آستنیتی کردن فولاد چیست؟

آستنیتی کردن فولاد معمولاً ابتدایی‌ترین مرحله عملیات حرارتی است که برای افزایش یکنواختی غلظت کربن در کریستال‌های آستنیت، ضروری است. روش‌های آستنیتی شامل سه روش است: آنیل کاری، تنش‌گیری و نیتروه؛ مراحل آستنیتی کردن هم به سه دسته آماده‌سازی، حرارت‌رسانی، نگه‌داشت حرارتی و خنک کردن تقسیم می‌شود. قیمت میلگرد حرارتی به طور مستقیم به هزینه این فرایند بستگی دارد.

آستنیتی کردن فولاد معمولاً ابتدایی‌ترین مرحله عملیات حرارتی است که برای افزایش یکنواختی غلظت کربن در کریستال‌های آستنیت، ضروری است. این فرآیند به عنوان کلیدی برای کنترل سختی در فرآیند سخت‌کردن (یا آب‌دادن) فولاد شناخته می‌شود. آستنیتی کردن وابسته به درجه حرارت و زمان است؛ در واقع، درجه حرارت مهم‌تر از زمان است. زمانی که فولاد به درجه حرارت مورد نیاز برای تبدیل به آستنیت می‌رسد، فرآیند جوانه‌زنی و رشد آستنیت آغاز می‌شود. در ادامه، ضمن بررسی قیمت آهن امروز می‌خواهیم به‌طور کامل به فرآیند آستنیتی کردن فولاد بپردازیم.

مارتنزیت (Martensite) فلزی است که با یک تبدیل بدون پراکندگی و برشی، با شکل‌گیری آستنیت در فولادها شکل می‌گیرد و ساختار اصلی فولادهای سخت شده است. این فاز در شرایط تعادل شکل نمی‌گیرد و بنابراین در نمودار آهن-کربن نیز نشان داده نمی‌شود. برای ایجاد مارتنزیت، باید یک فرآیند خنک کاری سریع تا زیر دمای بحرانی پایین A1 انجام شود. اگر فولاد به زیر دمای A1 گرم شود، مارتنزیت در نهایت به فازهای سمنتیت و فریت تجزیه می‌شود.

آستنیت چیست؟

معمولاً به آلیاژهای آهن و فولاد دارای ساختار فولاد آستنیتی، اصطلاح آستنیت اطلاق می‌شود. این اصطلاح از نام ویلیام چاندلر رابرتس آستن، محقق مشهور انگلیسی به دست آمده است که به مطالعه خواص فیزیکی فلزات می‌پردازد. فولادهای آستنیتی، با ترکیبی از آهن و کربن همراه با مقداری کروم و نیکل، شناخته می‌شوند. این نوع فولادها به عنوان مواد ضدزنگ شناخته شده و به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت، در صنایع مهمی مانند پزشکی، هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه‌بر این، فولاد آستنیتی دارای شکل‌پذیری مناسبی است و با عملیات حرارتی، نمی‌توان آن را سخت‌تر کرد.

همچنین، نیکل، منیزیم و نیتروژن از عناصر تثبیت‌کننده آستنیتی هستند که زمانی که به فولاد اضافه می‌شوند، باعث تشکیل آستنیت می‌شوند. فولاد‌های آستنیتی تحت دو سری ۲۰۰ و ۳۰۰ ارائه می‌شوند. سری ۳۰۰ که بر پایه نیکل است، شامل فولاد‌های زنگ‌نزن آستنیتی استاندارد می‌شود، در حالی که سری ۲۰۰ شامل فولاد‌هایی با کمتر نیکل و بیشتر منگنز یا نیتروژن است. فولاد‌های سری ۲۰۰ ارزان‌تر هستند و به عنوان یک جایگزین مقرون‌به‌صرفه برای فولاد‌های سری ۳۰۰ محسوب می‌شوند. این فولاد‌ها دارای ساختار مکعبی محور (FCC) هستند که خاصیت غیرمغناطیسی دارند و به راحتی جوش داده می‌شوند. با اضافه کردن عناصر تثبیت‌کننده‌ای همچون نیکل، منیزیم و نیتروژن، این ساختار بلوری آستنیت به دست می‌آید.

