تصنيف سبائك الصلب

سبائك الصلب هي سبائك حديد تحتوى على عناصر سبائكية، تساعد على تحسين خواص الصلب وإكسابه العديد من الخصائص التي تلبى احتياجات الصناعة الحديثة. ومن أهم الإضافات السبائكية، الكربون والكروم والنيكل والموليبدنم، وغيرها. ولا تتجاوز نسبة الكربون في الصلب عامة حدود 2% بالوزن. كما يحتوى الصلب على عناصر إجبارية توجد فيه بسبب طريقة التصنيع والاستخلاص، بعضها غير ضار بالخواص مثل السليكون والمنجنيز وبعضها ضار على العموم ويسبب مشكلات عديدة أثناء التصنيع مثل الكبريت والفوسفور. وتعتبر سبائك الصلب (الأصلاب) أكثر المواد الفلزية انتشارا واستخداما نظرا لرخص تكلفة إنتاجها بالإضافة إلى إمكانية إنتاجها طبقا لمواصفات مختلفة وكذلك القدرة الكبيرة علي التحكم في تركيباتها الكيميائية. وتنقسم الأصلاب عامة إلى عدة فئات تتباين في خو اصها الميكانيكية والوظيفية وقابليتها للتصنيع واللحام والمعالجة الحرارية ومقاومتها للتآكل تباينا كبيرا ملبية لطيف واسع من المتطلبات والاستخدامات التي لا تتوافر لغيرها من المواد الهندسية. وتصنف هذه المجموعة الهامة من السبائك كما يلى: •أصلاب كربونية •أصلاب سبائكية •أصلاب العدد •أصلاب تقسى بتعتيق المرتنزيت •أصلاب المنجنيز الأوستنيتية •أصلاب مقاومة للصدأ

أصلاب كربونية

الأصلاب الكربونية هي الأصلاب التي يشكل الكربون فيها العنصر السبائكى الرئيسى وتحتوى بشكل عام على أقل من 1,65% منجنيز و 0,6% سيليكون و 0,6% نحاس، وأقل من 2% عناصر سبائكية أخرى، وتنقسم إلى المجموعات الفرعية الآتية: أصلاب منخفضة الكربون: تحتو ى أصلاب هذه المجموعة على أقل من 0,30% كربون وتنقسم إلى مجموعتين فرعيتن من السبائك لكل منهما خواصها واستخدماتها :

(أ) أصلاب تحتوى على أقل من 0,15% كربون (ب) أصلاب تحتوى على أقل ما بين 0,15% و 0,3% كربون.

(HSLA) مثال

•تحتوى على عناصر سباكئية مثل النحاس، الفاناديوم , النيكل والمولبيديوم. •تمثل هذه العناصر 10% من وزن السبيكة. •يمكن زيادة مقاومتها عن طريق المعالجة الحرارية، حيث يصبح اجهاد الخضوع من 300 ~ 500 ميجا باسكال وكذلك زيادة مقاومتها في الشد إلى 500 ~ 600 ميجا باسكال. •تتميز بالمرونة، قابليتها للتشكيل والتشغيل. •في الظروف العادية فإن سبيكة HSLA تزيد مقامتها للصدأ من الصلب الكربوني العادى. •يتم تبديل الصلب الكربونى العادى بسبيكة الـHSLA في عناصر الإنشاء المهمة مثل الكبارى، الأبراج , الأعمدة، ناطحات السحاب وأوعية الضغط. •تحتوى هذه الأصلاب فعليا على أقل من 0,2% كربون وأقل من 0,2% عناصر سبائكية أخرى •، وتتمتع بخواص ميكانيكية أفضل من الأصلاب الكربونية العادية . تنقسم هذه الأصلاب إلى ستة مجموعات فرعية: 1.أصلاب التجوية تحتوى هذه الأصلاب على إضافات قليلة من النحاس أو الفوسفور تعمل على تحسين مقاومة الصدأ الناتج عن العوامل الجوية.

2.أصلاب فريتية-برليتية منخفضة السبائكية تحتوى هذه الأصلاب على إضافات أقل من 0,1% من عناصر مكونة للكربيدات والكربونيتريدات مثل النيوبيوم والفناديوم والتيتانيوم . تعمل هذه الإضافات على تقوية السبيكة بترسيب الكربيدات والكربونيتريدات وبتصغير الحبيبات.

