استحکام مارتنزیت

تعداد بازدید: 3082
چهارشنبه 03 دي 1393

استحکام مارتنزیت

استحکام مارتنزیت (Strength of Martensite) را باید در ساختار آن جستجو کرد. در اثر سریع سرد شدن فولاد از ناحیه آستنیت، اتم‌ های کربن در حفره‌ های هشت وچهی شبکه fcc محبوس شده و از تبدیل آن به شبکه تعادلی bcc در دمای اتاق جلوگیری می‌کند. این موضوع باعث جابه‌جا شدن اتم‌های آهن از محل‌ های استقرار اولیه خود و به وجود آمدن شبکه بلوری bct می‌ شود. شکل زیر جابه‌جایی اتم‌ های آهن در اثر قرار گرفتن اتم‌های کربن در شبکه bct مارتنزیت را نشان می‌دهد. در حقیقت یکی از عوامل عمده افزایش سختی و استحکام مارتنزیت همین اختلالات شبکه بلوری است که در نتیجه آن حرکت نابه‌جایی‌ ها بسیار مشکل می‌ شود.

جابه‌جایی اتم‌های آهن در اثر محبوس شدن اتم‌های کربن در شبکه ی  مارتنزیت

 

علاوه بر کربن، ساختار فرعی (Substructure) مارتنزیت نیز در افزایش استحکام نقش مهمی را بازی می‌کند. دگرگونی مارتنزیتی از این نظر منحصر به فرد است که انجام آن همراه با به وجود آمدن چگالی بالایی از عیوب خطی نظیر نابه‌جایی‌ ها و یا دوقلو های ریز و ظریف در میکروساختار فولاد است. سهم ساختار فرعی مزبور در افزایش استحکام مارتنزیت تقریبا ثابت بوده و مستقل از درصد کربن فولاد است. به جز در مقادیر  کم کربن، اثر ساختار فرعی به مراتب کمتر از اثر کربنی که به صورت محلول در شبکه بلوری مارتنزیت وجود دارد، است. بنابراین، استحکام مارتنزیت عمدتا ناشی از دو پارامتر است: یکی کربن موجود در شبکه بلوری که به صورت محلول جامد فوق اشباع باشد و دیگری ساختار فرعی که در حقیقت همان چگالی بالایی از نابه‌جایی‌ ها و دوقلو هاست. نتایج حاصل از مطالعات انجام شده بر روی فولاد های Fe-Ni-C (با دمای زیر صفر درجه سانتیگراد) نشان داده است که در این فولاد ها استحکام تسلیم مارتنزیت با 0.2 درصد انحراف 0.2 σ را می‌توان با تقریب خوبی از معادله زیر به دست آورد.

معادله یک

در این معادله جمله دوم اثر درصد کربن محلول را بر روی استحکام مارتنزیت نشان داده و مشخص می‌ کند که استحکام مارتنزیت با ریشه دوم درصد وزنی کربن محلول ارتباط مستقیم دارد. به بیان دیگر با افزایش درصد کربن، استحکام مارتنزیت ابتدا سریع و سپس به طور تدریجی و آهسته افزایش می‌یابد (افزایش استحکام مارتنزیت برحسب درصد کربن به صورت سهمی است). جمله اول این معادله، افزایش استحکام مارتنزیت ناشی از مجموعه‌ای از اثرات پارامترهای زیر است: وجود 20 درصد نیکل به صورت محلول جامد (MPa 138 یا psi 20000)، تنش اصطکاکی یا تنش لازم برای به حرکت در آوردن نابه‌جایی‌ها در آهن خالص bcc که معادل 69 مگاپاسکال یا 1000psi است و بالاخره اثر ساختار فرعی مارتنزیت (MPa 255 یا psi 37000). این معادله برای مارتنزیت پیر نشده است. لازم به اشاره است که از آنجایی که دمای برای آلیاژ های Fe-Ni-C زیر دمای اتاق است، امکان بررسی فوق وجود دارد.

