چگالی فولاد و آلیاژهای فولادی
چگالی فولاد براساس اجزای سازنده آلیاژ متفاوت است اما معمولاً بین 7،750 تا 8،050 کیلوگرم در متر مکعب (484 و 503 پوند در متر مکعب) یا 75/7 و 8.05 گرم در سانتی متر مکعب (4.48 و 4.65 اونس در متر مکعب) است. حتی در طیف محدودی از غلظت مخلوط های کربن و آهن که باعث تولید فولاد می شوند ،
چندین ساختار متالورژی مختلف با ویژگی های بسیار متفاوت می توانند ایجاد شوند. درک چنین خصوصیاتی برای ساخت فولاد با کیفیت ضروری است. در دمای اتاق ، پایدارترین شکل آهن خالص ، ساختار مکعب بدن محور (BCC) است که آهن آلفا یا آهن α نامیده می شود. این یک فلز نسبتاً نرم است که می تواند فقط غلظت کمی کربن را حل کند ، بیش از 0.005٪ در 0 درجه سانتی گراد (32 درجه فارنهایت) و 0.021 وزنی درصد در 723 درجه سانتیگراد (1333 درجه فارنهایت). ورود کربن در آهن آلفا را فریت می نامند. در دمای 910 درجه سانتیگراد ، آهن خالص به ساختاری مکعب صورت محور (FCC) تبدیل می شود
که به آن آهن گاما یا آهن γ می گویند. به گنجاندن کربن در آهن گاما آستنیت گفته می شود. ساختار بازتر FCC آستنیت می تواند به میزان قابل توجهی بیشتر کربن را حل کند ، به میزان 2.1٪ (38 برابر فریت) کربن در 1114 درجه سانتیگراد (2098 درجه فارنهایت) ، که نشان دهنده محتوای بالای کربن فولاد است ، فراتر از آن چدن است. وقتی کربن با آهن از محلول خارج می شود ، ماده ای بسیار سخت اما شکننده به نام سیمانیت (Fe3C) تشکیل می دهد.چگالی فولاد و آلیاژهای فولادی
ورق سیاه کاویان ۲۰ میل ۶۰۰۰*۲۰۰۰ شیت
فولاد یوتکتوئید
هنگامی که فولادهایی با دقیقاً 0.8٪ کربن (معروف به فولاد یوتکتوئید) خنک می شوند ، فاز آستنیتی (FCC) مخلوط سعی می کند به فاز فریت (BCC) برگردد. کربن دیگر در ساختار آستنیت FCC نمی گنجد ، و در نتیجه کربن بیش از حد ایجاد می شود. یکی از راه های خروج کربن از آستنیت این است که از محلول به صورت سمانیت رسوب کند و یک فاز اطراف آهن BCC به نام فریت با درصد کمی کربن در محلول را پشت سر بگذارد. این دو ، فریت و سیمانیت ، به طور همزمان رسوب می کنند
و یک ساختار لایه ای به نام pearlite تولید می کنند که به دلیل شباهت آن به مادر مروارید نامگذاری شده است. در یک ترکیب هایپروتکتوئیدی (بیشتر از 0.8٪ کربن) ، کربن ابتدا به صورت اجزا زیادی از سمنتیت در مرز دانه آستنیت رسوب می کند تا زمانی که درصد کربن در دانه ها به ترکیب یوتکتوئید (0.8٪ کربن) کاهش یابد ، که در آن ساختارهای مروارید را نشان دهید. برای فولادهایی که کمتر از 0.8٪ کربن دارند (hyeeectectoid) ، فریت ابتدا درون دانه ها تشکیل می شود
تا زمانی که ترکیب باقیمانده به 0.8٪ کربن برسد ، در آن زمان ساختار مروارید تشکیل می شود. هیچ درگیری بزرگی از سیمانیت در مرزهای فولاد هیپوکتوئید ایجاد نمی شود. فرضیه فوق فرض می کند که روند خنک سازی بسیار کند است ، و زمان کافی برای مهاجرت کربن فراهم می کند.
فرآیند خنک سازی فلزات
با افزایش سرعت خنک سازی ، کربن زمان کمتری برای مهاجرت و تشکیل کاربید در مرز دانه ها خواهد داشت اما به طور فزاینده ای مقدار زیادی مروارید با ساختار ریز و ظریف در دانه ها خواهد داشت. از این رو کاربید به طور گسترده تری پراکنده شده و برای جلوگیری از لغزش نقص درون آن دانه ها و در نتیجه سخت شدن فولاد عمل می کند. در سرعت خنک سازی بسیار بالا که توسط خنک سازی تولید می شود ، کربن زمان مهاجرت ندارد اما در آستنیت صورت محور قفل شده و مارتنزیت ایجاد می کند. مارتنزیت نوعی کربن و آهن بسیار اشباع و تحت فشار و اشباع شده است و بسیار سخت اما شکننده است.
میله فولادی سردسیر چگونه ساخته می شود؟
بسته به محتوای کربن ، فاز مارتنزیتی اشکال مختلفی دارد. زیر 0.2٪ کربن ، فرم بلوری BCC فریت به خود می گیرد ، اما در محتوای کربن بالاتر ، ساختار چهار ضلعی بدن محور (BCT) به خود می گیرد. هیچ انرژی فعال سازی حرارتی برای تبدیل از آستنیت به مارتنزیت وجود ندارد. [نیاز به توضیحات] علاوه بر این ، هیچ تغییر ترکیبی وجود ندارد بنابراین اتم ها به طور کلی همسایگان خود را حفظ می کنند.چگالی فولاد و آلیاژهای فولادی
ترک خوردگی فولاد به چه دلیل می باشد
مارتنزیت دارای تراکم کمتری است (در حین خنک شدن منبسط می شود) نسبت به آستنیت ، به طوری که تغییر شکل بین آنها منجر به تغییر حجم می شود. در این حالت ، انبساط اتفاق می افتد.
تنشهای داخلی حاصل از این انبساط معمولاً به شکل فشرده سازی روی بلورهای مارتنزیت و کشش روی فریت باقیمانده ، با مقدار نسبتاً کافی برش در هر دو ماده تشکیل دهنده است. اگر خنک سازی به صورت نامناسب انجام شود ، تنش های داخلی با خنک شدن باعث خرد شدن قطعه می شوند. حداقل ، آنها باعث سخت شدن کار داخلی و سایر نقایص میکروسکوپی می شوند. معمولاً در هنگام خاموش شدن آب ، فولاد باعث ترک خوردگی می شود ، اگرچه ممکن است همیشه قابل مشاهده نباشد.چگالی فولاد و آلیاژهای فولادی
آشنایی با انواع ناودانی و قیمت آن ها