فهم الأوستنيت، والمارتنزيت، والبيرلايت

الأوستنيت:

المحلول الصلب للكربون والعناصر السبيكية المذابة في γ-Fe والذي يحتفظ بخصائص الشبكة المكعبة المركزية الوجه لـ γ-Fe. عادةً ما يوجد هذا التركيب عند درجات الحرارة العالية؛ ويبدأ الأوستنيت بالتفكك عند 200-300°م. ومع ارتفاع درجة حرارة التسخين، تزداد حبيباته تدريجيًا في الحجم. وكلما زادت مدة الإبقاء عند درجة حرارة معينة، أصبحت حبيبات الأوستنيت أكثر خشونة. تكون حدود الحبيبات مستقيمة نسبيًا وتشكل مضلعات منتظمة؛ وهو غير مغناطيسي، ويتمتع ب ductility جيدة، وقوة منخفضة، ومرونة معينة؛ وفي الفولاذ المُطفأ، يتوزع الأوستنيت المتبقي في الفراغات بين إبر المارتنزيت.

الأوستنيت الفائق التبريد:

أوستنيت موجود أسفل درجة حرارة A1، وهو غير مستقر وعليه أن يتحول قريبًا.

الفرتيت:

محلول صلب من الكربون وعناصر السبيكة المذابة في α-Fe، ويتميز ببنية شبكية متمركزة على الجسم وذوبانية كربون منخفضة للغاية؛ الخصائص: يُظهر ليونة وقابيلة جيدة للتشكيل؛ ويظهر بنيته الحبيبية مضلعة ولامعة؛ وهو موجود عند درجات حرارة عالية تزيد عن 1400°م، وبالتالي يُعرف بالفريت عالي الحرارة أو المحلول الصلب δ، ويرمز له بـ δ؛ في الفولاذ دون اليوتكتيكي، يظهر الفريت المبرد ببطء على هيئة حبيبات كتلية ذات حدود حبيبية نسبيًا مستوية. عندما يقترب محتوى الكربون من التركيب اليوتكتيكي (محتوى كربون 0.77%)، يترسب الفريت على طول الحدود الحبيبية. (اليوتكتيك: تحول طوري يترسب فيه مرحلتين أو أكثر من الطور الأم).

مارتنزيت:

محلول صلب مشبع فائقة من الكربون مذاب في α-Fe، ذو بنية معينية مركزية الجسم؛ وتشمل أشكال المارتنزيت الشائعة هياكل على شكل قضبان ولوحات؛ ويعتمد شكل المارتنزيت بشكل رئيسي على درجة حرارة التكون، التي تعتمد بدورها على محتوى الكربون والعناصر السبائكية في الأوستنيت؛ بالنسبة للفولاذ الكربوني، كلما زاد محتوى الكربون، قلّت كمية مارتنزيت القضبان نسبيًا، وازدادت كمية مارتنزيت اللوحات نسبيًا؛ الخصائص: قوة عالية وصلابة عالية؛ يتكون عن طريق التبريد السريع (التحميص) للأوستنيت، وهو ليس بنية متزنة ويتحلل بسهولة عند تسخينه إلى 80–200°م؛

مارتنزيت القضبان:

يتكون في الفولاذ منخفض ومتوسط الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ، ويتكون من حُزم من القضبان المرتبة بشكل متوازٍ. والشكل المجسم له مسطح ومطيل، ويمكن لحبة أوستنيت واحدة أن تتحول إلى عدة حزم من القضبان (عادةً من 3 إلى 5).

مارتنزيت القضبان (مارتنزيت إبري):

يُوجد هذا عادةً في الفولاذ عالي ومتوسط الكربون وفي سبائك الحديد-نيكل عالية النيكل. عندما تكون شرائح المارتنسايت الأكبر صغيرة جدًا لدرجة لا يمكن رؤيتها باستخدام المجهر الضوئي، يُطلق عليه مارتنسايت بلوري خفي. والمارتنسايت الناتج من التبريد العادي في الإنتاج يكون عمومًا مارتنسايت بلوري خفي.

