ساختارهای فولاد

صفحه 1:
افزایش سرعت سرد شدن فولاد ها از ناحیه تک فاز آستونیت فاز هایی با مورفولوژی متفاوت یا فاز هایی کاملا متفاوت ایجاد می شوند ‎١‏ ‏۹ ‏۱ ‎x‏ ‎Rapid‏ ‎quench‏ ‏5 ‏۷ ‎Martensite‏ ‎Reheat‏ “Tempered martensite Austenite Moderate cooling Bainite Slow coaling Pearlite +a proeutectoid phase 

صفحه 2:
این ساختار ها خصوصیات مختلفی دارند Table 10.2 Summary of Microstructures and Mechanical Properties for Iron-Carbon Alloys Mechanical Properties (Relative) Soft and ductile Harder and stronger than spheroidite, but not as ductile as spheroidite Harder and stronger than coarse pearlte, but not as ductile as coarse peat Hardness and strength treater than fine pearite: hardness fess than martensite: ductility jreater than martensite ‘martensite, but much more ductile than martensite Vory hard and very bristle Arrangement of Phases Relatively small Fes sphere particles in an «ferrite matrix ‘Alternating layers of a fer and FesC that are relatively thick Alternating layers of «ferrite and FesC that are relatively thin Very fine and elongated particles of FexC in an eeferrite matix Very small FeyC sphere-like particles in an «ferrite Needte-shaped grains Microconstituent Phases Present Spheroidite a Ferite + Fey Coarse peaite a Femte + Fe,C Fine pearlite a Ferrite + FoC Bainite a Fervite + FoC ‘Tempered martensite a Fervite + ‏کب‎ ‎Martensite Body-centered tetragonal, phase 

صفحه 3:


صفحه 4:
پرلیت ریز و پر د رشت 

صفحه 5:
Bainite G4 

صفحه 6:
و 

صفحه 7:
مارتنزیت #با افزايش سرعت سرد شدن فاز آستونیت فازی ایجاد می شود که #ساختار تراگونال دارد تک فاز است و محلولی فوق اشباع از آلیاژ آهن و کربن است غير تعادلی است (چون سریع سرد شده) © سختى و تنش تسلیم بالایی دارد (بالاترین در بین آلیاژ های ‎cal‏ وکرین) ©بسيار ترد است . 

صفحه 8:


صفحه 9:
نکاتی درباره مارتتزیت #تغییر فاز آستونیت به پرلیت و بنیت به کمک نفوذ انجام می شود و نیاز به زمان دارند اما دگرگونی فاز آستونیت به مارتنزیت به زمان احتیاج ندارد و ناگهانی وبا سرعت صوت انجام می گیرد. #بنابراین ایجاد فاز. مارتنزیت در دمای خاص شروع می شود و در یک دمای خاص پایان می یابد و دردمای ثابت با گذشت زمان تغییری در آن صورت نمی گیرد. 

صفحه 10:
#برای اينکه مشخص کنیم دگرگونی های یاد شده در سیستم آهن-کربن در چه سرعت سرد شدن هایی صورت مى كيرد از نمودار های دگرگونی در دمای ‎Isothermal Transformation =)“.‏ ۲ استفاده می کنیم . #در. ابتدا نحوه رسم این نمودار‌ها را بیان می شود و سپس نحوا استفاده از آنها بیان می شود. 

صفحه 11:
نحوه رسم نمودار هاى ‎IT‏ 6 ابتدا تعدادی نمونه به ناحیه تک فاز آستونیت حرارت داده می شوند (حدود 06000-900 00 بالاتر از دمای ۸1 و ‎(A13‏ 6 تعدادی از نمونه ها را به دمایی خاص زیر دمای یوتکتوئید سرد می کنیم و در اين دما به مدت زمان های مختلف ( 1,12,]3,]4],.... (نگه داری می شود. 9 در هر زمان خاص در اين دمای مشخص نوع فاز های موجود و مقدار آن بررسی می شود. 

صفحه 12:
‎PO‏ اين عملیات در سایر دما ها تکرار می شود و نمودار هایی مانند شکل رسم می شود. ‏زمان پایان دگرگوني در زمان شروع دگرگوني ‎(7d) vals gla‏ مورد در دماي خاص )70 ‎ 

صفحه 13:
#بدین ترتیب #زمان شروع #زمان پایان ‎Laci Rt‏ 9 ع (دگرگوني پرلیت + فاز پرویوتکتوئید» بنیت ونوع 3 مارتنزیت) ‎gd 3‏ هر دگرگوني در دماي خاص مشخص مي ‏د شود؟ ۹4 2 كونه آغاز پایان دگرگوني مشخصر مي سوال: جكونه آ الك و پایان ‎ 

صفحه 14:
از وصل کردن نقاط شروع وپایان دگرگوني در دماي خاص منحني هايي مانند شکل زیر به دست مي اید. 

صفحه 15:
5 2 —| 1400 _— Eutectold temperature 1200 1000 800 — 600 ممه لد = 200 108 104 103 Time (s) Mistart) 15090 ۵ Temperature (°C) 

صفحه 16:
شرح نمودار ]] © آستونیت 6 پرلیت © : بنيت ©: ماتنزيت #نکته 0: دكركوني هاي نفوذي براي انجام احتياج به زمان دارند و در يك زمان خاص شروع و در يك خاص زمان پایان مي یابد #منظور از دگرگوني هاي نفوذي تبدیل آستونیت به فاز پرویوتکتوئید + پرلیت یا بنیت است. 

صفحه 17:
#در اين فولاد یوتکتونید از نقطه یوتکتوئید تا بالاي دماغه نمودار آستونیت به فاز پرلیت تبدیل مي شود و از دماي زیر دماغه تا دماي 5 فاز بنیت تشکیل مي شود. 

صفحه 18:
Temperature (F) 1200 ‘Austenite + pearite aan Denotes that @ transformation is occurring 1 10 10 io ie in Time(s) ‘Temperature (°C) 

صفحه 19:


صفحه 20:


صفحه 21:
‎shal ¢ 5 isla: MS:=M(start)®‏ فاز مارتنزيت لست آستونیتب‌اید به زیر لین‌دمایخاص‌سرد شود تا فاز مارتنزینلیجاد شود ‎M(50)® ‏#دمايي است که که اگر آستونیت به زیر این دما سرد شود 00 درصد آن به مارتنزیت تبدیل مي شود ‏۲90۶ ‏#دمايي است که که اگر آستونیت به زیر این دما سرد شود ‎OD‏ درصد آن به مارتنزیت تبدیل مي شود ‎ 

صفحه 22:
۶ دمايي‌استکه لگر آستونیتبه زیر آین‌دما سرد شود به 0000 درصد ماتنزيتة بديلميشود. #نکته : مشاهده مي شود كه دكركوني ماتنزيت تقريبا به دما وابسته نیست وبه محض اينکه آستونیت به زیر دمايي خاص سرد شود به کاملا (يا تا حدودي) به ماتنزیت تبدیل مي شود. 

صفحه 23:
سوال: اگر آستونیت به دمايي پایین تر از 15 سرد شود و در اين دما نگه داشته شود چه اتفاقي مي افتد.؟ 

صفحه 24:
نمودار هاي ۲] براي فولاد هاي ۵۵ ار ‎Hypereutectoid‏ ‏#نمودار ۲] رسم شده در حالت قبل براي فولاد 0 بود. حال مي خواهیم بدانیم شکل اين نمودار براي فولاد هاي ‎Hypoeutectoid‏ و ۵ كه در انها فاز يرويوتكتوئيد هم تشكيل مي شود به جه صورتي است ؟ 

صفحه 25:
نمودار 1۲ براي فولاد هاي ‎Hypoeutectoid‏ #در این حالت چون فاز اولیه پرویوتکتونید هم ظاهر مي شود نمودار هاي ]| به صورت زیر در مي آید. 

