آلیاژهای آهنی :
آهن به تنهایی دارای خواص مناسبی نیست و به همین جهت برای استفاده از آن از کربن و عناصر آلیاژی دیگر مانند کرم ، نیکل ، مولیبدن ، منگنز و غیره جهت بهبود خواص مکانیکی استفاده می شود . با افزایش کربن به آهن ، فولاد ساخته می شود . با ترکیب فولاد با عناصر آلیاژی دیگر انواع فولادهای آلیاژی ساخته می شوند . آلیاژهای آهن و کربن به طور گسترده ای در صنایع استفاده می شوند و بر طبق درصد کربن به صورت زیر طبقه بندی می شوند . 

 

افزودن عنصر کربن به آهن تاثیر بسزایی بر روی خواص آلیاژ دارد . واژه فولاد برای فولادهایی استفاده می شود که تنها از آهن و کربن تشکیل شده باشند . فولاد آلیاژی با افزایش عناصر آلیاژی دیگر ساخته می شود . 
آهن خالص در دمای محیط تا دمای 912 درجه سانتی گراد دارای ساختار مکعب مرکزدار bcc  معروف به (آهن α یا فریت) است . آهن ϒ یا آستنیت از 912 درجه به بالا تا 1394 درجه سانتی گراد ساختمان کریستالی مکعب با سطوح مرکز دار Fcc  تبدیل می شود و از 1388 تا 1358 سانتی گراد دوباره به ساختمان کریستالی  bcc  (آهن δ یا دلتا فریت) تبدیل شده  و در دمای 1538 درجه سانتی گراد ذوب می شود .
از همین خاصیت چند شکلی یا به عبارت دیگر آلوتراپی آهن است که می توان به ترکیب های مختلف فولاد با زیر ساختار و خواص گوناگون دست یافت . 
ساختمان  bcc  فریت با اتم های آهن به قطر 0.256 نانومتر تشکیل می شود . بین این اتم ها حفره هائی در ساختمان کریستالی ایجاد می شود که می تواند اتم هائی را تا قطر 0.07 نانومتر و در حفره های دیگر به قطر 0.038 نانومتر در خود جای دهد . قطر اتم های کربن 0.154 نانومتر است . بنابراین برای جای دادن اتم های کربن در فریت اعوجاج زیادی در شبکه ایجاد خواهد شد . به همین دلیل کربن دارای حلالیت بسیار اندکی در فریت است . ساختمان fcc  آستنیت دارای حفره هایی است که در برخی از آن ها اتم هایی تا قطر 0.104 نانومتر و در برخی دیگر تا قطر 0.056 نانومتر در خود جای می دهد . بنابراین اتم های کربن با قطر 0.154 نانومتر تنها در یکی از این نوع حفره ها با ایجاد اعوجاج اندک قرار می گیرد . سرد شدن ترکیب آهن و کربن از حالت آستنیته و تبدیل آن به فریت و کاهش حلالیت کربن در آهن α بدان معنی است که مقداری کربن از محلول بیرون می آید . این کربن با ترکیب با آهن معروف به سمنتیت می کند . سمنتیت دارای یک اتم کربن با سه اتم اهن با فرمول شیمیایی  Fe₃C  شناخته می شود . 
فولاد ساده کربنی : 
اهن آلفا α تا 0.02 درصد کربن را در محلول جامد می پذیرد . آهن ϒ تا 2 درصد کربن در محلول جامد می پذیرد . با این مقدار کربن در محلول جامد آهن α حالت مکعب مرکز دار bcc  خود را به نام فریت و آهن ϒ حالت مکعب با وجوه مرکزدار به نام آستنیت خود را حفظ می کند . حلالیت کربن در آستنیت و فریت با دما تغییر می کند . 
با آهسته سرد کردن ، کربن اضافی که در محلول جامد α و ϒ قرار نمی گیرد رسوب می کند . رسوب تشکیل شده کاربید آهن (Fe₃C)  است . این کاربید آهن همان طور که ذکر شد سمنتیت نامیده می شود . سمنتیت فازی سخت و ترد است . 
به فولادهای حاوی کمتر از 0.8 درصد کربن هایپریوتکتوئید گفته می شود . 
 

نظرات کاربران

بازگشت