Table of Contents

Martensitic dönüşümü, metalurji ve malzemeler biliminde en büyüleyici ve endüstriyel olarak önemli fenomenlerden birini temsil eder. Bu dönüşüm, çelik ve diğer alaşımların mekanik özelliklerini optimize eden mühendisler için önemli bir rol oynar.

martensitik dönüşümün süreci, otomotiv üretiminden havacılık mühendisliğine, inşaata ve araç üretimine kadar uzanan devrime dayalı endüstrilere sahiptir.Bu kritik metalurjik bir sürecin parçası olarak ortaya çıkan bir süreçtir.

Martensitik Dönüşümü Anlayın: Temeller

Tarihsel Context ve Discovery

Demir ve çelik hızlı soğutmaya dahil edilen yapısal dönüşüm ilk olarak 19. yüzyılın sonlarında Adolf Martens tarafından incelendi.Martensite tarihlerinin keşfi, gelişmiş karakterizasyon teknikleri tarafından desteklenen Alman metalurist Adolf Martens'a geri döndü.

“Evren” terimi, çelikte ortaya çıkan katı ve ince dağınık seçmenleri hızlı soğutmaya maruz bırakan ve bu tür dönüşümlerden kaynaklanan sonucun daha kapsayıcı bir şekilde genişletilmesi için gelişti. Çelikte özel bir gözlem olarak başlayan şey diğer birçok sistemde benzer dönüşümleri içerecek şekilde genişletildi.

Martensitic Dönüşümünü Tanımlamak

Martensitic dönüşümü, alaşımlarda meydana gelen bir difüzyonsız aşama geçiştir - özellikle çelikte - yüksek sıcaklıklardan hızla soğutulduğunda. Bu tanım, martensitic dönüşümünü diğer faz dönüşümlerinden ayırt eden birkaç kritik özelliktir.

Martensitik dönüşümler, atomların çok kısa mesafelerdeki kolektif bir hareketi ile karakterize edilir ve genellikle en yakın komşulardan daha küçük olan mikroyapımlara göre değişir. Atomların difüzyonu ile karakterize edilen diğer aşama dönüşümlerinden farklı olarak, martensitic dönüşümü çok kısa mesafelerde bir kooperatif değişimi ile gerçekleşir.

Bu, yeni kristal yapıya giden homojen bir lattice deformasyonundan oluşan homojen bir epiksel bir fenomendir.Nükleer karakter, atomların rastgele difüzyon yoluyla hareket etmesinin bir nedenidir, bu yüzden bazıları onlara askeri dönüşümler olarak atıfta bulunur, sivil difüzyon temelli faz değişikliklerine karşı.

Dönüşümsüz Doğası

Mikrobiyolojik dönüşümün difüzyonsız karakteri en belirleyici özelliklerinden biridir. Dönüşüm, tahrif edilen atom hareketinden ziyade, karbon gibi atomların yeteneklerinden daha büyüktür, dolayısıyla karbon sağlam bir çözümde kapanmıştır ve yeni aşama koordineli bir şekilde gerçekleştirilir.

Martensite tam olarak ebeveynin austenite aşaması olarak aynı kompozisyonlara sahiptir - eski austenitede sağlam bir çözüm halindeki karbon atomlar onu tam olarak aynı kültsel dönüşümlerden ayırıyor ve diffüzyonun kompozisyonel değişikliklerden ayırıyor.

martensite fazının büyümesi çok az termal aktivasyon enerjisi gerektirir, çünkü süreç, atom pozisyonlarının ince ama hızlı yeniden düzenlenmesinde olan ve hatta krigen sıcaklıklarında bile meydana geldiği belirsiz bir dönüşümdür.Bu düşük aktivasyon enerji gereksinimi, martensitik dönüşümün neden son derece yüksek ve istikrarlı bir şekilde devam edebileceğini açıklıyor.

Martensitik Dönüşüm sırasında Kristalografik Değişiklikler

Austenite'den Martensite'e: Yapısal Geçiş

Çelikte martensitik dönüşüm, ebeveyn lattice'nin homojen bir deformasyonu ile ilgili olarak kabul edilen çeliklerde temel bir değişiklik içerir.Bu Bain sualtının dönüşümü için bir mekanizma öne sürülmüştür, ancak dönüşümün kristalel yönlerini anlamak için merkezi kalır.

Dönüşüm, yüksek sıcaklık stabil bir çelik aşaması olduğunda başlar, hızla soğutulur ve austenitenin orta büyüklükteki küp yapısı bozuk bir tetragonal yapıya dönüştürülür.

Martensite, vücut merkezli bir tetragonal yapıya sahip olan demirdeki karbonun süper doygun bir çözümüdür, ancak bcc demir ile, tetragonal bozulma, vücut merkezli yapının geçici yerlerinde sıkışıp kalan karbon atomlarının varlığından kaynaklanmaktadır.

Bain Strain ve Lattice Deformasyon

Bain doğru şekilde martenisitenin kristal yapısını değiştirir ve uygun bir katı vücut rotasyonu ile birlikte doğru yönelim ilişkisine yol açar. Ancak, tam kristalografik açıklama sadece Bain suskunluğundan daha fazlasını gerektirir.

Bir kristalografik bakış açısından, kristal yapının değişimi, homojen bir lattice deformasyonu ile gerçekleşir, ancak ebeveyn ve ürün aşamalarının tüm kristalografik özellikleri için bir matematiksel çerçeve sağlar.

Martensitic dönüşümleri ebeveyn ve ürün aşamaları arasındaki arayüz hareketi ile ilgilidir ve arayüz ilerlemeleri olarak, ebeveyn lattice'deki atomlar daha enerjik olarak olumlu martensite yapısına geri döner. Atomların yerinden edilmesi, büyüklük ve kompozisyonel değişiklikler meydana gelmez.

Habit Planlar ve Interface Structure

ebeveyn aşaması (austenite) ve ürün aşaması (evcut) arasındaki arayüz, bir değişmez uçak olarak ortaya çıkıyor ve bu durum alışkanlık uçağın hareketle devam ediyor.

