دانلود پاورپوینت نمودار تعادلي آهن كربن FE-C با فرمت pptودر36 اسلاید قابل ویرایش

قسمتی از متن پاورپوینت

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

INTRODUCTION

فولادها گروهی از آلیاژهای آهن- کربن وعناصر دیگرند که بیشترین کاربرد را در صنعت دارند. یکی از مهمترین دلایلی که فولادها کاربرد زیادی در صنعت دارند این است که می توان به وسیله روشهای مختلف عملیاتهای حرارتی طیف وسیعی از خواص گوناگون را در فولادها به وجود آورد.

به عنوان مثال اگر فولادی با ۸/۰ درصد کربن را به مدت ۲۴ ساعت در ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد حرارت دهیم و سپس به آهستگی در طول ۲۴ساعت آن را به دمای ۲۵ درجه سانتیگراد برسانیم وسرد کنیم آنگاه فولاد یادشده دارای استحکام تسلیم ۴۴۸ مگا پاسکال خواهد بود. حال اگر همان فولاد را یک ساعت در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد حرارت دهیم و سپس خیلی سریع آن را به وسیله آب تا دمای ۲۵ درجه سانتی گراد سرد کنیم آنگاه استحکام تسلیم فولاد یاد شده تا ۲۰۷۰ مگا پاسکال افزایش یافته و انعطاف پذیری تا ۱درصد کاهش می یابد.

پس می توان به این نتیجه رسید که کاربرد وسیع فولادها ناشی از خواص کاملأ متنوع آنهاست که به کمک تغییر درصد کربن ودرصد عناصر آلیاژی ویا تغییر نوع عملیات حرارتی امکان پذیر است.

اسلاید ۲ :

نمودارتعادلی آهن- کربن(Fe-C) :

نمودار تعادلی آهن کربن راهنمایی است که به کمک آن می توان روشهای مختلف عملیات حرارتی را بررسی ومطالعه کرد. شکل شماره ۱ نمودار آهن کربن را برای درصدهای مختلف کربن از صفر تا ۷ درصد نشان میدهد. فولادها آلیاژهای آهن کربن و عناصر دیگر بوده که دارای کمتر از ۲ درصد کربن هستند. بنابراین قسمتی از نمودار که دارای کمتر از ۲ درصد کربن است بیشترین اهمیت را درباره عملیات حرارتی فولادها دارد. آلیاژهایی که بیشتر از ۲ درصد کربن داشته باشند به چدن موسوم اند.

شکل شماره ۱ در واقع شامل دونمودار است .خط ممتد، تعادل بین فازهای مختلف آهن و سمنیت(Fe3-C) و خط منقطع تعادل بین فازهای مختلف آهن وگرافیت یا کربن آزاد را مشخص می کند.

نمودارآهن – سمنیت جهت مطالعه و بررسی عملیات حرارتی فولادها مناسبتراست و در مقابل عملیات حرارتی چدنها بیشتر براساس نمودار آهن- گرافیت استوار است.

اسلاید ۳ :

ساختار بلوری وخواص آهن خالص:

آهن عنصری چند شکلی است. بدین معنی که در فشار یک اتمسفر با افزایش دما شبکه بلوری آهن تغییر می کند.

گستره های حرارتی مربوط به پایداری شبکه های بلوری مختلف آهن بر روی محور عمودی در سمت چپ نمودارنشان داده شده است.

اسلاید ۴ :

آلوتروپ های آهن:

¯آهن آلفا یا آهن فریتی

¯آهن گاما یا آهن آستنیتی

¯آهن دلتا

¯

اسلاید ۵ :

آهن آلفا:

آهن آلفا یا آهن فریتی: یکی از آلوتروپ های آهن می باشد. این آلوتروپ از دمای ۲۷۳- درجه سانتی گراد تا ۹۱۲ درجه سانتی گراد پایدار است .این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی با مرکز پر است (b.c.c). ثابت شبکه آهن آلفا فرومغناطیس ۸۶/۲ انگستروم است . جمع کل اتمهای واحد در شبکه b.c.c برابر است با یک اتم در مرکز مکعب به علاوه از ۸ اتم موجود در گوشه هاست که برابر ۲ اتم می شود.

آهن آلفا،‌تا دمای ۷۷۰ درجه سانتیگراد خاصیت آهنربایی دارد واز این دما بالاتر تا دمای ۹۱۲ درجه سانتیگراد این خاصیت خود را از دست می دهد. دمای ۷۷۰ درجه سانتیگراد به دمای کوری موسوم است . آهن با شبکه بلوریb.c.c که خاصیت آهنربایی ندارد
(۷۷۰-۹۱۲) به آهن بتا موسوم است .

در شبکه b.c.c فاصله اتمهایی که در رئوس قرار گرفته اند با اتم مرکزی برابر با نصف قطر اصلی یا است . (شکل شماره ۲).