دمای پایان مارتنزیت چیست؟

در دماهای پایین، ساختار مکعبی آستنیت، به‌طور خودبه‌خودی به ساختار پیچیده‌تر مارتنزیت تبدیل می‌شود. دمایی که در آن، تبدیل به‌طور کامل انجام می‌شود، به‌عنوان دمای پایان مارتنزیت شناخته می‌شود. زمانی که آلیاژ به مارتنزیت تبدیل شده است، در اثر افزایش دما، آستنیت شکل می‌گیرد و این فرآیند تا رسیدن به دمای پایان آستنیت ادامه می‌یابد. فولادهای مارتنزیتی محصولات ویژه‌ای هستند که برای تولید آن‌ها از فرآیند سرد کردن حرارتی استفاده می‌شود. ساختار ظاهری آن‌ها شامل دانه‌بندی ریز و سوزنی است. خواص مارتنزیت که از فولاد به دست می‌آید، با دیگر آلیاژها متفاوت است.
هنگامی که آستنیت به سرعت خنثی می‌شود، اتم‌های کربن فرصت کافی برای خروج از ساختار ندارند و در نتیجه بین فضاهای هشت وجهی شبکه BCC به گیر می‌افتند. در این حالت، شبکه BCC به وجهی کشیده می‌شود و یک شبکه بلوری جدید به نام BCT شکل می‌گیرد. توجه کنید که با افزایش مقدار عنصر آلیاژی، بلور مارتنزیت نیز بیش‌تر کشیده خواهد شد.

  براده آهن یا خاک آهن چیست؟

درجه حرارت آستینه کردن فولاد

حرارت آستنیته کردن فولاد بسیار اهمیت دارد. در این فرآیند، اگر آلیاژ از دمای تبدیل پایین‌تر گرم شود، آستنیت شکل می‌گیرد و اگر به دمای تبدیل بالاتر از آن برسد، تمام فولاد به آستنیت تبدیل خواهد شد. این فرآیند باعث یکنواخت‌سازی غلظت کربن در بلورها می‌شود. برای تبدیل کامل فولادهای هیپوای تکتوئیدی ولی تکتوئیدی، باید بالای درجه حرارت خط A3 حرارت داده شوند. در این فرآیند، انتخاب درجه حرارت از نمودار آهن-کربن به دست می‌آید و باید دقت شود که انتخاب درجه حرارت بسیار بالا به شکستگی یا ترک در فولاد منجر شود. اندازه دانه‌ها با بالا رفتن درجه حرارت افزایش می‌یابد و در نهایت به رشد دانه‌های آستنیت منتهی می‌شود. اگر درجه حرارت خیلی پایین باشد، سختی کامل به دست نمی‌آید و تبدیل پرلیت به آستنیت نفوذی خواهد بود.

روش‌های (عملیات حرارتی فولاد زنگ نزن) آستینت

فولاد‌های ضد زنگ آستنیتی به سه عملیات حرارتی زیر تحت ‌تجدید بهتر می‌پردازند:
– آنیل کاری
– تنش‌گیری
– نیتروه
بسیاری از انواع فولاد ضد زنگ آستنیتی، از جمله مدل‌های ۲۰۰ و ۳۰۰ که پرطرفدارند، از آنیل کاری برای بازیابی و بهبود مقاومت پس از فرآیند‌های سرد قبلی خود استفاده می‌کنند. آنیل‌کاری معمولاً در دماهای بالاتر از ۱۰۴۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. هرچند عملیات تنش‌گیری و نیتروه برای کاهش مقاومت به خوردگی و یا به علت زمان‌بر بودن فرآیند نه‌ تنها کمتر استفاده می‌شود، بلکه نیاز به کاربرد دقیق‌تر دارد.

