وتشكل مخططات المرحلة أدوات أساسية في علوم المواد لفهم سلوك السبيكات أثناء عمليات المعالجة الحرارية مثل التكسير والإغراء، وهي توفر تمثيلاً مرئياً لاستقرار مختلف المراحل في درجات الحرارة والتكوين المختلفة، وتوضح هذه المادة كيف يمكن استخدام مخططات المرحلة للتنبؤ بالتحولات في المرحلة خلال هذه العمليات.

فهم مقياس المرحلة

ويظهر رسم بياني للمرحلة حالات التوازن في نظام مادي بدرجات حرارة وتكوين مختلفة، ويبين المناطق التي تكون فيها مراحل محددة مستقرة وخطوط تبين حدود المرحلة، وتشمل الرسوم البيانية المشتركة رسماً زمنياً ثنائياً للنظم المكونة من عنصرين، ورسماً أكثر تعقيداً للسبائك المتعددة العناصر.

Predicting Phase Transformations During Quenching

ويستلزم الفصل التبريد السريع لمادة من درجة حرارة عالية، وباستخدام مخططات المرحلة، يمكن للمهندسين أن يحددوا المراحل التي ستشكل مع انخفاض درجة الحرارة، ففي الفولاذ، مثلا، يمكن أن يؤدي التبريد من منطقة الأوستنيت إلى تكوين طفيليات أو أصلية أو لؤلؤة تبعاً لمعدل التبريد وتكوينها.

ومن خلال تحليل حدود المرحلة، يمكن تحديد معدلات التبريد الحرجة اللازمة لتجنب المراحل غير المرغوب فيها وتحقيق الممتلكات المرغوبة، ويبين الجدول الزمني للمرحلة درجة الحرارة التي تبدأ فيها التحولات وتكتمل فيها معايير العمليات التوجيهية.

Predicting Phase Transformations During Tempering

وينطوي التدرج على إعادة التسخين الفولاذي المكشوف إلى درجة حرارة أقل لتحسين القسوة والحد من الرشوة، وتساعد رسم الخرائط على التنبؤ بالمراحل التي ستتحول أثناء الإغراء، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الإغراء إلى تفكك في الطراز الأسمنتي والاسمنتيت، تبعاً لدرجات الحرارة والزمن.

ويتيح فهم مناطق الاستقرار في المرحلة للميتالورجيين اختيار درجات الحرارة والمدة الملائمة، مما يكفل تحقيق البنية التحتية الدقيقة والممتلكات الميكانيكية المرغوبة دون نمو مفرط في الحبوب أو غير ذلك من الآثار الضارة.

تطبيق مقياس المرحلة

  • تصميم جداول معالجة الحرارة
  • التحكم في الهياكل والممتلكات الصغرى
  • معدلات التبريد على الوجه الأمثل
  • منع المراحل غير المرغوب فيها