1استاد : آقای دکتر اسماعیلیاندانشجویان: علی فرزانه دخت نمینی

حسین هندویی

91پاییز

استحاله مارتنزیتی

دانشگاه آزاد اسالمی واحد ساوه

2

3

مقدمهمارتنزیت و دگرگونی مارتنزیتیسینتیک تشکیل مارتنزیت دمای شروع استحاله مارتنزیتیMS و خاتمه استحاله

MFمارتنزیتی بلور شناسی دگرگونی مارتنزیتیاشکال مختلف مارتنزیت در فوالدهانتیجه گیریمنابع

فهرست

4

مقدمه

دگرگ1ونی م1ارتنزیتی در دم1ایی ب1ه م1راتب پ1ائینتراز دم1ای تش1کیلپرلیت انجام می شود و نفوذ در آن نقشی ندارد.

دگرگ1ونی م1ارتنزیتی ب1دون نف1وذ ی1ا جابج1ایی انف1رادی اتمه1ا ب1ودهو نیازی به فعالیت حرارتی ندارد.

این دگرگ1ونی از ن1وع برش1ی ب1وده و ب1ه کم1ک جابج1ایی گ1روهی اتمها انجام می شود.

تش1کیل م1ارتنزیت،مس1تلزم س1ریع س1رد ک1ردن اس1ت و دگرگ1ونینفوذی را شامل نمی شود.

البت1ه ش1رایط دقی1ق س1رد ک1ردن در ی1ک ف1والد مش1خص،منج1ر ب1هت1ش1کیل1 م1ا1رت1ن1زیت 1می ش1و1د 1ک1ه ب1ه د1رص1د1 ک1رب1ن1، 1عناص1ر1 آ1لی1اژی

و اندازه دانه های آستنیت دارد.

5

1شکل

6

2شکل

7

مارتنزیت و دگرگونی مارتنزیتی

واژه م1ارتنزیت ک1ه ب1رای م1دتها فق1ط ب1ه س1اختار س1خت حاص1ل از س1ریعاز ق1دردانی ب1رای و ش1د می اطالق ک1ردن 1فوالد1ه1ای 1کرب1نی س1رد1

د1انشمن1د معر1وف متالورژ آلم1انی به1 نام م1ارتنز است1.

آلیاژه1ای آهن – ک1ربن و فوالده1ا، م1ارتنزیت از س1رد ک1ردن س1ریع در آ1س1تنیت1 بوج1ود1 می آی1د.1 از آنج1ا1یی ک1ه دگر1گ1ونی 1آس1تنیت ب1ه م1ارتنزیت

ت1ا ت1ر1کیب ش1ی1میایی 1آلی1اژ ب1ه بس1تگی1 نف1وذ 1انج1ام 1میش1ود، % 2ب1دون1 U همان1 ترک1یب شیم1یایی آ1ستنیت اولیه را دارد. کر1بن، م1ارت1نزیت د1قیقا

بر خالف تش1کیل پ1رلیت، اتمه1ای ک1ربن بین دو ف1از ف1ریت و س1منتیت محب1وس bcc 1وجهی ش1بکه ی8ت1وزی1ع نخواه1د ش1د، ب1لک1ه1 در فض1اهای

ش1ده و ف1از جدی1د 1م1ارت1نزیت ر1ا بوج1و1د م1ی آورد. ب1ا تش1کیل م1ارتنزیت، ی1 ش1ب1که در محل1ول یاب1د bccک1رب1ن می اف1زایش ز1ی1ادی مق1دار 1ب1ه

و1اف1زایش درص1د1 ک1رب1ن محل1و1ل در ش1بکه جاه1ای خ1الی ب1یش1تری از ش1بکه ب1ه bccتوس1ط ک1ربن اش1غ1ال می ش1ود، در 1نتیج1ه ش1بکه 1ی بل1وری از

bct.میل 1می 1کند

8

ادامه - مارتنزیت و دگرگونی مارتنزیتی .از آنجاییک1ه در تش1کیل م1ارتنزیت نف1وذ نقش1ی ن1دارد، م1ارتنزیت ف1ازی ناپای1دار اس1ت

ا1گ1ر م1ار1تنز1یت ت1ا دم1ا1یی ح1را1رت 1دا1ده 1ش1ود ک1ه1 ات1م1ه1ای1 ک1ر1بن ق1درت ت1ح1رک ک1ا1فی 1وج1هی1 خ1ا1رج ش1ده 1و 1تش1ک1یل س1منتیت م1ی 8ج1ه1ت نف1و1ذ پی1د1ا1 کن1ن1د، ا1ز1 فض1ا1ه1ای 1خ1الی

د1ه1د. د1ر1 نت1ی1ج1ه ش1ب1ک1ه بل1و1ری 1م1ارتنز1یت1 از1 ح1الت م1ک1عب م1س1تط1یلی خ1ارج1 ش1ده و1 ف1ا1زه1ای1 ت1ع1ا1دلی1 م1وج1و1د 1در ن1م1ودا1ر تع1اد1ل1ی1 1آهن-1ک1ر1بن1 یع1نی س1م1ن1تیت و1 ف1ری1ت بوج1و1د

م1ی آید )تمپر 1کردن(.

نش1ان می ده1د، تش1کیل م1ارتنزیت هم1واره هم1راه ب1ا مق1دار 1هم1انطور ک1ه در ش1کل ق1ا1ب1ل مالح1ظ1ه1 ای ت1غی1یر ش1ک1ل1 مو1م1س1ان در1 1ف1از آس1ت1نیت م1اد1ر اس1ت. تنش1 ی1ا ن1یرو1ی ع1کس العم1ل حاص1ل1 1از ت1غ1ی1یر ش1ک1ل1 موم1س1ان آس1ت1نی1ت ب1ر روی 1بل1ور م1ار1تنزیت، رش1د ب1ل1ور م1ار1تنزی1ت1ی ر1ا مح1د1ود ک1رده و ا1دا1م1ه 1ی 1دگرگ1ونی فق1ط ب1ا جوا1ن1ه زنی1 بل1وره1ای

جدید م1ارتن1زیت امکان پ1ذیر 1است.1

ب1ر روی آنه1ا تش1کیل U صفحاتی از بلوره1ای آس1تنیت ک1ه بلوره1ای م1ارتنزیتی ترجیح1امی شو1د به1 صفجات را1بط م1وسومند. 1

اگ1ر ف1از آس1تنیت نتوان1د تغی1یر ش1کلهای مومس1ان حاص1ل از برش1های م1ارتنزیت راتحم1ل کن1د1 در فص1ل مش1ترک 1م1ارت1نزیت - 1آس1تن1یت م1ادر ج1دایش ی1ا ت1رک خ1وردگی

ا1یجاد می گردد1.

9

: شمایی از برش و کج شدن سطح، ناشی از تشکیل یک تیغه مارتنزیت3شکل

10

سینتیک تشکیل مارتنزیت

در بیش1تر فوالده1ا تش1کیل م1ارتنزیت از آس1تنیت در ض1منن1وع این ش1ود. می انج1ام طورپیوس1ته ب1ه دم1ا ک1اهش جابج1ایی و ح1رارتی فع1الیت ب1ه احتی1اج ک1ه دگرگونیه1ا

انفرادی اتمها ندارد به دگرگونی اترمال موسومند.

مث1ال: اگ1ر آس1تنیت در دم1ای ث1ابت در زی1ر خ1طA1 نگه1داری زم1ان از ت1ابعی ص1ورت ب1ه و پیوس1ته بط1ور پ1رلیت ش1ود، تش1کیل می ش1ود، از ط1رف دیگ1ر در ص1د م1ارتنزیت تش1کیل

A1ش1ده ت1ابعی از مق1دار تحت تبری1د آس1تنیت نس1بت ب1ه خ1ط است.

11: مسیرهای اختیاری بر روی نمودار دگرگونی همدما4شکل

12

و خاتمه MSدمای شروع استحاله مارتنزیتی MFاستحاله مارتنزیتی

دم1ایی ک1ه در ی1ک آلی1اژ، دگرگ1ونی آس1تنیت ب1ه م1ارتنزیت ش1روع می ش1ود رانش1ان 1می د1هن1د. 1در حقیقت MSد1م1ای 1ش1روع1 م1ارت1نزی1ت نا1می1ده 1و آن1را 1ب1ا

MS من1عکس1 کنن1د1ه1 مق1د1ار ن1ی1روی 1م1حرک1ه ترم1و1دی1ن1امیک1ی 1الزم ب1ر1ای ش1روع ،د1گرگونی بر1شی آستنیت1 به مارتنزیت1 است.1

برش1ی مق1اومت ی1ا اس1تحکام جام1د محل1ول ص1ورت ب1ه موج1ود کربن آس1تنی1ت را 1اف1زا1یش د1اده 1و 1ب1ا ا1ف1زایش1 ک1رب1ن ن1ی1ر1وی مح1رک1ه بیش1تری1 جهت ل1غ1زش ب1ر1ای 1تش1کیل1 1م1ارت1ن1زیت الزم 1اس1ت 1ای1ن ن1ی1روی1 محرک1ه بی1ش1ت1ر ،1 ب1ا 1

د1ه1ا1 1ت1ا دم1ا1ی پ1ا1یی1نتر1 1و ی1ا1 ب1عب1ار1ت1 د1ی1گ1ر1 تح1ت 1تبری1د1 بیش1ت1ر س1رد1 ک1ر1دن 1فو1ال1 1(MS .11بدس1ت می1 آید )کمتر

دم1ای پای1ان تش1کیل م1ارتنزیتMF اس1ت ک1ه ت1ابعی از درص1د ک1ربن آلی1اژاست.