عملیات آستینت کردن چیست؟

عملیات آستنیت کردن یکی از مراحل مهم در فرآیند نرمالیزاسیون فولادها و آلیاژهای آهنی است. در این فرآیند، فولاد یا آلیاژ تا دمای بالاتر از نقطه تبدیل پایین A1 گرم شده و به فاز آستنیت تبدیل می‌شود. اگر دما بیش از نقطه تبدیل بالا A3 رسید، تمامی فولاد به فاز آستنیت مبدل می‌شود. یکی از اهداف اصلی آستنیت کردن، یکنواخت‌سازی غلظت کربن در کریستال‌های آستنیت است. این فرایند به عنوان کلید کنترل سختی در سخت‌کردن فولاد شناخته می‌شود. مقدار زمان و درجه حرارت آستنیت کردن بر کیفیت نهایی محصول تأثیر مهمی دارد، اما در مجموع درجه حرارت بیش از زمان مؤثرتر است.

در زمان آستنیت کردن، ساختار کریستالی آستنیت بازتر از فریت، توانایی بیشتری برای جذب کربن از کاربید‌های آهن دارد. معمولاً افزایش عناصر آلیاژی مانند منگنز و نیکل باعث پایداری‌تر شدن ساختار آستنیت و تسهیل فرآیندهای حرارتی در فولادهای آلیاژی می‌شود. اینجاست که تأثیر به‌خوبی تفاوت حلالیت کربن در آستنیت و فریت ظاهر می‌شود.

همچنین، افزودن عناصر دیگر مثل سیلیکون، مولیبدن و کروم می‌تواند آستنیت را ناپایدار کند و باعث شود که فقط در دماهای بالاتر از ۹۱۰ درجه سانتی‌گراد پایدار باقی بماند. افزایش این عناصر به‌خصوص در فولادهای شدیداً آستنیتی، نیاز به مقادیر بیشتری از عناصر آلیاژی برای پایداری آستنیت در دمای اتاق دارد. در کل، آستنیت محلول جامد کربن در آهن است که در این فاز حلالیت کربن بسیار بیشتر از فریت آلفا است. اتم‌های کربن در آستنیت به شکل پراکنده‌ای در شبکه FCC حل می‌شوند. اصلی‌ترین تأثیردهنده برابری آستنیت و فریت، میزان حلالیت کربن در هر یک از این فازهاست.

  ورق a516 چیست؟

مراحل عملیات آستنیت کردن

معمولاً فرایند آستنیت کردن شامل مراحل زیر است:
۱. آماده‌سازی: فلز یا آلیاژ برای آستنیت کردن آماده می‌شود. این شامل پاکسازی سطح، برش و شکل‌دهی قطعات می‌شود.
۲. حرارت‌رسانی: قطعات فلزی در محیط حرارتی مانند کوره قرار می‌گیرند. دما به حدی بالا می‌رود تا ساختار فلز یا آلیاژ به صورت آستنیتی تبدیل شود. دما و زمان متناسب با نوع فلز و خواص تعیین می‌شود.
۳. نگه‌داشت حرارتی: فلز یا آلیاژ در دمای آستنیتی نگهداشته می‌شود تا ساختار آن به‌طور یکنواخت تغییر کند.
۴. خنک‌کردن: پس از نگهداشت حرارتی، قطعات از دمای آستنیتی خارج شده و به سرعت خنک می‌شوند. این مرحله بر ساختار و خواص نهایی تاثیر می‌گذارد.
پس از اتمام آستنیت کردن، ساختار فلز یا آلیاژ به شکل آستنیتی تبدیل می‌شود و می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای فرآیندهای دیگر مانند تصلب‌پذیری و ترموشکل‌دهی استفاده شود.