اسلاید ۶ :

آهن گاما:

یکی دیگر از آلوتروپ های آهن می باشد که دردمای ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی با سطوح مرکز دار است (f.c.c) .ثابت شبکه آهن گاما ۵۶/۳ انگستروم است بنابراین بزرگتر از ثابت شبکه آهن آلفا است به همین دلیل چگالی این آهن از آهن آلفا بیشتر است.آهن گاما خاصیت آهنربایی ندارد.جمع کل اتمهای واحد در شبکه f.c.c براست با ۱/۸از ۸ اتم در رئوس به علاوه ۱/۲از ۶ اتمی که مرکز هر یک از وجوه وجود دارد که مجموعأ ۴ اتم می شود.

در شبکه f.c.c فاصله مراکز اتمهای همسایه از یکدیگر برابر است ( شکل شماره۳).

اسلاید ۷ :

آهن دلتا:

یکی دیگراز آلوتروپ های آهن و آخرین فازی است که ممکن است در آهن خالص وجود داشته باشد. این آلوتروپ از دمای ۱۳۹۴ درجه سانتیگراد تا نقطه ذوب آهن خالص یعنی ۱۵۳۸ درجه سانتی گراد پایدار است .

این آلوتروپ دارای ساختار بلوری مشابه با آهن آلفا است (b.c.c) .

آهن دلتا دارای خاصیت آهنربایی است . ثابت شبکه آهن دلتا اندکی بزرگتر از آهن آلفا است. ثابت شبکه آهن دلتا برابر با ۹۳/۲ انگستروم است.

اسلاید ۸ :

مکانیزم آلیاژشدن:

معمولأ آلیاژهای فلزی با مخلوط کردن فلزات مربوطه درحالت مذاب شکل می گیرند.

دومکانیزم متداول برای آلیاژ سازی عبارتند از :

۱-جانشینی اتمها

۲- بین نشینی اتمها

در مکانیزم اول اتمها از یک شبکه اتمی به شبکه دیگر منتقل می شوند به عنوان نمونه می توان از سیستمcu-ni نام برد که در آن جای اتمهای نیکل و مس با هم عوض می شوند. برای مکانیزم بین نشینی لازم است اختلاف اندازه اتمهای عناصر آلیاژی ‌زیاد باشد برای مثال نسبت اندازه اتم کربن به آهن برابر۱به۳۰ است. به همین دلیل بین نشینی اتمهای کربن در شبکه اتمی آهن خیلی راحت است .

اسلاید ۹ :

تاثیر کربن براجزای آهن:

از نظرمهندسی وصنعتی آهن خالص علیرغم آلوتروپیک بودن فلزی بی مصرف است. کربن عنصر آلیاژی اصلی برای آهن است که به پدیده آلوتروپیک بودن آن اهمیت می بخشد وآنرا به ماده ای به نام فولاد تبدیل می کند .

اضافه کردن کربن به آهن اثرات بسیار مهمی بر روی فازهای آهن وهمچنین دماهای تعادلی آنها دارد. از جمله مشخصه های بارز نمودار تعادلی آهن کربن عبارت است از تفاوت توانایی آهنهایb.c.c و f.c.c در انحلال کربن است .کربن در آهن آلفا تقریبأ نامحلول است ولی کاملأ در آهن گاما حل می شود.

مکانهای بین نشینی (فضای بین اتمها‌) در شبکه f.c.c نسبت به شبکه b.c.c برای بین نشینی اتمهای کربن مناسبتر است. این برتری به بزرگ بودن جاهای خالی در شبکه f.c.c مربوط می شود.

اسلاید ۱۰ :

فازهای حاصل ازاضافه کردن کربن:

۱- آستنیت:

آستنیت عبارت است از محلول جامد بین نشینی کربن در آهن با شبکه بلوری مکعبی با وجوه مرکز دار(f.c.c).

کربن با وارد شدن در شبکه بلوری آهن آستنیتی،‌ناحیه تشکیل و پایداری آستنیت را در فولادها گسترش میدهد.حداکثر حلالیت کربن در آستنیت در دمای ۱۱۴۸ درجه سانتی گراد است که به ۱۱/۲ درصد می رسد.

درشبکه بلوری f.c.c دو نوع فضای خالی بین نشینی وجود دارد. این فضاها به هشت وجهی و چهاروجهی موسوم اند (شکل شماره ۴) اتم کربن اگر در یک فضای هشت وجهی قرار گیرد دارای ۱۶ اتم آهن درمجاور خود واگردر یک فضای چهاروجهی قرار گیرد دارای ۱۴ اتم آهن در مجاور خود خواهد بود. یک فضای هشت وجهی قادر است اتمی به شعاع۵۲/۰ انگستروم(nm052/0) را درخود جای دهد . درحالی که یک فضای چهار وجهی می تواند اتمی به شعاع ۲۸/۰ انگستروم(nm028/0) را درخود بپذیرد. با توجه به اینکه شعاع اتمی کربن برابر با ۷/۰ انگستروم(nm07/0) است،‌ پس فضای هشت وجهی راحت تر از فضاهای چهاروجهی می تواند اتمهای کربن را درخود جای دهد .