أوستنيت

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
أطوار سبيكة الحديد ع · ن · ت

فيريت (حديد ألفا، حديد دلتا، طري)
أوستنيت (حديد غاما; أقسى)
سفيروديت
برليت (88% فيريت، 12% سمنتيت)
باينيت
مارتنسيت
ليد يبوريت (فيريت-سمنتيت أصهرية، 4.3 % كربرون)
سمنتيت (كربيد الحديد، Fe3C; الأقسى)

تصنيفات الفولاذ

فولاذ كربوني (≤2.1% كربون; سبيكة مخففة)
فولاذ مقاوم للصدأ (+كروم)
فولاذ ماراجين (+نيكل)
فولاذ سبائكي (قاسي)
فولاذ العِدد (الأقسى)

مواد حديدية أخرى

حديد الزهر (>2.1% كربون)
حديد مطيلي
حديد مطاوع (يحتوي على الخبث)

أوستنيت (باللاتينية: Austenite) هو الاسم المعطي للمحلول الجامد جاما (γ) والذي يتألف من الكربون الذائب في حديد جاما المكعب مركزي الوجه.

تصل أعلى ذوبانية للكربون في الأوستنيت 2.0 % وذلك عند درجة حرارة °1148 والمدرجة في منحني الاتزان للحديد والكربون.

التآصل في الحديد[عدل]

من عند درجة حرارة 912 إلى 1394 درجة سيليزية (1674 إلى 2541 درجة فهرنهيت) يحدث تحول طوري لحديد ألفا من المكعب مركزي الجسم إلى المكعب مركزي الوجه مكوناً حديد جاما أو كما يسمى إيضاً أوستنيت. وهو غالباً يكون طري ومطيل ولكن يذوب فيه الكربون بنسبة أكثر إلى حد كبير (بمقدار 2.04% من الكتلة عند درجة حرارة 1146 درجة سليزيوس (2095 درجة فهرنهيت)). هذا الطور من حديد جاما يشتهر بأنه النوع الأكثر أستخداماً من الفولاذ الغير قابل للصدأ لعمل معدات للمستشفيات والمعدات المستخدمة في المأكولات.

التحويل للأوستنيت[عدل]

التحويل للأوستنيت يتم عن طريق تسخين الحديد أو الحديد ذو الأصل المعدني أو الصلب لدرجة الحرارة التي يتحول عندها البنية البلورية من الفيريت إلى الأوستنيت.[1] والتحويل الغير كامل للأوستنيت يمكنه أن يترك كربيدات غير متحللة في بنية المصفوفة.[2] لبعض الحديد أو الحديد ذو الأصل المعدني أو الصلب يمكن حدوث أو ظهور كربيدات أثناء التحويل للأوستنيت. والمصطلح الشائع الذي يطلق على ذلك هو التحويل للأوستنيت ذو الطوران.[3]

تقسية الأوستنيت[عدل]

هي عملية تقسية تتم على الحديد ذو الأصل المعدني لتحسين خواصه المكانيكية. يتم تسخين المعدن إلى منطقة الأوستنيت في منحنى اتزان الحديد والسمنتيت ثم يغمر في حمام ملح أو وسط آخر طارد للحرارة يكون بين درجتى 300-375 سلزيوس (572-707 فهرنهيت). ويتم تخمير المعدن في درجة الحرارة هذه إلى أن يتحول الأوستنيت إلى باينيت أو أوسفريت (باينيت فريت + أوستنيت عالي الكربون).[4]

بتغيير حرارة عملية التحويل للأوستنيت، يمكن الحصول من خلال عملية تقسية الأوستنيت على أبنية مجهرية مختلفة ومرغوب فيها.[5] وبزيادة درجة حرارة عملية تحويل الأوستنيت يمكن الحصول على محتوى أكبر من الكربون في الأوستنيت، في حين بتقليل درجة الحرارة يكون التوزيع البنيانى منتظم أكثر.[5]

السلوك في الصلب الكربوني العادي[عدل]