صفحه 26:
Temperature (°F) 1600 1400 {1200 —| 1000 00 ل 00 {400 200 1 105 0 104 165 Time(s) ۸۸509۸ 900 800 700 600 500 400 300 200 = 100 Temperature (°C) 

صفحه 27:
منحني هاي دكركوني فاز سرد كردن ييوسته5لا10ا 0111© ‎cooling‏ ‏#قبلا منحني هاي ۲۲ ]در شرايطي به دست آمد که قطعه به يك دماي خاص سرد مي شد و سپس در همان دما براي مدت زماني نگه داشته مي شد.اما در عمل عمليات هاي حرارتي فلزات معمولا با صورت سرد کردن پیوسته انجام مي شود. ‎٩‏ بنابراین لازم است که نمودار. هاي تغییرات فازي با گذشت زمان(۲۲۲) براي شرايطي که سرد کردن به صورت پیوسته انجام مي شود نیز به دست آید. ‎ 

صفحه 28:
روش به دست آوردن نمودار هاي 11[ در حالت سرد کردن پیوسته © ابتدا تعدادی نمونه به ناحیه تک فاز آستونیت حرارت داده می شوند (حدود 0000-90 00 بالاتر از دمای ۸1 و ۵۸13) © تعدادی از نمونه ها را با سرعت هاي مختلف سرد مي کنیم 898 در هر سرعت سرد شدن خاص نوع فاز های موجود و مقدار آن بررسی می شود. 

صفحه 29:
از وصل کردن نقاط شروع وپایان دگرگوني در دماي خاص منحني هايي مانند شکل زیر به دست مي اید. 

صفحه 30:
“Temperature ۲۴۱ 00 1400 Eutectoid temperature 7009} 1200 ‏ممه‎ ‎1000 ‎500 ‎8 ‎3 00 5 ‏اممه‎ ‎8 ‎3 ‎335 iia \ S. 1 ۳ 1 ‏ع‎ ‏اف‎ S| a00 0 90%) 1 100 200 ict 1 10 102 10 0۴ 10° Time(s) 

صفحه 31:
Temperature CF) / = T T T | 1400 ‏ام سني ا اا‎ 700 9 | 1 1 | 1200 oa} | ‏وا و‎ ‘(full anneal) | 1000, soa}. ۳ | 00 soo} ۱ ِ Moseratty | e rapid cooling 1 ‏ل حاو‎ | 600 Meter ‏ام‎ | 200 ‏مد‎ ‏مود‎ | 0 HHH Denotes a | 200 trastomation diving cotng Fine coarse | ۲ 1 i ‏اسر‎ | 10 1 10 10 108 ‏گم‎ 10° Time(s) 

صفحه 32:
نکته * #همان طور که قبلا گفته شد تغييرات فازي فازي بين فاز هاي پرلیت بنیت و مارتنزیت قابل تبدیل به هم غير ممکن است بنابراین اگر حین سرد کردن پیوسته قطعه منحني سرد شدن منحني پایان دگرگوني ژلیت را قطع کند و نمونه کاملا به فاز پرلیت (یا مخلوط پرلیت و فاز پرویوتکتونید) تبدیل شود تبدیل آن به بینیت یا مارتتزیت ممکن نیست . 

صفحه 33:
اث اضنافه کزدن عناصر آلياژي بر متحتي فاي ‎IT‏ ‏و ‎CT‏ #فولاد آلباز آهن و کربن است که حداکثر 2 درصد کربن دارد. #فولاد ها را مي وان بر اساس عناصر موجود به دو دسته ‎IS‏ تقسیم کرد 6 فولاد هاي كربني : در اين فولاد ها کربن اصلي مهمترین عنصر استحکام بخش است ©- فولاد هاي آلياژي : فولاد هايي هستند که مقادیر. قابل توجهي از سایر عناصر به آنها اضافه شده است. 