Laths iyi tanımlanmış bir alışkanlık uçağı var ve normalde her tahıl içinde bu uçağın çeşitli varyantlarında meydana geliyorlar ve alışkanlık uçağı sürekli değil, karbon içeriği arttıkça değişiklikler artıyor. Bu tür bir deneyim, kompozisyonla birlikte, dönüşümlerin ve enerjilerin değişimini yansıtmaktadır.

Martensite plakaları hızlı bir şekilde gider ve austenite /martensite arayüzü, metaldeki ses hızına yaklaşırken hızlarda hareket etmek için rapor edilmiştir.Bu ekstraordinly yüksek hız mümkündür, çünkü dönüşüm arayüzü çok mobil olmalıdır ve difüzyona gerek kalmadan hareket edebilmelidir ve arayüz aksak olmalıdır.

Cilt Değişiklikleri ve Shear Strain

Martensitenin austeniteden daha düşük bir yoğunluk var, bu yüzden martensitik dönüşüm sonuçları hacmin göreceli bir değişiminde gerçekleşir. Bu aniden dönüşüm bir hacim genişlemesine yol açıyor ve sertliğin içinde önemli bir artış gösteriyor.

Hacim değişikliğinden çok daha büyük önem, yaklaşık 0.26 büyüklüğüne sahip ve bu şeklin martensite plakalarının şeklini belirleyen bir değişime ek olarak, dönüşüm bir deformasyon (özellikle de bir hear gibi) ile ilgilidir.

Sadece martensite kristali kısmen yukarıdan ve kısmen ebeveynin yüzeyinin altında, ve austenitenin orijinal yatay yüzeyi, oar dönüşümü tarafından yeni bir yönelime doğru kaybolmaktadır ve bu yüzey rahatlaması meydana gelen görülebilmektedir.

Quenching Process: Martensite Formasyon için Hızlı Soğutma

Quenching nedir?

Malzemeler bilimi, giderleme, su, gaz, yağ, polimer, hava veya diğer sıvıların belirli malzeme özelliklerini elde etmek için hızlı bir soğutmadır.Bir tür ısı tedavi, kesinti önleme önleme, faz dönüşümleri gibi, meydana gelen.

Quenching, orijinal devletin mekanik özelliklerini ayarlamak için bir metalin hızlı soğutmasını ve austenitik aşaması (normal koşullardan daha yüksek bir sıcaklıkla ısınır) özellikle de yeniden kristalizasyon sıcaklığının üzerinde bir yerde. Quenching, çelik ısı tedavisinde önemli bir adımdır ve amacın hızla serinlemek için (belirli bir sıcaklıkla ısınır) bir şekilde ısıtılır.

Metallurgy'de, vakumlama, martensitik dönüşümü teşvik ederken, çelikin hızla soğutulması gereken bir soğutma hızına sahip olmak için en yaygın olarak kullanılır.

The Austeniting Stage

Yavaşlama gerçekleşmeden önce, çelik ilk önce austenitik faz bölgesine ısıtılmalıdır. İlk adım çelik ısıtılır ve eutectic geçiş sıcaklığının üzerinde bir sıcaklıktan daha fazla ısınmalıdır, bu da karbon atomlarının demirden diyalektik bir yerden (BCC) ferritik kristalize (FCC) austeniteye izin verir.

Çoğu uygulama için, austenitating sıcaklık, A3 ısının üzerinde yaklaşık 25-30°C'dir. Metal, ısının "soak" için bir ayar için bu sıcaklıkta yapılabilir. Bu soaking zamanı, buharlaşmadan önce mikroyapının tam dönüşümünü sağlar.

Sıcaklık ve zaman, giderilen çelikin son özelliklerini etkileyen kritik parametrelerdir. Yüksek austenitasyon sıcaklıkları daha fazla sülebilir ve daha fazla üniforma üretebilir, ancak aşırı sıcaklıklar mekanik özelliklere zarar verebilir.

Eleştirel Soğutma Oranı ve CCT Diagrams

Efüzyon prosesleri (küre ve / veya baten) tarafından austenitenin dönüşümünden daha hızlı bir soğutma oranı kaçınır, ancak yerine martensiteye dönüştürür - daha az hear dönüşüm ürünü. kritik soğutma oranı, non-martensitic dönüşüm ürünlerinin oluşumundan kaçınmak için gerekli minimum soğutma oranıdır.

Çok hızlı bir gider martensite oluşturmak için gereklidir ve bir eutectoid karbon çelik ince bölümü için, eğer 750 °C'de başlayan ve 450 °C'de sona erecek olan gider ( 430 °C/s) hiçbir incirin bir formu olmayacaktır ve çelik küçük miktarda muhafaza edilir.

Sürekli Soğutma Dönüşümü (CCT) diyagramları, CCT eğrilerini daha uzun zamana kadar yönlendirmek ve kontrol etmek için temel araçlardır. Bu diyagramlar, soğutma oranı işlevi olarak şekillendiren aşamaları gösterir ve belirli mikroyapılara ulaşmak için gerekli olan soğutma oranlarına rehberlik sağlar.

Undesired Dönüşümleri Önlemek

Quenching bunu, bu veneden tepkilerin hem termodinamik olarak olumlu hem de kinetli olarak erişilebilir olduğu zaman penceresini azaltarak yapar; örneğin, hem metal hem de plastik malzemelerin kristal tahıl boyutunu azaltabilir, hızlı soğutmanın aslında “özgürleştirici” hale gelir.

Soğutma hızı atomları yavaş soğutma sırasında olduğu gibi yeniden ayarlamayı engeller. Yavaş soğutma sırasında, austenite tamamen difüzyon için difüzyon için çok hızlı bir şekilde soğutulacaktır.

Soğutma oranı kritik soğutma oranından daha yavaşsa, bazı miktar incirler oluşturacak, tam martensitik yapılara kadar tahıl sınırlarına başlayacak.

Quenching Media: Selection and Character

Su Quenching

Su çok ayrıntılı bir gider, herhangi bir sıvının en yüksek soğutma oranını sunar ve diğer giderlere kıyasla bol ve daha az pahalıdır. Su gidering son derece hızlı soğutma sağlar, yüksek soğutma oranlarına tam martensitik dönüşüm elde etmek için uygun hale getirir.

Ancak, su gideri önemli dezavantajları vardır. Soğutma yoğunluğu nedeniyle, balonlar (ayrıca buhar cepleri olarak da bilinir) çelik üzerinde form verebilir ve iş parçadaki termal farklılıklara neden olur, istenmeyen stres ve bozulma riski altında parça koyar.Su daha hızlı çelikler için, ancak yüksek karbon ve çelikler için, bu yüzden bunun yerine yağ kullanılır.

Bu doğal olay için çözüm, soğutma banyolarını etkili bir şekilde tutmak ve balonları kırmak için su taşımaktır, aynı zamanda buhar bariyerleri olarak da bilinir, bu iş parçasını bir tür yalıtım olarak tutmak, iş parçasını daha sıcak tutmak ve giderleme işlemini kesmektir. Agitation, yumuşak noktaları su geçirmez parçalarda dağıtmanın kritiktir.

Bu, en agresif hava kirliliği işlemidir ve en hızlı soğutma oranını sağlar ve maksimum sertliği gerektiren metaller için uygundur, ancak aynı zamanda çatlakların ve bozulmanın risklerini artırabilir.Su gideringin şiddeti karmaşık geometriler veya alaşımlar için yüksek olduğu yüksekte çelikler için uygun hale getirir.

Petrol Quenching

Petrol gideri, sudan daha yavaş bir soğutma oranı sağlar, çatlakların bozulması ve bozulma riskini azaltır. Petrol, soğutma sırasında ısıtıcıları azaltır ve birçok karbon ve alaşım çelikte hala etkili bir şekilde desteklerken boyutsal stabiliteyi artırır ve geliştirir.

Karbon çelikleri, alaşım çelikleri ve araç çelikleri sık sık sık petrol giderine güveniyor çünkü kontrollü soğutma tutarlı sertliği destekliyor. Petrol giderme özellikle alaşım elemanlarının kritik soğutma oranını azalttığı, martensitik dönüşümü elde etmek için yağın daha yavaş soğutmasını sağlar.

Vakum için 80 °C'den daha az ve su bazlı gidericiler için ortam sıcaklığı (su, brine ve polimer).

Brine Quenching

Brine su ve tuz karışımıdır ve metalin yüzeyinin hava, su ve petrolden daha hızlı soğutulmasıdır. Bunun nedeni, tuz ve su karışımlarının hava balonlarına karşı olduğu gibi, ısıtılmış bir metalle temasa geçtiğinde, bu da metalin yüzeyinin daha fazla kaplı olacağı anlamına gelir.

Bir tuz su çözümü kullanarak en hızlı ve en şiddetli, taze su, polimer, petrol ve zorla hava en yavaştır. Brine gidering en ağır gider ve çatlakların riski kabul edilebilir olduğunda kullanılır. Ancak, en hızlı her zaman en iyi değildir; bazen çatlakları gidermek için çok hızlı bir şekilde gider.

Polimer Quenchants

Polimer giderleri, soğutma oranlarının konsantrasyona dayalı olarak ayarlanmasına izin veren su bazlı çözümlerdir ve polimer sistemler genellikle aynı operasyonda birden fazla çelik puana ihtiyaç duyduklarında seçilir. Polimer giderants su ve petrol arasında orta bir zemin sunar, polimer konsantrasyonu ayarlayarak uyarlanabilir.

Polimer giderleri, petrolden daha hızlı soğutma sunarken sudan daha fazla üniformalı soğutma sağlar. Otomatik soğutmanın en aza indirmek için kritik olduğu karmaşık geometrilerle parçalar için özellikle yararlıdır. Soğutma özelliklerini artırmak için soğutma yeteneği, konsantrasyon ile ayarlamak için polimer giderleri çeşitli çelik notları ve parça geometrileri işlemek için çok yönlü sağlar.

Gaz ve Hava Quenching

Gaz veya hava gideri, metali havada soğutmayı veya azot gibi inert gazları kullanmayı içerir ve hızlı sertleşme gerekli olduğunda en yavaş soğutma oranını sunar.

Gaz gideri öncelikle kritik soğutma oranının çok düşük olduğu yüksek performanslı elementlerin varlığı nedeniyle kullanılır.Bu çelikler, yüksek hızlı kesme nedeniyle bile martensitik dönüşümü elde edebilir.

Quench Severity ve Agitation

Vakumlama sürecindeki önemli bir rol oynar ve termal özellikleri önemli ölçüde hız, ciddiyetle ve soğutma oranları ve termal özellikler -termik iletkenlik, yoğunluk ve vizyumlar - çok büyük ölçüde ısının nasıl ısındığını ve parçasının ne kadar hızlı bir şekilde ısıtıldığını etkiler (soğuk fiyatlar).

Proper agitation, ısı tedavisi sırasında üniformalı kesme ve kontrol etme oranları elde etmek için gereklidir ve çevik soğutma tesisleri ve boyutsal stabiliteyi gidererek, düzgün sıcaklık dağılımı ve ısı transfer verimliliğini artırmak için. Agitation buhar battaniyelerini kırıyor ve bu taze temizlemeyi sürekli olarak teşvik ediyor.

Banyo sıcaklığı, 'proper gidering süreci' için başka bir önemli faktördür, çünkü doğrudan ısı transfer katını (HTC) etkiler ve parçalar tarafından deneyimli soğutma oranları azalır.

Dönüşüm Sıcaklıkları: Bayan ve Mf

Martensite Start Sıcaklık (Ms)

martensitik reaksiyon, martenifetin ısısına ulaştığında soğutma sırasında başlar (Ms), ve ebeveyn austenite mekanik olarak kararsız hale gelir. Bayan sıcaklık, martensitik dönüşümün soğutma sırasında başladığını tanımlayan kritik bir parametredir.

Rejim, çelikteki alaşım elemanlarının konsantrasyonuna bağlı olarak, 500 °C'nin altından daha yüksek bir sıcaklık aralığına göre geniş bir sıcaklık aralığına göre değişebilir.

Bayan sıcaklığı soğutma oranından etkilenmez - austenitenin bileşimi tarafından belirlenen bir termodinamik özelliktir. Ancak, Bayan'ın altındaki herhangi bir sıcaklıktaki formların, rakip dönüşümleri bastırmak ve martensitik dönüşümün devam etmesine izin vermek gerekir.

Martensite Bit Sıcaklık (Mf)

Örnek giderildiği gibi, austenitenin giderek daha büyük bir yüzdesi, Mf'in daha düşük dönüşüm sıcaklığına kadar marten sitesine dönüştürülür.O zaman dönüşüm tamamlandıktan sonra, Bayan ulaştıktan sonra, tepkinin Mf sıcaklığına kadar daha fazla dönüşüm gerçekleşir.

Bu sıcaklıkta tüm austenite martensiteye dönüştürülmelidir, ancak sık sık, pratikte, austenitenin küçük bir kısmı dönüşüm yapmaz ve daha yüksek miktarda austenitenin bazı yüksek alaşımlı çeliklerde muhafaza edilir, Mf sıcaklıklarının iyi bir şekilde aşağıda oda sıcaklığının altında olduğu. Retained austenitesi özellikle yüksek karbon veya alaşım içeriği olan kişilerdir.

Emekli Austenite

Bir eutectoid çelik (0.76% C), austenitenin 6 ila% 10'u arasında, bir nükleit olarak adlandırılan, karbon içeriği ile daha yüksek karbon içeriğine sahip olan artışlar, Mf sıcaklıklarının daha düşük olduğu için daha yüksek karbon içeriğine göre % 0,6'ya kadar% 10'a kadar C ve 30-47'ye kadar% 10'a kadar karbon miktarını koruyacaktır.

martensitenin gücü, düşük sıcaklıklar altında servis sırasında martenifetten daha yumuşaktır, bu nedenle, krigen tedavisi bazen aşağıdaki oda sıcaklığında martensiteye soğutmak için kullanılır.

Aterm vs. Isoterm Dönüşüm

Çeliklerdeki martensite reaksiyonu normalde birtermal olarak ortaya çıkar, yani, sismik bir formdaki soğutma sırasında, miktarın sabit bir sıcaklıktaki zaman ile değiştiği anlamına gelir.

martensitik dönüşümün atermal doğası, difüzyonun gerekli olmadığı için, dönüşüm aslında pratik zaman ölçeklerde anında hareket edebilir, ve soğutma durdurulduğunda dönüşüm durur ve geri dönüşümler sadece sıcaklığa bağlı olarak değişebilir.

Faktörler Martensitic Dönüşüm

Soğutma Hız Etkileri

Soğutma oranı belki de martensitik dönüşümün gerçekleşip gerçekleşmediğini belirlemek için en kritik faktördür. martensitik reaksiyonu elde etmek için, genellikle çelikin hızla soğutulması gerekir, böylece metastable austenite Bayan'a ulaşırsa, soğutma çok yavaş olur, diffüzyon kontrollü dönüşümler Bayan sıcaklığına ulaşır, martensitik dönüşümü önlemek için olacaktır.

Gerekli soğutma oranı çelik kompozisyonuna bağlıdır. Düz karbon çelikleri çok hızlı soğutma oranları gerektirir, genellikle sadece su veya brine gider.Petrol çelikleri, alaşımlama elemanlarının geri ödeme etkisi nedeniyle daha düşük kritik soğutma oranlarına sahiptir, petrol veya hava kirliliğini martensitik yapılar üretmek için hava gider.

Soğutma oranı aynı zamanda bir parçasının kesiti boyunca dönüşümün üniformasını da etkiler.Sessiz bölümler, yüzeyde daha yavaş yavaş, bu da kristaldeki martensite ile karıştırılmış mikroyapılar sonucu olabilir.Bu yüzden zorlanabilirlik - kesit boyunca martensite oluşturmak - çelik seçiminde önemli bir şey.

Mutfak Kompozisyon ve Karbon Content

martensitik dönüşüm, çelikin kimyasal bileşiminden güçlü bir şekilde etkileniyor ve karbon martensitenin sertliğini artırdığı için önemli bir rol oynuyor. Karbon hem Bayan sıcaklığı hem de ortaya çıkan martensitenin sertliğini etkileyen en önemli unsur.

Çelikin martensitik aşaması karbonda süper doygundur ve böylece sağlam bir çözüm güçlendirmeye devam etmektedir. Vücut merkezli tetragonal yapı, yüksek sert ve güçle sonuçlanan ağır lattice demmeleri yaratır.

Çelikin karbon içeriği, sıcaklıkları belirlemede ana faktördür, zaman ve daha sert ve sertlik seviyesi gider ve düşük karbonlu çelikler için, hem sert hem de kuvvetle önemli ölçüde artırır ve karbon artışının oranı olarak, daha fazla aşınmaya eğilimlidir.

alaşım çelikleri için, manganese, kromyum, nikel ve molybdenum gibi elementlerin varlığı, son özelliklerini etkileyen çözümleri arttırır.Bu alaşım elemanların dönüşümü birkaç şekilde etkiler: Bayan ısısını azaltırlar, kritik soğutma oranını azaltırlar ve son özelliklerini etkiler.

Çelik, nikel ve manganese gibi metallerle alaşımlandı, eutectoid sıcaklık çok daha düşük olur, ancak dönüşüme dönüş için kinetik engeller aynı kalır ve bu, iş parçası gerçekten olduğundan daha hızlı bir şekilde başlamanızı sağlar. Yüksek hızlı çelik de ekledi.

Austeniting Sıcaklık ve Zaman Zaman

Sıcaklık ve zamanımı önemli ölçüde dönüşüme etki etmeden önce azaltın. Yüksek austenitasyon sıcaklıkları genellikle daha yüksek kar içeriğine austenite ve dolayısıyla martensiteye giden daha yüksek karbon içeriğine yol açıyor.Bu da Bayan ısısını arttırır ve bir miktar daha düşük tutar.

Aşırı ısıtıcı sıcaklıkların, dönüşüm üzerinde birkaç etkisi olan austenite tahıl büyümesine neden olabilir. Büyük austenite tahıllar Bayan ısısını biraz daha düşük ve martensite morfolojisini etkileyebilir.İsviçre büyüklüğü de mekanik özellikleri etkiler, iyileştirici tahıllar genellikle daha iyi sertliği sağlar.

Bir süre sonra, sıcaklık miktarını azaltmak, birikliğe ve kompozisyonun homojenizasyonuna tam bir dönüşüm sağlamak için yeterli olmalıdır. Yetersiz soaking eksik dönüşüm ve non-uniform özellikleri ile sonuçlanabilir. ancak aşırı soaking süreleri boşanır enerji ve tahıl büyümesi ve yüzey dekarizasyonuna yol açabilir.

Önce Microstruc

Mikroyapım, dönüşümleri etkileyebilir. Güzel initik veya spheroidize yapılar daha hızlı ve daha düşük sıcaklıklara koarse incitik yapılardan daha düşük sıcaklıklara dönüşür.Bu, iyi yapılar homojenleşme için daha kısa difüzyon mesafelere sahiptir.

Önceki mikro yapı ayrıca, buharlı ve mizaçlı çeliklerin son özelliklerini geliştirmek için kullanılan austenite tahılları üretmek eğilimindedir.

Martensite Morphology ve Micro structure

Lath Martensite

0-0.6% karbon ile çelik için, martensite lath'in görünümüne sahiptir ve lath martensite olarak adlandırılır. Lath martensite düşük ve orta karbon çeliklerinde ağırlıklı morfolojidir.

Austenitenin her bir tahıl, ince plakaların veya laths of martensitenin çarpıcı kristalografik karakterinin anileri tarafından tipik olarak birkaç yüz nanometre uzunluğunda ve birkaç mikrometre uzunluğunda. Her bir önceki austenite tahıl, farklı yönlere karşılık gelen farklı yönelimlerle farklı yükselteçler halinde.

Lath martensite yüksek dislokasyon yoğunluğuna sahiptir, genellikle 10.15 ila 10.16 m.2. Bu dislokasyonlar dönüşümle ilişkili şekli değiştirmek için üretilir. yüksek dislokasyon yoğunluğu lath martensitenin gücüne önemli ölçüde katkıda bulunur, karbondan gelen sağlam çözüm için.

Plak Martensite

Çelik için% 1'den fazla karbon ile, plaka martensitesi olarak adlandırılan bir plaka benzeri yapı oluşturacak ve bu iki yüzde arasında, tahılların fiziksel görünümü iki plaka martensite formlarının bir karışımıdır ve yüksek karbon çeliklerinde karakterize edilir ve tüm austenite tahılları yayılabilir.

Plak martensite, yüksek karbon martensitesinin aşırı sertliği yerine yüksek bir ikizin yoğunluğu içerir. çiftlerin şekli şekli şekli şekli şekli şekli şekli şekli, tipik olarak çok iyi, birkaç nanometrenin kalınması için. ikiz yapı yüksek karbon martensitesinin aşırı sertliğine katkıda bulunur, ancak aynı zamanda onun brittlenessa da.

Lath to plaka martensite geçişi yavaş yavaş karbon içeriği arttıkça, orta karbon aralığında mevcut karışık morfolojilerle gerçekleşir. morfoloji sadece görünüşe değil aynı zamanda mekanik özelliklerle, plaka martensitesi ile aynı karbon içeriğinden daha fazla morart olur.

Kristalografik Variants

Ebeveynlerin fazına belirli bir yönten, farklı yönelimlerle birkaç marten sitesi mümkün. Olası varyantlar sayısı ebeveyn ve ürün aşamalarının simetrisine bağlıdır.For theCOM to BCT dönüşümü in çelik, 24 olası kristalografik varyantlar vardır.

Dönüşüm sırasında, birden çok değişkenli bir şekilde her bir austenite tahıl içinde form oluşturur.Influence, çoklu değişkenlikli martensitic mikroyapıyı kendi kendine özgü bir martenifet ile ilişkilendirir, yani bir martensite plaka ile ilişkili deformasyon, bir web sitesi tarafından telafi edilmez, net bir makroskobik değişiklik yapmaz.

Martensite Mekanik Özellikleri

Sertlik ve Güçlük

Bir çelik, austenitik bir devletten hızla soğutulduğunda, genellikle martensiteye dönüşür - çok zor bir yapı - bu, çeliklerin sertleştirilmesinin temelidir. Sonuç yeni bir aşamadır - martensite - ki bu bozuk bir kristal yapıya sahiptir ve malzeme yüksek sertliği verir.

Demir karbon martensitik dönüşümü sertliği artırmakta. martensitenin sertliği, yaklaşık 200 HV'den çok düşük karbon martensitesi için 900 HV'ye kadar yüksek karbon martenifeti artırmakta olan bu dramatik artış, artan lattihat ve sağlam çözüm güçlendirmeyi yansıtmaktadır.

Karbon çeliklerinde, martensite miktarı arttıkça, sertlik ve güç artışı, ancak sertlik azalır ve bu etkilerin büyüklüğü çeliklerin karbon içeriğine şiddetle bağlıdır. martensitenin yüksek gücü ve sertliği, aşınma direnci ve yüksek gücü gerektiren uygulamalar için idealdir.

Brittleness ve Tempering için Gerekli

Genellikle, giderdikten sonra, bir demir veya çelik alaşım aşırı derecede sert ve martensite aşırıdan dolayı sert olacak ve bu da çok sert ama çok sert ve çelik için en çok uygulamalar, çelikin bir karışımına ihtiyaç duymalı ve sertliğe ihtiyaç duyar.

Bu mikroyapılar çelik için güç ve sertliğe neden oluyor, ancak çelikleri kırıp büyük bir azalmayla kırıyor. as-knched martensitenin buzulluğu yüksek iç streslerden doğar, karbonun süpersaturasyonundan ve en yüksek kesinti aşamalardan yoksundur.

Quenching, çok zor ve çok fazla tunç olan bir çelikle sonuçlandı, ancak bu brittle için modern kullanım vakaları birkaç ve çok arasında ve gider ve giderim neredeyse her zaman daha sonraki ısı tedavi süreçleri tarafından takip edilir ve sertliği ve gücü de hızla soğutmak için kazanılır.

Tempering Process

Bu durumlarda, mizaç olarak bilinen başka bir ısı tedavisi tekniği, belirli bir süre boyunca metalin sertliğini artırmak için gider ve mizaçtan sonra yapılır ve aşırı sertliğin bir kısmını azaltır ve metalin bir süre boyunca kritik noktaya kadar ısıtılması için yapılır.

Quenching ayrıca metal tunç yapabilir, bu yüzden o kadar sıfat ve artış hızlarını azaltmak için takip edilir ve bu da 400 F ve 1,10 ile F arasında bir sıcaklık için ısınır ve bu adım daha fazla sertliği azaltır. Çelik sertliği korumak ve yükseklüğü azaltmak için ısıtılır ve ısıtılır ve bir süre boyunca ısınır.

· · Süper doygun martensite decomposes daha istikrarlı aşamalara, tipik olarak ferrite ve iyi lübüsler iç stresleri rahatlatır, biraz sertleşir, ancak dramatik bir şekilde sertliği ve hız artırır.

Quenched ve mizaç çelik, kuvvet ve sertliği korumak için iki adımlı bir ısı tedavi sürecine sahip bir çeliktir ve bu, ilk olarak, çelik sertliğini ve gücünü artırmak için gider ve bu, gücü ve sertliği azaltmak için mizaçtır.

Residual Stresses ve Distortion

Quenching, eşitsiz soğutma oranları nedeniyle metale oturmayı ve içten daha hızlı bir şekilde soğuk algınlığı ve stresleri yüzeye ve içerideki sıkıştırıcı stresleri ortaya çıkarabilir ve eğer doğru bir şekilde yönetilmezse, bu canlı stresler savaş, bozma veya çatlaklara neden olabilir.

martensitik dönüşümle ilişkili hacim genişlemesi, özellikle karmaşık geometriler veya stres konsantrasyonları ile parçalara yol açabilir.

Martensitic dönüşümü lattice genişlemesi ile birliktedir ve bu, yüzeyde olumlu bir rezorasyon yaratır ve yorgunluk gücünü önemli ölçüde arttırır.Ne zaman doğru kontrol edildiğinde, geri çekilmeden gelen canlı stresler aslında faydalı olabilir, özellikle de yorgunluk direnci ve yayılımı için, yorgunluk dayanımını arttırır.

Martensitic Dönüşümte İleri Konular

Stres ve Strain-Indük Martensite

Bazı alaşım çeliklerinde, martensite, Bayan sıcaklığında çelikleri temizlemekle ve sonra orijinalin% 20 ile %40 arasında geçiş alanının azaltılması için plastik deformasyonlar tarafından çalışılabilir.Bu su geçirmez martensite oluşumu, gider sırasında meydana gelen termal olarak üretilen dönüşümden farklıdır.

Sadece dıştan elastik bir gerginlik uygulamakla birlikte olan martensite stres altındaydı ve bu da plastik deformasyon tarafından hazırlanan sitelerde nükleat edebilir.

MT, sıcaklığı (köpücü) değiştirerek veya dışsal bir stres uygulamakla gerçekleştirilir. martensitic dönüşümü, mekanik kuvvetler veya soğutma sürecinde sıcaklık değişiklikleri ile ilgili olarak gerçekleştirilir. Stres kaynaklı dönüşüm, belirli alaşımlarda şekil hafıza etkisi ve süperelasticlik temeldir.

Şekil Memory Alloys ve Termoelastic Dönüşümler

Termoelastic martensitic dönüşümleri (TMTs) Au-Cd, In-Tl, Ni-Ti, bazı Cu bazlı alaşımlar ve diğer sistemler ve TMT'ler ve özellikle ters dönüşüm nedeniyle, alaşımlar alışılmadık termomekanik davranışlar ve form hafıza yetenekleri ortaya koyar. Bu malzemeler eşsiz işlevsel özellikleri etkinleştirir.

Şekil hafıza etkisi, bir alaşımın bir makrooskopik bir şekil değişikliği olmadan birbirlerini karşılayan birçok marten sitesi oluşturmak için serinlediği ve bir stresin olumlu bir şekilde büyümesi için uygulanan bir deformasyon, ortaya çıkan deformasyon, orijinal şekli geri yüklemeye geri dönebilir.

Patlama tipi dönüşümler, ters çeliklerin tipik olarak meydana gelir ve büyük bir hacim değişikliği ve geniş histeriler (Kırklı martensitik dönüşümler küçük bir hacim değişikliğine sahip olsa da, düşük histeriler (örneğin K) ve iyi bir yenidenbilite ile karakterize edilir.

Martensitic Transformation in Non-Ferrous Systems

Onların olayların kanıtları Fe, Co, Hg, Li, Ti, Zr, U ve Pu, birçok demir ve demir dışı alaşımlar ve ZrO2 gibi çeşitli metal bileşiklerde bulundu, BaTiO3, V3Si, Nb3Sn, NiTi ve NiAl. Martensitic dönüşümleri çelikle sınırlı değil, ancak çok çeşitli malzeme sistemlerinde meydana gelir.

Martensitic dönüşümü, Cu-Al, Au-Cd, Fe-Ni, bazı seramikler ve bu genel isim, kimyasal kompozisyonda değişiklik yapmadan meydana gelen dönüşümleri anlatıyor.

Modern Araştırma ve Karakterizasyon

Bu uzun zamandır devam eden sorunu çözmek için, burada ⁇ (hcp) → (bcc) geçişinde, martensitik dönüşüm (DIMT) tarafından üretilen tüm temel dışsal bölgeleri incelememize izin verdik.

Bu doğrudan gözlemler ilk kez 50 yaşındaki Bogers-Burgers-Olson-Cohen (BBOC) modeli için doğrulandı ve DIMT mekanizmalarının anlayışımızı zenginleştirdi. Yüksek çözünürlüklü iletim elektron mikroscopy ve atom ölçekli gözlemler dahil olmak üzere modern karakterizasyon teknikleri dönüşüm mekanizmalarına benzer bir şekilde bilgi verdi.

Moleküler dinamik simülasyonlar ve faz-field modelleme dahil olmak üzere gelişmiş hesaplama yöntemleri, atom seviyesinde martensitik dönüşümü incelemek için şimdi kullanılıyor. Bu yaklaşımlar deneysel gözlemler tamamlamak ve nükleasyon mekanizmalarına, arayüz yapısına ve dönüşüm kinetiğinetics sağlamak için çok zor.

Endüstriyel Uygulamalar ve Pratik Bakışlar

Quenched ve Tempered Steels uygulamaları

Quenched ve mizaç çelik, yüksek dayanımlı, aşınmaya dayanıklı malzemeler, inşaat, otomotiv üretimi ve ağır makineler gibi yüksek etkiye sahip endüstrilerde yaygın olarak kullanılır.Bu, askeri, makine, madencilik, yarı iletkenlik, dünya çapındaki ürünler için kullanılır ve genellikle dişli tekerlekler, kesme kenarları, dünya parçaları, çöp kamyonları, çöp kamyon takmak, kıvrımları, kıvrımları ve daha fazlası için kullanılır.

Yavaşça kaldırılabilir olan öğeler, dişliler, miller ve bloklar giyebilir. yüksek sertliğin ve mizaç ile elde edilen makul sertliğin kombinasyonu, bu çeliklerin hem direnç hem de etki direncinin gerekli olduğu talep edilen uygulamalar için uygun hale getirir.

Alet çelikleri, martensitik dönüşüm için başka bir büyük uygulama alanı temsil eder. Kesme araçları, ölür ve yumruklar yüksek karbon martensitesinin aşınma direnci için aşırı sertliğe güvenir. Bu uygulamalar genellikle martensiteyi temizlemek için yüksek karbon veya yüksek-tüm çelikleri kullanır ve sonra biraz daha sertliği artırmak için nispeten düşük sıcaklıklarda mizlanır.

Kalite Kontrol ve Süreç İzleme

Çelik kompozisyon, giderici seçim, bölüm kalınlığı, agitation ve banyo sıcaklığı gibi faktörlerin kapsamlı bir anlayış ve kontrolü sayesinde, üreticiler, boş yere dönüşümü optimize edebilir ve böylece istenen maddi özellikleri elde etmek için kritiktir.

Boyut ne olursa olsun, hava kirliliğinin yakından kontrol edilen bir aralıkta soğutulabilmesi gerekir ve Eagle Group'un hava sahasında soğutma sıcaklık izleme ekipmanı, soğutma sıcaklıklarının ASTM ve/veya diğer müşteri gereksinimleri tarafından belirlenen standartlarda iyi olduğundan emin olmak için dijital sıcaklık izleme ekipmanı tarafından takip edilir.

Modern ısı tedavisi tesisleri, tutarlı bir şekilde giderilmesi için sofistike izleme ve kontrol sistemleri kullanmaktadır. Sıcaklık izleme, giderici mülkiyet testleri ve sert doğrulama standart kalite kontrol önlemleridir. İstatistiksel süreç kontrol yöntemleri, trendleri tanımlamaya ve meydana gelmeden önce kusurları önlemeye yardımcı olur.

Meydanlar ve Önleme

Düzgün seçilmiş medya çatlakları kırıyor, bozma ve düzensiz sertlik artırıyor, bunların hepsi kazı ve rework seviyelerini yükseltiyor. Quench çatlakları ısı tedavisi sırasında meydana gelebilecek en ciddi kusurların biridir. Özellikle soğutma sırasında üretilen aşırı streslerden sonuçlar çok hızlı veya stres konsantrasyonları olduğunda.

Eğer bölüm hemen mizaçmıyorsa (genellikle 90 dakika içinde), bölüm zamanla çatlakları gidermek için eğilimli olabilir. Gecikmiş çatlakları geciktirmek için saatlerce veya hatta günler olabilir.

Distortion, ters kesitler korumak ve dağılma sırasındaki fikstürleri kullanmak gibi parçalara veya değişim boyutlarını azaltmak için baskıya neden olabilir.Süreleme sırasındaki parçalara karşı baskıya yardımcı olabilir.Süregenleme veya austemperyatr gibi alternatif süreçler de kritik parçalar için de baskıları azaltabilir.

Çevre ve Güvenlik Tahminleri

Quenching işlemleri önemli güvenlik ve çevresel düşünceler içerir. Petrol gidericisi, yağların flammability of puring, requireding correct havalandırma, fire baskı sistemleri ve güvenlik prosedürleri gerektiren yangın tehlikelerini sunar.Su ve polimer giderleri, yanmaları önlemek ve görünürlüğü önlemek için uygun şekilde buhar üretir.

Kullanılan giderlerin ayrılması çevresel düzenlemelere uymalıdır. Quenching yağlar, su ve ölçekle kirlenebilir, en sonunda yedeklenmesini gerektirir.Kullanılan yağların geri dönüşümü temeldir.Su bazlı giderler, metalleri ve diğer kirleticileri ortadan kaldırmak için tedavi gerektirir.

Enerji tüketimi, operasyonların giderilmesinde başka bir hususdur. Sıcaklıkların azaltılması için ısıtma parçaları önemli enerji gerektirir ve fırın verimliliğini artırabilir ve ısı kurtarma işletme maliyetlerini ve çevresel etkilerini azaltabilir. Proper yalıtım, verimli yancılar ve atık ısı kurtarma sistemleri enerji verimliliğini önemli ölçüde artırabilir.

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

Gelişmiş Yüksek Çelikler

Otomotiv endüstrisi daha hafif, daha güçlü araçlar, martensitik dönüşümü kullanan gelişmiş yüksek güç çeliklerinin (AHSS) geliştirilmesini teşvik etti. Bu çelikler genellikle kaçak miktarlarla birlikte kompleks mikroyapılar içerir, bainite, ya da en iyi güç kombinasyonları elde etmek için birleştirilebilir.

Dönüşümlü plastik (TRIP) çelikler, bu gelişmiş malzemelerin özelliklerini optimize etmek için bir austeniteyi ortadan kaldırmak için deformasyon sırasında yer alan bozulmamış dönüşümü kullanır.Bu çelikler, otomotiv güvenlik uygulamaları için mükemmel bir kaza performansı sağlar.

Katkı İmalatı ve Hızlı Katılaştırma

Bu süreçlerde örnekleme işlemi, ekilibrium işleme koşullarını anlamanın, bu süreçlerdeki hızlı soğutma oranlarının geleneksel işleme yoluyla mümkün olmayan bir şekilde üretilebilmesi için önemli olduğunu belirtti.

Aşırı hızlı soğutma tüm kristal yapıların oluşumunu engelleyebilir, morför metal veya "metallic cam" ile sonuçlanır. Bu, soğutmanın bile bastırıldığı aşırı bir davayı temsil eder, camlı bir yapı üretebilir.Bu tür malzemeler özel özellikleri vardır ve özel alanlarda uygulamalar bulur.

C ⁇ Design and Modeling

C ⁇ malzeme bilimi, martensitic dönüşümünü anlamak ve tahmin etmek için giderek artan bir rol oynamaktadır. Faz-field modelleri, martensite plakalarının nükleasyonunu ve büyümelerini taklit ederek, mikroyapı evrimine ilişkin öngörüler ve bozulmaları tahmin edebilir. Finite element modellemesi, parça tasarımı ve giderleme prosedürlerinin optimizasyonunu öngörür.

Makine öğrenmesi ve yapay zeka, ısı tedavisi optimizasyonuna uygulanacaktır. Bu yaklaşımlar, optimum işleme parametrelerini tanımlamak ve tahmin etmek için üretim ısısından büyük veri kümelerini analiz edebilir. Sensörlerin entegrasyonu, veri analizi ve süreç kontrol sistemleri daha sofistike izleme ve kontrol işlemlerine olanak sağlar.

Sürdürülebilir ısı Tedavisi

Sıcaklık tedavisinde daha önemli hale gelir. Daha verimli fırınların geliştirilmesi, atık ısısının kurtarılması ve işleme döngülerinin optimizasyonu enerji tüketimini azaltabilir. Alternatif hava kirliliği, biyo bazlı yağlar ve gelişmiş polimer giderleri de dahil olmak üzere gelişmiştir.

Birden fazla ısı tedavi adımlarını birleştiren veya diğer üretim operasyonları ile ısı tedavisi entegre eden süreçler genel verimliliğini artırabilir. Örneğin, tek bir hızlı süreçte ısıtma ve giderleme, enerji tüketimini ve döngüsü süresini geleneksel fırın ısı tedavisine kıyasla azaltır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Martensitic dönüşümü, modern metalurji ve malzeme mühendisliğinin bir temel taşı temsil ediyor. Martensitic dönüşümü materyal bilim ve metalurji'de merkezi bir tema olarak kalır ve devam eden araştırma ve yeni alaşımların ve tedavi tekniklerinin gelişimi ile, sert ve güç sınırlarını yeniden tanımlayan malzemeler yaratılmasında önemli bir rol oynamaya devam edecektir.

martensitik dönüşümün bilimi temel kristalografi, termodinamik ve kinetics, işleme, kalite kontrolü ve uygulama ile ilgili pratik düşüncelere sahiptir. dönüşüm, soğutma oranı ve kompozisyonun rolü, kristal kimya değişiklikleri ve sonuçlanan mekanik özellikler, ısıtılmış çeliklerle çalışan herkes için önemlidir.

Ortaçağ karasmith kılıçlarından modern otomotiv üreticilerine ileri yüksek güçlü çelikler üretmesi, martensitik dönüşüm olağanüstü özelliklerle malzeme yaratmaya merkezi olmuştur.Bilim bu olağanüstü dönüşüm anlayışımızı geliştirmeye devam ediyor, bu olağanüstü dönüşümlerin sınırlarını zorlayan yeni malzemeler ve süreçlerin gelişimini sağlıyor.

Gelişen teknolojilerde martensitik dönüşüm sürekliliği - hafıza alaşımlarını gelişmiş otomotiv çeliklerini şekillendirmeye katkı sağlamak için katkıda bulunan - bu yüzyılın keşifleri modern malzemeler mühendisliği için hayati önem taşıyor.Bilgesel araçlar olarak, karakterizasyon teknikleri ve işleme teknolojileri ilerlemeye devam ediyor, martensitik dönüşüm sadece geliştirme, on yıllardır devam edecek şekilde devam edecek.

Sıcaklık tedavi süreçlerinin anlayışını derinleştirmek isteyenler için, [[Dönem:0)ASM International), Metalurji ve malzemeler bilimi üzerinde geniş kaynaklar sağlar.TemizFLT:2)Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü)))[Dönemli dönüşümler üzerinde değerli bilgiler ve araştırmalar sunar.[Dönemli ısıtılmış ısıtılabilir.