3.أصلاب برليتية مدرفلة تشمل هذه المجموعة أصلاب المنجنيز والكربون مع بعض العناصر السبائكية الأخرى لتحسين الخواص.

4.أصلاب الفرّيت الإبرى أو تسمى أصلاب البينيت منخفض الكربون 5.أصلاب ثنائية الأطوار تتكون بنية هذه الأصلاب من حبيبات مرتنزيت منتثرة داخل طور الفريت مما يكسبها مطيلية ومقاومة شد جيدتين.

6.أصلاب مهذبة التضمنات تتميز هذه الأصلاب بمطيلية جيدة ومتانة منتظمة على سمك مقطع المنتج، وذلك بسبب تأثير إضافات الكالسيوم والزركونيوم والتيتانيوم على تكوير وتهذيب شكل تضمنات الكبريت. تجدر الإشارة هنا إلى أن الفئات السابقة من الأصلاب المنخفضة السبائكية قد تتداخل وتشترك في بعض خواصها.

تطبيقات الأصلاب المنخفضة السبائكية عالية المقاومة

تشمل تطبيقات هذه الأصلاب أنابيب البترول والغاز ومكونات صناعة السيارات والمركبات وهياكل الماكينات ومستودعات التخزين وعربات السكك الحديدية وعربات المناجم وزحافات الثلوج وكمرات البناء وغيرها من التطبيقات الصناعية.

1.2 أصلاب متوسطة الكربون

تحتو ى أصلاب هذه المجموعة على ما بين 0,30% و 0,60% كربون وهي قابلة للمعالجة الحرارية (أى قابلة للتسقية والتطبيع). (Heat - treatable Medium Carbon Steels) مثال •بإضافة الكروم، النيكل والمولبيديوم تزيد قدرة هذة السبائك للمعالجة الحرارية. •هذة السبائك المعاجة حراريا تكون أقوى من الصلب المنخفض الكربون، لكن سيقابلها انخفاض في المرونة والصلادة. •تستخدم في مكونات المنشئات ذات المقاومات العالية التي تستدعى خليط ما بين المقاومة العالية، مقاومة الصدأ والصلادة. •التطبيقات : عجلات القطارات والشاحنات، التروس , عمود الكرانك وبعضأجزاء الآلات الآخرى.

1.3 أصلاب عالية الكربون تحتو ى أصلاب هذه المجموعة على ما بين 0,60% و 1% كربون وتمتاز بقدرتها العالية على مقاومة البرى والاحتكاك. مثال (Tool steels)

أصلاب العدد هي الأصلاب التي تستخدم لصناعة عُدَد القطع والتشكيل والتشغيل، وتحتوى هذه الأصلاب من بين العناصر السبائكية على كميات كبيرة نسبياً من التنجستن والموليبدنم والفناديوم والمنجنيز والكروم، مما يجعلها قادرة على تلبية ظروف التشغيل والقطع الشديدة. حيث تتعرض هذه الأصلاب أثناء الاستخدام بشكل مفاجئ ومتكرر إلى أحمال كبيرة جداً وفي كثير من عمليات التصنيع يرافق ظروف التحميل السابقة درجات حرارة عالية، لذلك لا بد لهذه الأصلاب أن تتحمل كل هذه الظروف دون أن تنكسر أو تتشكل أو أن تنبرى، بل وتحافظ على صلادتها ومتانتها حتى لا تفقد فعاليتها كأدوات قطع وتشكيل. •عادة ما بتحتوى علي الكروم، الفانديوم, التنجستين والمولبيدنيوم كعناصر سبائكية. •هذه العناصر السبلئكية تتحد مع الكربون لتكوين مركبات كربيد صلبة جدا ومقاومة للصدأ •هذه الأصلاب تستخدم كأدوات قطع وقوالب التشكيل وتشكيل المواد. ويمكن تصنيف أصلاب العدد إلى: •أصلاب عُدَد القطع السريع تستخدم هذه الأصلاب للتشغيل والقطع عند سرعات عالية، وهي سبائك معقدة للحديد مع الكربون والكروم والفناديوم بالإضافة إلى إضافات رئيسية من الموليبدنم (المجموعة M) أو التنجستن (المجموعة T) أو كلاهما وقد يضاف لها كميات معتبرة من الكوبلت.