صفحه 34:
#اضافه کردن عناصر الياژي به منظور بهبود خواص (مانند افزایش سختي افزايش استحكام كششيء افزایش مقاومت به زنگ زدگي "خوردگی" و... ) مي باشد. #اضافه کردن عناصر آلياژي (شامل کرین» و سایر عناصر) باعث مي شود که منحني هاي ‎IT‏ 5 01) نسبت به نمودار هاي مربوطه در مورد فولاد هاي ساده كربني #به سمت راست محور زمان منتقل مي شوند #نا حدودي باعث تغییر شکل منحني مي شود 

صفحه 35:
نمودار 070 براي فولاد كربني OP sass ‏براي آلياژي‎ 

صفحه 36:
سوال #با توجه به منحني ‎IT‏ براي دو نوع فولاد ساده كربني و آليازي امکان ایجاد بینیت و مارتنزیت براي کدام فولاد حین سرد کردن بالاتر است؟ 

صفحه 37:
6 آنیل کامل ۸۴۳۴6۵۱۱۴9 اابا۴ #روش : قطعه به دمايي بالا (شکل زیر) حرارت داده شده و براي مدت زماني مشخص در اين دما نگه داشته مي شود و سپس به آرامي تا دماي اتأق سرد مي شود. #اهداف : )-خارج کردن تنش هاي حرارتي باقي مانده ° 2 نرم کرن قطعه (کاهش تنش تسلیم) Ductility 5 486 Ui! 54 -O 9 ‎PO‏ همگن سازي خواص بعد از ريخته گري ‎ 

صفحه 38:
#در اين عملیات زمان نقش مهمي دارد. معمولا بین سطح و مركر يك قطعه شيب دمايي(تفاوت دمايي) وجود دارد که مقدار اين شیب حرارتي به اندازه . شکل و جنش قطعه بستگي دارد. وجود این شیب حرارتي مبي تواند باعث ایجاد تتش هاي حرارتي شود. چون قسمت هايي از جسم که گرمتر است تمایل به انبساط بيشتري نسبت به سایر قسمت هاي سردتر جسم دارد. ©همين تفاوت در میزان انبساط حرارتي قسمت هاي مختلف جسم مي تواند باعث ايجاد تنش هاي حرارتي شود. 

صفحه 39:
منشا ایجاد تتش حرارتي در اثر افزليش دما جسم ازادانه افزايش طول بيدا مي كند بك “كده2 - 0 مانعي كه از افزايش طول ناشي از انبساط حراراتي جلوگيري مي كند ودر نتيجه در جسم تنش ايجاد مي شود 

صفحه 40:
Twor STRAMIFED PRE مس STRATIRCATION STRESS PROFILES EVEL 1 HoT 3 STRATIRCATION ever 

صفحه 41:
#اگر قطعه سریع سرد یا سریع گرم شود در آن تنش هاي حرارتي ایجاد مي شود که مي تواند باعث تغییر شکل قطعه یا شکست آن شود. #شکل زیر محدوده دمايي گرم کردن قطعه در عملیات آنیل کامل را نشان مي دهد. 

صفحه 42:
1000 1800 — 1700 200 jormaliz —| 1600 ull anne 1500 800 1400 700 1300 ۳ (0 600 ۱ 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 12 14 1.6 Composition (wt% C) 

صفحه 43:
©- نرمالیزه کردن ۱۱۵۲۳۸۵۱21۳9 #روش : » گرم تا دمايي خاص ۰ © نگه داشتن در دماي خاص براي مدت زمان مشخص 6 . 0 سرد کردن تا دماي محیط در هوا ©اهداف 6 ریز ساختن اندازه دانه ودر نتيجه افزايش تنش تسليم و استحکام کشت © ایجاد پرلیت هاي ریز در ساختار و افزایش تنش تسلیم و 

صفحه 44:
8 = é =} 1800 —| 1700 —| 1600 —} 1500 1400 1300 —| 1200 16 Full annealing ۱ 14 ۳0 ‏سیم‎ Normalizing xy] ! 06 08 10 12 Composition (wt% C) 1000 900 800 700 600 0 Temperature (°C) 

صفحه 45:
تش زدايي ۲6۱۱6۲ 5۲۵55 هدف : حذف تنش هاي باقي مانده در قطعه #تنش هاي باقي مانده به 9 دلیل عمده در قطعه ایجاد مي شوند 8 تنش باقي مانده ناشي از تغییر شکل پلاستيك بعد از عملیات هایي ‎jas‏ ماشينكاري و سنگ زني © 2 تنش باقي مانده به علت عدم يكنواختي در سرد شدن قطعه مثلا بعد از جوشكاري © تنش باقي مانده در قطعه به علت تغییر فاز هاي اتفاق افتاده در ماده (توضیح به صفحه بعد ) 