مارتنزیت (Martensite) چیست؟

مارتنزیت یک فاز است که با تبدیل بدون پراکندگی و برشی آستنیت در فولادها شکل می‌گیرد و ساختار اصلی فولادهای سخت شده‌ است. این فاز به دلیل عدم شکل‌گیری در شرایط تعادل، در نمودار آهن-کربن نیز نشان داده نمی‌شود. برای ایجاد مارتنزیت باید فولاد را سریعاً تا زیر دمای بحرانی پایین A1 خنک کنیم. اگر فولاد تا زیر دمای A1 گرم شود، در نهایت مارتنزیت به فازهای سمنتیت و فریت تجزیه می‌شود. انواع ساختار مارتنزیت بیشتر به دو دسته مارتنزیت لایه‌ای و مارتنزیت بشقابی تقسیم می‌شوند. در فولادهای کم و متوسط‌ کربن، مارتنزیت لایه‌ای شکل می‌گیرد، در حالی که در فولادهای پرکربن، مارتنزیت بشقابی شکل می‌گیرد.

مارتنزیت لایه‌ای:

این نوع ساختار مارتنزیت در فولادهای کم‌ کربن یا دارای کربن متوسط تشکیل می‌شود و حداقل میزان کربن برای تشکیل آن ۰.۳ درصد است. مارتنزیت‌هایی با کربن کمتر از ۰.۳ درصد سختی و ارزش مکانیکی کمتری دارند.

مارتنزیت بشقابی:

این فاز در فولادهای پرکربن و آلیاژهای آهنی دیگر ایجاد می‌شود. در این نوع، تیغه‌های درشت و سوزنی توسط آستنیت احاطه می‌شوند و ترک‌های محتمل را می‌کاهد.

مارتنزیت مخلوط:

این نوع دارای ویژگی‌های ساختاری مارتنزیت لایه‌ای و بشقابی است و درصد کربن آن بین ۰.۶ تا ۱ درصد است. افزایش مقدار کربن باعث نمایش ویژگی‌های مارتنزیت بشقابی بیشتر می‌شود.

جمع بندی

عملیات آستنیت کردن و مارتنزیت دو فرآیند پیوندی در فرآیندهای تغییر ساختاری فولاد هستند. آستنیت کردن با گرم کردن فولاد به دماهای بالاتر از دمای تبدیل پایین، شروع به تشکیل فاز آستنیت می‌کند. سپس با خنک شدن سریع، ساختار مارتنزیت در فولاد شکل می‌گیرد. ساختار مارتنزیت باعث افزایش سختی و خواص مکانیکی فولاد می‌شود. بنابراین، آستنیت کردن برای تولید ساختار مارتنزیت ضروری است و این فرآیند برای کنترل سختی و خواص مکانیکی فولادها بسیار اهمیت دارد. فرآیند آستنیت کردن معمولاً شامل مراحلی از جمله آماده‌سازی، حرارت رسانی، نگه‌داشت حرارتی و خنک کردن می‌شود. در نهایت چنانچه قصد خرید آهن آلات با چک را دارید، کلیک کنید.

  میلگرد پیچشی چیست؟

سولات متداول

۱. مارتنزیت (Martensite) چیست؟
مارتنزیت یک فاز است که با تبدیل بدون پراکندگی و برشی آستنیت در فولادها شکل می‌گیرد و ساختار اصلی فولادهای سخت شده‌ است. این فاز به دلیل عدم شکل‌گیری در شرایط تعادل، در نمودار آهن-کربن نیز نشان داده نمی‌شود.

۲. انواع مارتنزیت چیست؟
انواع مارتنزیت شامل لایه‌ای، بشقابی و مخلوط می‌شود.

۳. آستنیت چیست؟
معمولاً به آلیاژهای آهن و فولاد دارای ساختار فولاد آستنیتی، اصطلاح آستنیت اطلاق می‌شود.

۴.برای اطلاع از قیمت آهن و خرید آن با چه شماره‌ای تماس بگیریم؟
برای این منظور تنها کافی است تا با شماره ۰۵۱۳۱۹۱۶ تماس بگیرید.

۵. دمای پایان مارتنزیت چیست؟
در دماهای پایین، ساختار مکعبی آستنیت، به‌طور خودبه‌خودی به ساختار پیچیده‌تر مارتنزیت تبدیل می‌شود. دمایی که در آن، تبدیل به‌طور کامل انجام می‌شود، به‌عنوان دمای پایان مارتنزیت شناخته می‌شود.

اشتراک گذاری مقاله
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *