعی از فصل مشترک های تیغه های فریت و آستنیت جمع شده و پس از این که به حالت فوق اشباع رسید،سمنتیت تشکیل می شود . دراینجا بر خلاف بینیت بالایی ، سمنتیت به جای تشکیل در بین صفحات فریت ، در داخل خود صفحات و تحت زاویه 55 درجه با محور طولی صفحات فریت تشکیل می شود . در مقایسه با سمنتیت مربوط به بینیت بالایی ،‌سمنتیت در بینیت پایینی بسیار ریزند .   

دمای شروع بینیت تقریبا با دمای موجود در منحنی تی تی تی ( دگرگونی زمان-دما ) مساوی و برابر است .

منبع: بانک اطلاعات متالورژی

 


نوشته شده در تاريخ ۱۳۸۸/۸/٢۳ توسط رضا علیزاده-سید محمد درودی
.: Weblog Themes By Blog Skin :.

اسلایدر