از آنجایی که دمای Ms مربوط به فولادهای کربنی ساده مخصوصا فولادهای کم کربن نسبتا بالاست، در ضمن سریع سرد شدن و قبل از رسیدن به دمای اتاق درصدی از کربن که به صورت محلول در فضاهای هشت وجهی محبوس شده است نفوذ کرده و بر روی نابه‌جایی‌ها، فصل مشترک بین لایه‌های مارتنزیتی و فصل مشترک بین بسته‌های مارتنزیتی رسوب می‌کند. این فرآیند به بازپخت خود به خود یا Autotempering موسوم است و به نظر می‌ رسد که اثر کربن محلول روی استحکام کششی را باید کاهش دهد. مطالعات نشان داده است که با وجود اثرات ناشی از رسوب اتم‌های کربن در عملیات بازپخت خود به خود، استحکام کششی مارتنزیت در این فولادها نیز تابع ریشه دوم درصد وزنی کربن به صورت زیر است.

معادله دو

این معادله از آزمایش‌های انجام شده روی فولادهای کربنی ساده که حداکثر 0.2 درصد کربن داشته باشند به دست آمده و برای فولادهای مارتنزیتی که 0.08 تا 0.24 درصد کربن و 0.4 تا 0.5 درصد منگنز داشته باشند نیز صادق است. همانند معادله قبل، در اینجا نیز جمله اول شامل تمام پارامترهای ساختاری نظیر اثرات معایب خطی، اندازه لایه‌های مارتنزیتی، اندازه بسته‌های مارتنزیتی و بالاخره اندازه دانه‌های آستنیت است. در به دست آوردن معادله دو اندازه دانه‌های آستنیت ثابت و تقریبا بین 7 تا 9 ASTM بوده است.

اثر اندازه دانه‌ های آستنیت روی استحکام مارتنزیت بدین صورت است که با کاهش اندازه دانه‌ ها، استحکام مارتنزیت به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. در فولاد های کم کربن و کربن متوسط، لایه‌های مارتنزیتی به صورت مجموعه‌ ها و یا بسته‌هایی آرایش می‌ یابند که اندازه‌ های آن ها مستقیما بستگی به اندازه دانه‌های آستنیت اولیه دارد. بنابراین اندازه بسته‌های مارتنزیتی و یا اندازه دانه‌های آستنیت اولیه را می‌ توان جهت مطالعه و بررسی استحکام مارتنزیت به کار برد. شکل زیر ارتباط بین استحکام تسلیم و اندازه بسته‌ های مارتنزیتی را برای فولاد های 0.2%C-Fe  و Fe-Mn نشان می‌ دهد. نکته قابل توجه، تفاوت شیب دو منحنی مربوط به دو نوع فولاد مورد بحث است. این موضوع بدین صورت توجیه می‌شود که در آلیاژ 0.2%C- Fe اتم‌های کربن در فصل مشترک بین بسته‌های مارتنزیتی رسوب کرده و عمل تسلیم را مشکل‌تر می‌کنند. بنابراین هرچه اندازه بسته‌های مارتنزیتی کوچک‌ تر باشد این اثر نیز مشهودتر است. از این رو، شیب منحنی استحکام برحسب اندازه بسته‌ های مارتنزیتی برای فولاد0.2%C- Fe  بیشتر از فولاد Fe-Mn است.

اثر اندازه بسته‌های مارتنزیت (D) بر روی افزایش استحکام مارتنزیت لایه‌ای. منحنی بالایی مربوط به فولاد C2/0٪-Fe  و منحنی پایینی مربوط به مارتنزیت Fe-Mn است

منابع و پیوندها

 

Strength of Martensite
برچسب ها: مارتنزیتعملیات حرارتی
دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند ملی، اقتدار ملی
حضور پاکمن و دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند مل ...بیشتر
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری که در ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر