خط ویژه
خــط ویــژه
021-63511

انقلاب صنعتی به استفاده‌ی گسترده‌تر از آهن منجر شد. سنگ آهن به طور خام قابل استفاده نیست و به همین دلیل باید تغییراتی را برای استفاده از آن در کاربردهای مختلف، ایجاد کرد. 
آلیاژ از یک فلز اصلی و یک یا چند عنصر دیگر تشکیل شده‌است. آلیاژهای فلزی به دو دسته‌ی آلیاژهای غیرآهنی و آهنی تقسیم می‌شوند. فولاد پایه در آلیاژهای غیر آهنی چیزی جز آهن است، مانند مس، روی، برنج و غیره. آهن فلز پایه‌ی آلیاژهای آهنی می‌باشد و بسته به میزان کربن، به دو دسته‌ی چدن و فولاد تقسیم می‌شوند.

Iron alloy

آلیاژهای آهنی

آلیاژهایی که فلز پایه‌‌ی آنها آهن است، آلیاژ آهنی نام دارد. کربن و عناصر آلیاژی دیگری مانند کروم، نیکل، مولیبدن، منگنز و غیره را جهت بهبود خواص مکانیکی به سنگ آهن اضافه می‌کنند. با افزایش کربن به آهن، فولاد ساخته می‌شود، همچنین با ترکیب فولاد با عناصر آلیاژی دیگر، انواع فولادهای آلیاژی ساخته می‌شوند. خواص فولاد به درصد کربن و دیگر عناصر آلیاژی موجود در آن بستگی دارد.
افزودن عنصر کربن به آهن تاثیر بسزایی بر روی خواص آلیاژ دارد. واژه‌ی فولاد برای فولادهایی استفاده می‌شود که تنها از آهن و کربن تشکیل شده‌باشند. فولاد آلیاژی با افزایش عناصر آلیاژی دیگر ساخته می‌شود. 
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 مرکزدار Fcc  تبدیل می‌شود 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 می‌شود.
از همین خاصیت چند شکلی یا به عبارت دیگر آلوتراپی آهن است که می‌توان به ترکیب‌های مختلف فولاد با زیر ساختار و خواص گوناگون دست یافت. 
ساختمان  bcc  فریت با اتم‌های آهن به قطر 0.256 نانومتر تشکیل می‌شود. بین این اتم‌ها حفره‌هایی در ساختمان کریستالی ایجاد می‌شود که می‌تواند اتم‌هایی را تا قطر 0.07 نانومتر و در حفره‌های دیگر به قطر 0.038 نانومتر در خود جای دهد. قطر اتم‌های کربن 0.154 نانومتر است. بنابراین برای جای دادن اتم‌های 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 حفره‌هایی است که در برخی از آن‌ها اتم‌هایی تا قطر 0.104 نانومتر و در برخی دیگر تا قطر 0.056 نانومتر در خود جای می‌دهد. بنابراین اتم‌های کربن با قطر 0.154 نانومتر تنها در یکی از این نوع حفره‌ها با ایجاد اعوجاج اندک قرار می‌گیرد. 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 می‌آید. 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 می‌شود. 

فولاد

آهن خالص در صنعت قابل استفاده نیست و کاربردی ندارد، اضافه کردن 0.02 تا 2 درصد کربن به آهن، فولاد را تشکیل می‌دهد، فولادها به دو دسته‌ی آلیاژ بالا و آلیاژ پایین تقسیم می‌شوند. سه دسته‌ی کربن بالا، کربن متوسط و کربن پایین زیردسته‌ی آلیاژ پایین می‌باشند. با اضافه کردن عناصری غیر از کربن به آهن، فولادها خواص و کاربرد متفاوتی پیدا می‌کنند، برای مثال نیکل می‌تواند خواص ضد زنگ به فولاد بدهد.

فولاد ساده کربنی 

آهن آلفا α تا 0.02 درصد کربن را در محلول جامد می‌پذیرد. آهن ϒ تا 2 درصد کربن در محلول جامد می‌پذیرد. 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 می‌کند. حلالیت کربن در آستنیت و فریت با دما تغییر می‌کند. 
با آهسته سرد کردن، کربن اضافی که در محلول جامد α و ϒ قرار نمی‌گیرد، رسوب می‌کند. رسوب تشکیل شده کاربید آهن (Fe₃C) است. این کاربید آهن همان طور که ذکر شد سمنتیت نامیده می‌شود. سمنتیت فازی سخت و ترد است. به فولادهای حاوی کمتر از 0.8 درصد کربن هایپریوتکتوئید گفته می‌شود.

امتیاز به این مطلب:
امتیاز: 5 از 5 - 1 رای

نظرات کاربران

بازگشت