books phase shift

إذا نظرنا إلى مخطط الاتزان الحرارى للحديد والكربون شكل(1) نجد ان الصلب اليوتيكتويدى (نسبة الكربون 0.77%) يكون طورا واحدا عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة اليوتيكتويد(727 درجة مئوية). هذا الطور يسمى اوستنيت أو γ. في درجة حرارة اقل من اليوتيكتويد يتحول هذا الطور إلى طورين وهما سيمنتيد و؟ فريت فيما يسمى باسم البرليت. لكى يحدث هذا التحول لابد وان يكون التبريد بطيئا بدرجة كافية. إذا كان التبريد غير بطىْ بدرجة كافية، فان الاوستنيت لا يتحول إلى برليت بل يتحول إلى اشكال أخرى قد تكون مختلفة تماما ف خواصها عن البرليت. الذي يحدد ذلك هو مخطط التحول بالوقت ودرجة الحرارة(Time- Temperature- Transformation diagram) ويطلق عليه في كثير من الأحيان مخطط الـ TTT شكل (2) يوضح مخطط الـ TTT للتركيب اليوتيكتويدى حيث ان لكل تركيب من الحديد والكربون مخططه الخاص.

هذا المخطط يوضح تغير الأطوار مع الوقت ودرجة الحرارة حيث ان الوقت على مقياس لوغاريتمى ودرجة الحرارة على مقياس خطى ويمكن ملاحظة التالى:

ا) عند درجة حرارة أعلى من اليوتيكتويد يوجد طور واحد وهو الاوستنيت (يرمز له هنا بالرمز γ)

ب) تحت درجة حرارة اليوتيكتويد لا يكون الاوستنيت مستقرا ويبدا في التحول مع الزمن ولذلك فان هناك خط بداية تحول وخط نهاية تحول.

ج) يكون التغير مع الوقت إلى برليت عند درجات الحرارة المرتفعة ويكون التغير إلى بنيت (Bainite) عند درجات حرارة منخفضة نسبيا.

د) النقطة المارة بالخط الافقى تسمى الانف (nose) والخط الافقى المار بها يفصل ما بين البرليت (p) والبنيت (B).

هـ) إذا كان التبريد سريعا بحيث اننا نصل إلى درجات حرارة منخفضة دون المرور ببداية التحول فان هناك تحولا اخر يتم لا يعتمد على الزمن بل يعتمد على درجة الحرارة فقط، هذا التحول يسمى المارتنزيت (Martensite) ويرمز له هنا M.

مسارات التبريد المختلفة للحصول على البرليت (P) والبنيت (B) والمارتنزيت (M). من الشكل نستخلص الاتى :

ا) لكى يكون التحول كاملا لابد ان يمر خط التبريد بخط نهاية التحول.

ب) الذي يتحول هو الاوستنيت فقط بمعنى انه إذا تحول الاوستنيت مثلا إلى البرليت فان البرليت لا يتحول إلى بنيت أو مارتنزيت.

السؤال الآن هو هل يمكننا الحصول على خليط من أي من الثلاثة؟ بمعنى خليط من المارتنزيت والبيرلايت مثلا أو خليط من البانيت والمارتنزيت أو خليط من البانيت والمارتنزيت والبرليت ؟ الجابة هي نعم.

يوضح ذلك في هذا الشكل هناك خط التبريد فاذا فرضنا انه لدينا 1 كجم من الاوستنيت فاننا نجد التالى:

ا) عند النقطة b ما يزال هناك 1 كجم من الاوستنيت ولكنه غير مستقر.

ب) عند النقطة ؤ تحول 0.5 كجم إلى البرليت وهناك 0.5 كجم من الاوستنيت غير المستقر.

ج) حدث تبريد مفاجى لنقطة d. يبدا الاوستنيت المتبقى في التحول وشروط التحول هنا كالاتى:

• يعتبر الاوستنيت المتبقى كانه برد فجائيا من درجة حرارة فوق اليوتيكتويد إلى النقطة e.

• يبدا في التحول من بداية الزمن عند النقطة e.

د) عند النقطة f يتحول نصف الاوستنيت المتبقى (0.5 كجم) إلى بنيت ويبقى 0.25 كجم من الاوستنيت غير مستقر.

هـ) عند النقطة g يتحول بقية لاوستنيت إلى مارتنزيت. في النهاية يكون 0.5 كجم برليت و0.25 كجم بنيت 0.25 كجم مارتنزيت.

مثال عددى

إذا كان هناك صلب ذو تركيب يوتيكتويدى ومخطط TTT كما هو موضح بشكل (1) وإذا بدأ هذا الصلب في التبريد من درجة حرارة 800 درجة مئوية عندما كان في طور الاوستنيت. اوجد التركيب النهائى له إذا تعرض للتبريد كالاتى :

ا) تبريد فجائى إلى درجة حرارة 350 درجة مئوية والمكوث عند هذه الدرجة 10000 ثانية ثم تبريد فجائى لدرجة حرارة الغرفة.

ب) تبريد فجائى لدرجة 650 درجة مئوية ثم المكوث عند هذه الدرجة مدة عشرين ثانية ثم التبريد الفجائى لدرجة 400 درجة مئوية ولمكوث عند الدرجة لمدة 1000 ثانية ثم التبريد الفجائى لدرجة حرارة الغرفة.

الحل : شكل(4) يوضح خطوط التبريد أ، ب ومنها نجد انه :

• في الحالة (أ) يتحول الاوستنيت إلى 100% بنيت.

• في الحالة (ب) يتحول لاوستنيت إلى 50% بنيت و50% برليت.

وسوف ندرس الآن باختصار خواص كل من البيرلايت والبانيت والمارتنزيت.