•أصلاب عُدَد التشكيل الساخن تم تطوير هذه الأصلاب لتحمل ظروف الحرارة والضغط والاحتكاك عند تشكيل وقص وثقب الفلزات والسبائك تشكيلا ساخنا، وتحتوى على نسب كربون متوسطة (0,35 – 0,45%) وإضافات كروم وتنجستن وموليبدنم وفناديوم تصل من 6 إلى 25%. وتنقسم أصلاب التشكيل الساخن إلى ثلاث مجموعات فرعية حسب العنصر السبائكى الرئيسى كما يلى: 1.أصلاب كروم التشكيل الساخن : الأنواع من H10 إلى H19 2.أصلاب تنجستن التشكيل الساخن: الأنواع من H21 إلى H26 3.أصلاب موليبدنوم التشكيل الساخن: الأنواع H42 و H43 •أصلاب عُدَد التشكيل على البارد:

تصمم هذه الأصلاب بحيث تعمل في تشكيل المواد عند درجات حرارة لا تتجاوز 260 ْم، ومن ثم لاتحتوى على إضافات لمقاومة الليونة عند درجات الحرارة العالية. وتنقسم إلى ثلاث مجموعات فرعية كما يلى:

•أصلاب عُدَد التشكيل البارد عالية الكروم والكربون تحتوى هذه الأصلاب على ما بين 1,5 و 3,35% كربون و 12% كروم، وتستخدم لتشكيل الفلزات والسبائك تشكيلا باردا في عمليات الدرفلة والسحب العميق وصناعة الإسطمبات وسكاكين القطع وغيرها. •أصلاب عُدَد التشكيل البارد تقسى في الهواء تحتوى هذه الأصلاب على إضافات كافية من العناصر السبائكية بحيث تكتسب كامل صلادتها بالتبريد في الهواء من درجة حرارة استقرار الأوستنيت. •أصلاب عُدَد التشكيل البارد تقسى في الزيت تحتوى هذه الأصلاب على كميات كبيرة من الكربون وكميات كافية من عناصر أخرى بحيث تكتسب كامل صلادتها عند تسقيتها في الزيت من درجة حرارة الأوستنيت وتمتاز بقاومة عالية للبرى والاحتكاك. •أصلاب مقاومة للصدمات تحتوى هذه الأصلاب على إضافات من المنجنيز والسيليكون والكروم والتنجستن والموليبدنوم بتركيبات متعددة، وتحتوى على حوالى 0,5% كربون مما يكسبها مقاومة ومتانة عاليتين ومقاومة للبرى منخفضة إلى متوسطة. • أصلاب منخفضة السبائكية خاصة الأغراض تحتوى هذه السبائك على كميات قليلة من من الكروم والفناديوم والنيكل والموليبدنم وكميات من الكربون بين 0,5 و 1,1% ، وتقسى بالتسقية في الزيت ولها بنية صغيرة الحبيبات. • أصلاب القوالب تحتوى هذه الأصلاب على إضافات رئيسية من الكروم والنيكل وقليل من الكربون، وتستخدم في صناعة إسطمبات وقوالب السباكة منخفضة درجة الحرارة وقوالب حقن وتشكيل اللدائن. •أصلاب عُدَد تقسى بالماء يعد الكربون العنصر السبائكى الرئيسى لهذه الأصلاب وتحتوى أيضاً على إضافات صغيرة من الكروم والفناديوم لتحسين قابليتها للتقسية ولتصغير الحبيبات. • أصلاب عُدَد مصنعة بميتالورجيا المساحيق