مارتنسايت معالج حراريًا:

تشكلت هذه البنية المجهرية بالتسخين عند درجات حرارة منخفضة (150–250°م) وتتكون من مارتنسايت بدرجة تشبع أقل وكربيدات دقيقة جدًا. يحدث تحلل المارتنسايت بين 80 و200°م. وعند تسخين الفولاذ إلى حوالي 80°م، تزداد حركة الذرات فيه، ويبدأ الكربون المشبع في المارتنسايت في الترسب تدريجيًا على هيئة كربيدات. وتستمر درجة تشبع الكربون في المارتنسايت في الانخفاض باستمرار، مما يؤدي إلى تكوين هيكل مختلط من مارتنسايت بدرجة تشبع أقل وكربيدات دقيقة جدًا.

أسمنتايت:

مركب من الكربون والحديد، Fe3C؛ الخصائص: يحتوي على 6.67٪ كربون، ويملك بنية بلورية معينية قائمة معقدة؛ صلب جدًا، هش للغاية، مع شبه انعدام في المطيلية والليونة؛

البيارلايت:

خليط ميكانيكي من الفيريت والسيمنتيت بطبقات رقائق متناوبة، يتكون من تفاعل اليوتكتويد في سبائك الحديد-كربون؛ الخصائص: يُظهر بريقًا لؤلؤيًا؛ خصائصه الميكانيكية تقع بين الفيريت والسيمنتيت، ويتميز بمقاومة عالية، وصلابة معتدلة، ومطيلية ومتانة جيدة؛

البيارلايت الرقائقي:

مزيج من البيريت والسيمنتيت يتكون من طبقات رقيقة متداخلة بالتناوب؛ بناءً على حجم التباعد الطبقي، يمكن تقسيمه إلى: البيرلايت (التباعد الطبقي 450–150 نانومتر، مدى درجة حرارة التكوين A1–650°م، يمكن التمييز بينه بوضوح باستخدام المجهر الضوئي)، والسوربتايت (التباعد الطبقي 150–80 نانومتر، مدى درجة حرارة التكوين 650–600°م، يمكن التمييز بينه فقط باستخدام مجهر ضوئي عالي التكبير)، والتروستايت (التباعد الطبقي 80–30 نانومتر، مدى درجة حرارة التكوين 600–550°م، يمكن التمييز بينه فقط باستخدام المجهر الإلكتروني)؛

البيرلايت الحبيبي:

خليط يوجد فيه الكاربيد على شكل حبيبات ضمن هيكل من الأوستنيت؛ ويُحصل على البيرلايت الحبيبي عمومًا من خلال التلدين الكروي؛ (التلدين الكروي: تلدين يُجرى بهدف تحويل الكاربيدات في الفولاذ إلى شكل كروي);

الباينيت العلوي:

خليط يتكون من فيريت إبرية مشبعة بشكل زائد وسمنتايت عندما تنخفض درجة الحرارة إلى النطاق 550–350 مئوية، مع وجود سمنتايت بين الإبر الفيريتية؛ الخصائص: مظهر ريشي، هش، صلادة عالية؛ يمكن تحديده بشكل أساسي باستخدام مجهر ضوئي بتكبير 500x. بيانت النيترو.

خليط يتكون من فيريت إبرية مشبعة بشكل زائد وسمنتايت عندما تنخفض درجة الحرارة إلى النطاق 350–230 مئوية، ولكن السمنتايت يكون داخل الإبر الفيريتية؛ الخصائص: يظهر كهياكل على شكل إبر سوداء أو تشبه أوراق الخيزران؛

بيانت حبيبي:

خليط يتكون من فيريت كتلية خشنة نسبيًا وأوستينيت غنية بالكربون؛

بيانت خالٍ من الكاربايد:

بنية دقيقة تتكون من طور واحد فقط على شكل فيريت لاتي، ويُعرف أيضًا باسم فيريت البيانت؛ الخصائص: عادةً ما يظهر البيانت الخالي من الكاربايد في الفولاذ منخفض الكربون؛

هيكل فيدمانشتاتن:

بنية دقيقة متعددة المراحل في الفولاذ، حيث توجد الطور ما قبل الأوتيكتودي على شكل إبر أو صفائح ممتزجة مع بيرلايت طبقي، وتحدث هذه الحالة عندما تكون حبيبات الأوستنيت خشنة نسبيًا ومعدل التبريد مناسبًا. الخصائص: حبيبات خشنة، ذات أشكال صفيحية أو ريشية أو مثلثية.