عندما يتم تبريد الأوستنيت في الغالب يتحول إلى خليط من الفيريت والسمنتيت وذلك لانتشار الكربون. وبالاعتماد على تشكيل السبيكة ومعدل التبريد يمكن ان يتكون البرليت. إذا كان معدل التبريد سريع جداً قد يحدث للسبيكة تشوه كبير في البنية البلورية حيث تتحول إلى مستطيل مركزي الجسم بدلاً من أن تتحول إلى الفريت والسمنتيت. في الصناعة تعد هذه حالة مهمة جداً حيث أن الكربون غير مسموح له بالانتشار نتيجة سرعة التبريد، ولذلك يتم الحصول على مارتنزيت صَلب. يحدد معدل التبريد نسب المارتنزيت والفريت والسمنتيت وبالتالي يحدد الخواص الميكانيكية للحديد الناتج، مثل صلادة ومقاومة الشد. وإذا تم عمل تبريد سريع (للحث على تكوين المارتنزيت) ثم عمل معالجة حرارية سوف يتم تحويل بعض المارتنزيت القصف إلى مارتزيت مُعالج حرارياً. وإذا تم تبريد سريع لحديد قابليته للتصليب ضعيفة سوف يتبقى نسبة كبيرة من الأوستنيت في البنيان المجهري.

الاستقرار[عدل]

يمكن حدوث استقرار لبنيان الأوستنيت بإضافة عناصر سبائكية معينة مثل الماغنسيوم والنيكل لإن ذلك سوف يسهل عملية المعالجة الحرارية لسبائك الصلب قليل العناصر السبائكية. في الحالة القصوى للأوستنيت الفولاذي الغير قابل للصدأ بزيادة نسبة العناصر السبائكية يجعله أكثر استقراراً حتى في درجة حرارة الغرفة. وعلى العكس بعض العناصر مثل السليكون والموليبدنوم والكروم تؤدي إلى زعزعة استقرار الأوستنيت.

تحويل الأوستنيت ودرجة حرارة كوري[عدل]

في العديد من السبائك المغناطيسية درجة حرارة كوري (و هي درجة الحرارة التي تتوقف عندها الخاصية المغناطيسية) تحدث عند درجة حرارة مقاربة من عملية تحويل الأوستنيت. ويرجع ذلك لطبيعة المغناطيسية المسايرة للأوستنيت أى أنه بارا مغناطيسي، بينما المارتنزيت والفيريت كلاهما ذو مغناطيسية حديدية.

الخواص الميكانيكية للأوستنيت[عدل]

  1. مقاومة الشد 100 كجم/ مم2
  2. الأستطالة 10% (عند طول قياسي 50 مم).
  3. القساوة Rc 40.
  4. غير قابل للمغنطة.
  5. مقاوم للتآكل.
  6. يتصف باللدونة العالية.
  7. ارتفاع المقاومة الكهربية.

مراجع[عدل]

  1. ^ Nichols R (Jul 2001). "Quenching and tempering of welded carbon steel tubulars". 
  2. ^ Lambers HG, Tschumak S, Maier HJ, Canadinc D (Apr 2009). "Role of Austenitization and Pre-Deformation on the Kinetics of the Isothermal Bainitic Transformation". Metal Mater Trans A. 40 (6): 1355. Bibcode:2009MMTA..tmp...74L. doi:10.1007/s11661-009-9827-z. 
  3. ^ "Austenitization". 
  4. ^ Kilicli V, Erdogan M (2008). "The Strain-Hardening Behavior of Partially Austenitized and the Austempered Ductile Irons with Dual Matrix Structures". J Mater Eng Perf. 17 (2): 240–9. doi:10.1007/s11665-007-9143-y. 
  5. ^ أ ب Batra U, Ray S, Prabhakar SR (2003). "Effect of austenitization on austempering of copper alloyed ductile iron". J Mater Eng Perf. 12 (5): 597–601. doi:10.1361/105994903100277120.