صفحه 46:
هر فازي نظیراستونیت» پرلیت» فریت یا مارتنزیت هر کدام حجم مخصوص به خود دارند . بنابراین هنكام تغییر يك فاز به فاز, دیگر مقداري افزایش یا کاهش حجم روي میدهد که ناشي از تفاوت حجم دو فاز نسبت به هم است . #اين تغیبرات حجم مي تواند باعث ایجاد نتش در قطعه شود جكونه؟ 

صفحه 47:
روش عمليات تنش زدايي #قطعه براي مدت زمان مشخص به دمايي خاص كرم شده وبراي مدت زماني در آن دما باقي مي ماند. #طيف دمايي در شكل زير نسان داده شده است. #صيف دمايي طوري انتخاب مي شود كه اثرات ناشي از كار سرد در قطعه از بين نرود و تنها تنش هاي باقي مانده ( ناشي از عدم تطابق ها به هر دليل) آزاد شود. 

صفحه 48:
hore on 3 Heat Treatment of Steels, am ‏سس‎ ‎am ‏سساست‎ ‏سیر‎ te 32 ‏مساو سم‎ see tenes 1 ‏جعي‎ ‎160 ‘Aastenite + Fe'C 4 I 1 Fue ‏تيم‎ 3 5 ‏سح‎ eo oats 1 کات مسا کم مد مس 

صفحه 49:
Annealing ox ‏آنیل‎ #براي از بین بردن اثرات کار سرد که قبلا توضیح داده شد. 

صفحه 50:
كروي كردن 506۲۵10121۳9 ©هدف : 9 كاهش سختي و تنش تسليم به منظور تسهيل در براده برداري از قطعه و سهولت تغيير شكل يلاستيك © © افزايش تافنس 

صفحه 51:
#فولادهاي كبني با درصد کربن ۵.0.4۷۷ و بالاتر به علت مقادیر بالا از سمنتیت که در ساختار به صورت لایه اي حضور دارند باعث افزایش سختي و تنش تسلیم و کاهش تافنس جسم مي شوند. © با انجام عمليات كروي كردن اين لايه ها به صورت كروي در مي آيد و بدينوسيله تنش تسليم و سختي كم مي شود و تافنس زياد مي شود ۰ 

صفحه 52:
#روش عملیات كروي کردن © روش کلي براي عملیات كروي کردن وجود دارد 6 حرارت دادن قطعه به دماي زیر یوتکتوئید (70000) و نگه داشتم براي مدت زماني در اين دما (06-06 ساعت) ‎Ce‏ گرم کردن قطعه به درست بالاتر از نقطه يوتكتوئيد و سپس سرد کردن آهسته(در کوره) ‏©- سرد کردن و گرم کردن متناوب در فاصله دمايي 0 بالا وزیر دماي یوتکتوئید ‎ 

صفحه 53:
‎wee Do Bs of‏ و9 ‎re ۳‏ مه , ‎fe‏ ‏ده وه ‎ ‎ ‎2 > - ‘on ° 0 a ORE ‎ 

صفحه 54:
Temperature (°F) 800 T T T T T — 1400 Eutectoid temperature 700 1200 ~ Austenite 600 Pearlite — 1000 500 Ae \ 1818 ۱ ١26 —| 800 400|— criticat ‏ا ا‎ ‏إلى ممه‎ 1 ۱ 4 were’ | Austente + aainte | ‏لت ا 1 1 ۱ ومد‎ 600 AM (start) austenite = Martensite | ١ + 1 1 ۱ 1 ‏لس ۱ 1 + 1 ساممد‎ 0 0 ‏ا‎ | 1 1 1 ۱ VP+B 100]- i 1 iy 1 cep 120° ۱+۴ x M— stews Bole ‏اک‎ 3 0 Temperature (°C) 

صفحه 55:
Hardening cls ‏سخت‎ 

صفحه 56:


صفحه 57: