ความแตกต่างระหว่างฝนแข็งตัวและ Martensite นิรภัย


3

ตำรา "วิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมเบื้องต้น" กล่าวถึง:

"การทำให้แข็งตัวของฝนและการรักษาเหล็กเพื่อก่อให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่มีอารมณ์เป็นปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงแม้ว่ากระบวนการบำบัดความร้อนจะมีความคล้ายคลึงกันดังนั้นกระบวนการไม่ควรสับสน "

ฉันอ่านทั้งสองบท แต่ไม่เห็นความแตกต่าง กระบวนการทั้งสองทำงานโดยการละลายที่แตกต่างกันของ B ใน A ที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันจากนั้นดับเพื่อป้องกันการละลายจากการแพร่กระจายแล้วเร่งกระบวนการชราภาพผ่านความร้อนซึ่งช่วยให้ตัวเร่งปฏิกิริยาของตัวถูกละลาย Martensite) เพื่อก่อตัวซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่และทำให้ยากมาก แต่ด้วยการอยู่ในเมทริกซ์ที่มีความเหนียวมากกว่าช่วยเพิ่มความเหนียวโดยรวม ความแตกต่างระหว่างทั้งสองอยู่ที่ไหน

คำตอบ:


3

สรุป: กระบวนการทั้งสองขึ้นอยู่กับการละลายสัมพัทธ์ของตัวถูกละลายระหว่างเฟสตัวทำละลายอุณหภูมิสูงและต่ำ วิธีการแต่ละกระบวนการดำเนินการในระดับย่อยด้วยกล้องจุลทรรศน์จะแตกต่างกันมาก การแข็งตัวของปริมาณน้ำฝนมี จำกัด - การแพร่กระจาย

ฝนแข็งตัวเป็น การแพร่กระจาย จำกัด กระบวนการที่อะตอมตัวถูกละลาย (โดยทั่วไปเป็นสารตั้งต้น) ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อละลายในตัวทำละลายเหนืออุณหภูมิยูเทคติกหรือยูเทคทรอยด์จากนั้นถูกบังคับให้ตกตะกอนจากสารละลายใต้อุณหภูมิยูเทคติกหรือยูเทคตอย ปริมาณน้ำฝนเป็นผลมาจากกระบวนการนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของเฟสทุติยภูมิซึ่งอาศัยการแพร่กระจายของอะตอมของตัวถูกละลายไปยังบริเวณที่เกิดนิวคลีออน อัตราสัมพัทธ์ของนิวเคลียสและการเจริญเติบโตถูกควบคุมโดยอุณหภูมิ ขนาดและการกระจายตัวของเฟสทุติยภูมิจะถูกควบคุมตามเวลาโดยมีการทำให้หยาบขึ้นเมื่อเวลาดำเนินไป

Martensite เป็นผลมาจาก แพร่ กระบวนการที่อะตอมตัวถูกละลาย (โดยทั่วไปคั่นระหว่าง) ถูกขังอยู่ในตาข่ายที่เปลี่ยนรูปทำให้เกิดการบิดเบือนของตาข่าย ในเหล็กโครงตาข่ายนั้นเปลี่ยนจาก FCC เป็น BCC เมื่อเปลี่ยนจากออสเทนไนต์เป็นเฟอร์ไรต์ หากการแปลงเร็วพอแสดงว่าไม่มีเวลาเพียงพอสำหรับการแพร่กระจายของคาร์บอนและการเกิดนิวเคลียสและการเติบโตของเฟสซีเมนต์รอง คาร์บอนจะติดอยู่ในตาข่ายเมื่อเปลี่ยนจาก FCC เป็น BCC หากคาร์บอนเกินขีด จำกัด การละลายในเฟอร์ไรต์ในที่สุดตาข่ายก็จะบิดเบือนไปในรูปแบบ tetragonal (BCT) ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ร่างกาย ระดับของการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ไม่ได้ถูกควบคุมตามเวลา แต่ตามอุณหภูมิ อุณหภูมิที่ต่ำกว่าให้สัดส่วนของมาร์เทนไซต์ที่เกิดขึ้น ขอบเขตของการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ไม่ได้ถูกควบคุมโดยการแพร่กระจายเนื่องจากการแปลงโครงร่างเป็น BCT เกิดขึ้นที่ความเร็วของเสียงในวัสดุ เร็วกว่ากระบวนการแพร่กระจายในของแข็ง

แผนภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ - เวลา (TTT) หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อนใต้พิภพ (IT) ด้านล่างจะช่วยแสดงแนวคิดทั้งสอง แผนภาพนี้ใช้สำหรับเหล็กกล้า AISI 1050 ซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 0.5% โดยน้ำหนักของคาร์บอนแมงกานีสเล็กน้อยเพื่อป้องกันการแตกตัวของกำมะถันและส่วนที่เหลือเป็นเหล็ก ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิ $ A_3 $ คาร์บอนทั้งหมดจะถูกละลายในเหล็กอย่างสมบูรณ์ซึ่งออสเทนนิติกอย่างเต็มที่เนื่องจากออสเทนไนต์เป็นเฟสของตัวทำละลายที่เสถียร ใต้ austenite อุณหภูมิ $ A_3 $ เริ่มเปลี่ยนเป็นเฟอร์ไรต์ซึ่งตอนนี้เป็นระยะตัวทำละลายที่เสถียร ในขณะที่เหล็กเปลี่ยนรูปความสามารถในการละลายของคาร์บอนจะลดลงจากประมาณ 0.75% โดยน้ำหนักเป็นประมาณ 0.02% โดยน้ำหนัก (ดูแผนภาพเฟส Fe-C ด้านล่าง) คาร์บอนจึงเริ่มกระจายออกจากเหล็ก หากกระบวนการนี้ได้รับอนุญาตให้มีเวลามากพอที่จะเกิดขึ้นในระหว่างการพูดที่ 600 C ดังนั้นไข่มุกจะเกิดขึ้น Pearlite เป็นโครงสร้างจุลภาค lamellar ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์, ตัวทำละลายเฟสและซีเมนต์ซึ่งเป็นสารประกอบ stoichiometric ประมาณ 6.7% โดยน้ำหนักของคาร์บอน นี่คือหลักการเร่งรัด สำหรับวัสดุหลายชนิดระยะทุติยภูมิจะตกตะกอนที่ขอบเกรนซึ่งไม่เป็นที่น่าพอใจ นั่นคือเหตุผลที่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการแก้ไขปัญหาโดยทั่วไป

ถ้าเหล็กเย็นลงอย่างรวดเร็วพอที่จะข้าม "จมูก" ของส่วนโค้งของไดอะแกรมจากนั้นเมื่อถึงอุณหภูมิ $ M_s $ มาร์เทนไซท์จะเริ่มก่อตัวเนื่องจากคาร์บอนที่เพียงพอจะยังคงอยู่ในตาข่ายเพื่อทำให้เกิดการบิดเบือน เป็น BCT เนื่องจากแปลง หากการระบายความร้อนยังคงอยู่ที่ $ M_f $ ดังนั้นวัสดุทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ โปรดทราบว่าอุณหภูมิห้องนั้นสูงกว่า $ M_f $ เล็กน้อยดังนั้นวัสดุทั้งหมดจะไม่เปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ถ้ามันถูกทำให้เย็นลงถึงอุณหภูมิห้องเท่านั้น ไม่ว่าจะเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องนานเท่าไหร่ปริมาณของมาร์เทนไซต์จะไม่เปลี่ยนแปลง ในทางตรงกันข้ามถ้าเราถือวัสดุไว้ที่ 600 C เป็นเวลานานซีเมนต์ในแพร์ริเอตของเราจะมีแนวโน้มที่จะหยาบและในที่สุดก็กลายเป็นอนุภาคทรงกลมเมื่อการแพร่กระจายเกิดขึ้นในกระบวนการที่เรียกว่า spheroidization

AISI 1050 TTT Diagram

ภาพที่นำมาจาก practicalmaintenance.net ซึ่งมีการอภิปรายที่ดีเกี่ยวกับการพัฒนาแผนภาพ TTT

Fe-C Phase Diagram

ภาพที่นำมาจาก mit.edu เปิดบทเรียน


1

ความแตกต่างพื้นฐานคือการชุบแข็งการตกตะกอนเกี่ยวข้องกับการกระจายของอะตอมโลหะผสมในโครงสร้างคริสตัลของโลหะฐาน เกิดขึ้นในโลหะผสมส่วนใหญ่รวมถึงเหล็กอ่อน นี่คือความแตกต่างของขนาดระหว่างอะตอมในโลหะผสม (หรืออนุภาคในคอมโพสิต) ทำให้โครงสร้างของผลึกแข็งตัวและทำให้การเคลื่อนที่เคลื่อนที่ยากขึ้น

การชุบแข็งเหล็กในทางกลับกันนั้นเกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างใหม่ที่สมบูรณ์ สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะเหล็กสามารถมีอยู่ทั้งตัวที่อยู่กึ่งกลาง (เฟอร์ไรต์) และใบหน้าที่อยู่กึ่งกลางของผลึกลูกบาศก์ (ออสเทนไนต์) ออสเทนไนท์มีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงและมีความสามารถในการละลายคาร์บอนสูงกว่าเฟอร์ไรต์ ออสเทนไนท์ที่เย็นตัวช้าจะเปลี่ยนกลับเป็นเฟอร์ไรต์และคาร์บอนส่วนเกินใด ๆ จะก่อตัวเป็นซีเมนต์ (คาร์ไบด์เหล็ก) ... นี่คือการทำให้แข็งตัวโดยการตกตะกอน อย่างไรก็ตามถ้าออสเทนไนท์ถูกทำให้เย็นอย่างรวดเร็วโดยการดับไม่มีเวลาเพียงพอที่จะสร้างซีเมนต์และคาร์บอนที่ละลายอยู่จะถูกกักอยู่ในโครงสร้างที่มีความเค้นสูง (มาร์เทนไซต์) นี่คือสิ่งที่ช่วยให้เหล็กกล้าคาร์บอนสูงเพื่อให้เกิดความแข็งสูงมาก

ในกรณีส่วนใหญ่วัสดุที่ได้จะมีความแข็งและเปราะเกินกว่าที่จะเป็นประโยชน์และการแบ่งเบาบรรเทาจะใช้ในการเปลี่ยนมาร์เทนไซต์เป็นมุก

และภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติมคือกระบวนการเหล่านี้ในเหล็กยังผลิตโครงสร้างเฉพาะ (เช่นมาร์เทนไซต์อาจแสดงโครงสร้างรูปเข็มภายใต้กล้องจุลทรรศน์)

หากนั่นยังไม่เพียงพอก็จะมีโครงสร้างจุลภาคเพิ่มเติมในรูปแบบของ bainite ที่เกิดขึ้นจากการดับไปที่อุณหภูมิปานกลางและถือเป็นระยะเวลาหนึ่ง Bainite นั้นเป็นรูปแบบของไข่มุกที่มีความตึงเครียดและมีโครงสร้างมากขึ้น (เช่นเฟอร์ไรต์และซีเมนต์) ที่มีโครงสร้างเป็นชั้น ๆ

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.