أصلاب تقسى بتعتيق المرتنزيت

تسمى أيضاً الأصلاب المارجينية. تشمل هذه السبائك نوعية خاصة من الأصلاب عالية المقاومة تقسى من خلال تفاعل ميتالورجى لا يحتوى على الكربون وذلك بترسيب مركبات بين-فلزية عند حوالى 480 ْم أثناء عملية تعتيق المرتنزيت . وتتراوح مقاومة الخضوع لهذه الأصلاب بين 1030 و 2420 مليون بسكال، ويحتوى تركيبها الكيميائى على كميات كبيرة من النيكل والكوبلت والموليبدنم وقليل جداً من الكربون. الاستخدامات: (1) لهذه الأصلاب تطبيقات عديدة في صناعة الطيران والفضاء، وعندما تفضل خواص ميكانيكية فائقة ولحامية (قابلية لحام) عالية (2) صناعة العدد، حيث تطلب خواص ميكانيكية ممتازة وتصنيعية (قابلية تصنيع) عالية. أصلاب المنجنيز الأوستنيتية تسمى أيضاً أصلاب هادفلد (Hadfield’s Steels) نسبة لأول من قام بتصنيعها. وتمتاز هذه الأصلاب بتركيبة فريدة من الخواص الميكانيكية، فلها متانة عالية مع مطيلية مصحوبة بقدرة عالية على التقسية بالتشكيل بالإضافة إلى مقاومة عالية للبرى. ولها تطبيقات كبيرة في صناعة المناجم ومعدات حفر الآبار وأدوات صناعة الصلب والسكك الحديدية وغيرها. ومن العيوب الرئيسية لأصلاب المنجنيز الأوستنيتية صعوبة التشغيل وتدنى مقاومة الخضوع (ما بين 345 و 415 مليون بسكال). أما التركيب الكيميائى لمعظم هذه الأصلاب فيحتوى على نسبة منجنيز إلى كربون حوالى 10 ، ومن أمثلة ذلك الصلب A في المواصفة ASTM A128 الذي يحتوى على كربون من 1,05 إلى 1,35% ومنجنيز أكبر من 11%. أصلاب سبائكية تمتاز هذه المجموعة من الأصلاب بخواص ميكانيكية أعلى من الأصلاب الكربونية العادية وذلك لاحتوائها على عناصر سبائكية مثل النيكل والكروم والموليبدنم وتنحصر إجمالى الإضافات السبائكية ما بين 2% إلى ما أقل من التركيب الكيميائى للأصلاب المقاومة للصدأ، أى أنها تحتوى على ما لا يزيد عن 11% كروم. وتقسم هذه الأصلاب إلى ثلاثة تصنيفات فرعية: •أصلاب مسقّاة مطّبعة قليلة الكربون •أصلاب منخفضة السبائكية لأوعية الضغط والمواسير •أصلاب معالجة حراريا متوسطة الكربون

أصلاب مقاومة للصدأ

الأصلاب المقاومة للصدأ هي سبائك للحديد تحتوى على ما لا يقل عن 11% كروم مما يجعلها تقاوم الصدأ في الظروف العادية، وغالبا لا يتجاوز الكروم فيها 30% وتحتوى على ما لا يقل عن 50% حديد، وتكتسب مقاومتها للصدأ والتآكل بسبب تكون طبقة رقيقة متماسكة وغير مرئية من أكسيد الكروم تحول دون تعرض بقية الصلب للجو المحيط وهي طبقة هامدة كيميائيا بحيث تحمى نفسها وما دونها من الصلب. وتكون هذه الطبقة متصلة على كل السطح المعرض من السبيكة عند 11% كروم أو أكثر وتكون متقطعة عند تركيزات الكروم الأدنى، ومن ثم لا تصنف الأصلاب المحتوية على أقل من 11% كروم كأصلاب مقاومة للصدأ. وتضاف لهذه الأصلاب عناصر سبائكية أخرى لتحسين بعض الخصائص ومن أمثلة هذه العناصر النيكل والمنجنيز والموليبدنم والنحاس والتيتانيوم والنيوبيوم والألومنيوم وغيرها. وتنقسم هذه العائلة من الأصلاب تبعا للتركيب البلورى إلى خمس مجموعات رئيسية: (1)أصلاب مقاومة للصدأ فريتية البنية الدقيقة لهذه الأصلاب هي بنية فرّيتية وذلك لأن معظم هذه الأصلاب تحتوى على الكروم كالعنصر السبائكى الرئيسى، ولذلك فهى رخيصة الثمن مقارنة بالأنواع الأخرى المحتوية على النيكل. والكروم عنصر موازن أو مُقرّ للفريت، فكلما زادت كميتة في السبيكة زاد استقرار الفريت فيها. (2)أصلاب مقاومة للصدأ مرتنزيتية (3)أصلاب مقاومة للصدأ أوستنيتية (4)أصلاب مقاومة للصدأ مزدوجة 1.4 أصلاب سهلة التشغيل تتميز هذه المجموعة من الأصلاب بسهولة التشغيل والتقطيع وذلك لاحتوائها على إضافة أو أكثر لعناصر مثل الكبريت والفسفور والكالسيوم، وهناك عناصر أخرى لها تأ ثير مشابه مثل الرصاص والبزمث والسلينيوم ولكنها قليلة الاستخدام لاعتبارات بيئية. http://steeluniversity.org/content/html/eng/default.asp?catid=157&pageid=2081271544

تطبيقات الصلب

التطبيق الأول : الصلب في السيارات تنمية السيارات وسائل التوفيق بين الأهداف المتضاربة، وهذا ينطبق بصفة خاصة عندما يتعلق الامر بهندسة هياكل السيارات ؛وبالإضافة إلى قوة التشغيل المرتفعة وكبر العمر الافتراضى، يهدف إلى تلبية عدد كبير من متطلبات متناقضة أحياناً في الوقت نفسه. من ناحية هيكل السيارة يجب أن تشكل دعامة قوية للتشغيل والعتاد، وضمان معالجة دقيقة ومنع الاهتزازات الغير مريحة، على الجانب الاخر يجب ان تكون خفيفة الوزن وانسيابية في استهلاك الوقود الملائم، ويجب أيضا ان ترضى معايير التصادم الأكثر صرامة والامتثال للقواعد المتعلقة بحماية المنشاة ويكون من السهل اصلاحها. و كل جزء في هيكل السيارة يلعب دوراً في الوفاء بجميع هذه المتطلبات المتعارضة، وتبين الوحدة النمطية ادناه عدد قليل من المكونات ودورها في اداء المركبات الحيوية. ويتميز بانه جسم صلب خفيف وزنه، ويعتبر مشروع اتحاد مثالا لتصميم مركبه احدث . وذلك في محاولة لتحسين أفضل سمات من الصلب في هذا المشروع تستخدم كمية كبيرة بشكل غير عادى من الصلب عالى المكانة وذو مقاومة عالية، لذلك فانه لمن الضرورة القصوى مساعدة شركات صناعة السيارات في فهم كيفية تطبيق هذا الجيل الجديد من الصلب.

التطبيق الثانى : الصلب في التشييد(البناء)

البناء والتشييد هي أكبر سوق لمنتجات الصلب. في هذه الوحدة النمطية ستقوم باستكشاف تنوع وتعدد الصلب في تشكيلة واسعة من أشكال وأنواع وخصائص التطبيقات في المباني والهياكل الرئيسية الأخرى ودراسة لماذا يقدر الصلب مرشحا رئيسيا للاستخدام في التشييد المحتمل

الوحدة النمطية سوف تكون موضع اهتمام العلماء بالمواد وخبراء المعادن والمهندسون المدنيون والمعماريون و المصممون والمصنعون، وأيضا فيما يتعلق باصحاب المبانى.

التطبيق الثالث : الصلب في المنصات البحرية تستخدم العديد من أنواع الصلب في بناء المنصات البحرية وفي خطوط الأنابيب المرتبطة بها بما في ذلك الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ.وعملية التلفيق لمنصة بحرية تشمل لحام واسع النطاق ويستخدم الصلب العالي في أنبوبة الهيكل المعدني وفي هذه الوحدة سوف تقوم بتصميم مثل هذه الصفائح الفولاذية شديدة القوة للحصول على منصة نفطية بحرية.

التطبيق الرابع :الصلب في التعبئة ويستخدم الصلب في التعبئة لأنه يحمي المحتويات من الأكسجين والضوء والعناصر الخارجية الأخرى ويحافظ علي الخصائص الغذائية.والصلب مادة ممتازة للتعبئة نظرا لقابلية تشكيلها وقوتها ومتانتها . الأصلاب المقاومة للصدأ يعتبر صلب الإستانلس ستيل من السبائك الأساسية التي تحتوي علي ما يقرب 11% كروم وهذه الكمية ضرورية لمنع تكون الصدأ في الأجواء الغير ملوثة وعدد قليل من سبائك الإستانلس ستيل تحتوي علي أكثر من 30% كروم أو أقل من 50% حديد ويتم تحقيق خصائصها عن طريق تكوين طبقة من الأكسيد علي السطح التي تتكون في وجود الأكسجين وتضاف عناصر أخرى لتحسين الخصائص وتشتمل علي النيكل والمولبدنيوم والنحاس والتيتانيوم والألمونيوم والسيليكون والنيتروجين.و يتواجد الكربو بنسبة ما بين من أقل من .03% إلي أكثر من 1% . وبوجود قيود مححدة في أنواع معينة فإن هذا الصلب يمكنه أن يتشكل بطرق تقليدية ويمكن إنتاجهم وإستخدامهم في السباكة وقوالب السباكة يمكن أن يجري عليها درفلة أو حدادة والمنتجات المسطحة يمكن إنتاجها من سباكة الألواح المسطحة وصلب الإستانلس ستيل من الممكن تشكيله عن طريق التشغيل وتوصيل عن طريق اللحام وبدأت الاكتشافات والابتكارات في هذا المجال في إنجلترا وألمانيا عام 1910 والإنتاج التجاري والاستخدام لهذا الصلب بدأ في الولايات المتحدو عام 1920 . اعتمدت تقنيات جديدة للتكرير في أوائل السبعينات التي أحدثت ثورة في ذوبان الصلب المقاوم للصدأ،.و كان من اهمها عملية ازالة الكربون بالارجون اكسجين والمعروفة باسم AOD)) .

و سمحت عملية ال AOD)) والعمليات الاخرى ذات الصلة بحقن الغاز او بنظام الضغط الجزئى بازالة الكربون دون خسارة كبيرة للكروم على هيئة خبث.

وعلاوة على ذلك تحققت بسهولة محتويات المنخفض الكربون بنسبة 18% سبائك كروم، وذلك عندما نستخدم خليك الحديد والكروم منخفض الكربون في شحنات الفرن. يمكن أيضا السيطرة على العناصر الرئيسية سيطرة أكثر دقة، فالنيتروجين اصبح من العناصر السبائكية التي يسهل السيطرة عليها عالميا، كذلك الكبريت متى رغبت يمكن تخفيضه إلى مستويات منخفضة استثنائية. يمكن أيضا تخفيض الاكسجين إلى مستويات ادنى وذلك عندما يتزاوج مع الكبريت المنخفض، وذلك يؤدى إلى تحسن ملحوظ في نقاء الصلب.

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

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. و هو غالباً يكون طري ومطيل و لكن 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

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] و التحويل 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. و المصطلح الشائع الذي يطلق على ذلك هو التحويل للأوستنيت ذو الطوران.^[3]

تقسية الأوستنيت

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). و يتم 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] و بزيادة 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

عندما يتم تبريد الأوستنيت في الغالب يتحول إلى خليط من الفيريت و السمنتيت و ذلك لانتشار الكربون. و بالاعتماد 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 و السمنتيت وبالتالي يحدد الخواص الميكانيكية للحديد الناتج، مثل صلادة و مقاومة الشد. و إذا تم عمل تبريد سريع (للحث على تكوين المارتنزيت) ثم عمل معالجة حرارية سوف يتم تحويل بعض المارتنزيت القصف إلى مارتزيت مُعالج حرارياً. و إذا تم تبريد سريع لحديد قابليته للتصليب ضعيفة سوف يتبقى نسبة كبيرة من الأوستنيت في البنيان المجهري.

الإستقرار

يمكن حدوث استقرار لبنيان الأوستنيت بإضافة عناصر سبائكية معينة مثل الماغنسيوم و النيكل 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 إستقراراً حتى في درجة حرارة الغرفة. و على العكس بعض العناصر مثل السليكون و الموليبدنوم و الكروم تؤدي إلى زعزعة إستقرار الأوستنيت.

تحويل الأوستنيت ودرجة حرارة كوري

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. و يرجع ذلك لطبيعة المغناطيسية المسايرة للأوستنيت أى أنه بارا مغناطيسي، بينما المارتنزيت والفيريت كلاهما ذو مغناطيسية حديدية.

مراجع

http://steeluniversity.org/content/html/eng/default.asp?catid=2&pageid=-424514437 http://books.google.com.eg/books?id=OrlG98AHdoAC&pg=PA182&dq=stainless+steel&hl=ar&sa=X&ei=nGy5T-eMEc2IhQeZtYSDCQ&redir_esc=y#v=onepage&q=stainless%20steel&f=false

www.worldautosteel.org

للمزيد حول المقال تصفح :

• موسوعة الفيزياء