عناص1ر آلی1اژی ب1ر روی دم1ایMS فوالده1ا اث1ر می گ1ذارد. بط1ور کلی تم1امرا کاهش 1می دهند. MS1عن1اصر آلیاژ1ی بجز ک1بالت 1، دمای1

داش1تن دگرگ1ونی MSبا در ش1ده تش1کیل م1ارتنزیت مق1دار ف1والد، ی1ک اس1ت 1را MSا1ترم1ا1ل ک1ه فق1ط ت1ا1ب1عی 1از 1م1یزان ت1حت1 تبری1د در1 زی1ر1 دم1ا1ی

می توان مشخص کرد.

13

درصد کربن1.1برای فوالدهای کربنی ساده با

درصد کربن1.1 تا 0.37برای آلیاژهای آهن-کربن شامل

Fتابع حجمی مارتنزیت = مقدار تحت تبرید =

14

بلور شناسی دگرگونی مارتنزیتی

ارتب1اط مس1تلزم م1ارتنزیت دگرگ1ونی برش1ی مک1انیزم تنگاتن1گ و خ1وب بل1وری بین ف1از آس1تنیت م1ادر و فازه1ای

دو پ1ارامتر مهم این محص1ول اس1ت. در آلیاژه1ای آه1نی،ارتب1اط بل1وری متقاب1ل بین آس1تنیت و م1ارتنزیت را بی1ان

می کند:

ارتباط بین جهتها در شبکه های بلوری آستنیت مادر و 1.محصول مارتنزیت

صفحه رابط2.

15

اشکال مختلف مارتنزیت در فوالدها

مارتنزیت بشقابی1.

مارتنزیت الیه ای2.

مارتنزیت مختلط )ترکیبی از مارتنزیت بشقابی 3.و الیه ای (

16

از بیش ( ک1ربن پ1ر فوالده1ای در بش1قابی ش1کل و همچ1نین 1مارتنزیت ) %(1 بوج1ود می آ1ی1د. میکر1وس1اختار Fe-%33.5Niآلی1اژه1ای آ1ه1نی1 )ب1ه 1عن1وان1 م1ث1ا1ل،

ک1ه1 1توس1ط مق1دا1ر م1ار1تنزی1تی1 و1 س1و1ز1نی ش1ک1ل1 ت1ی1غ1ه ه1ای1 1درش1ت1 از1 ی1اد ش1د1ه ز1یادی آ1ستنیت1 باقیم1انده1 احاطه شده1 است.1

Fe-%1.22C: مارتنزیت بشقابی، آلیاژ 5شکل

مارتنزیت بشقابی

17

یکی از مشخص1ه ه1ای مهم میکروس1اختار م1ارتنزیت الی1ه ایزی1ادی الی1ه م1ارتنزیتی در تع1داد ش1کل، م1وازی ق1رار گ1رفتن ن1واحی وس1یعی از دان1ه ه1ای آس1تنیت اولی1ه اس1ت )درص1د ک1ربن

%(.0.6زیر

Fe-%0.6C :مارتنزیت الیه ای،6شکل

مارتنزیت الیه ای

18

درص1د ک1ربن، ه1ر دو ن1وع م1ارتنزیت 1 ت1ا 0.6در آلیاژه1ای آهن – ک1ربن ب1ا ی1ه 1ای و بش1قابی1 در ج1وار 1یک1دیگ1ر بو1ج1و1د می1 آین1د. د1ر گس1ت1ره ف1وق، ب1ا ال1ا1ف1زایش می م1ارتن1ز1یت 1ب1ش1قابی1 اح1تم1ال 1تش1ک1ی1ل اف1زایش1 1درص1د 1ک1ر1بن1

یابد.

پارامتر تع1یین کنن1ده ن1وع م1ارتنزیت دم1ای تش1کیل آن اس1ت، ب1دین ص1ورتU از MSک1ه اگ1ر1 دم1ا1ی1 1زی1ر 1ی1ک 1دم1ا1ی 1بح1ر1انی 1باش1د،1 م1ا1رتنز1ی1ت حاص1ل عم1د1تا

ن1و1ع1 بشق1ابی 1ا1ست، 1در غی1ر 1ای1نصو1رت1 مارت1نز1یت الیه1 ای1 تشکیل1 می ش1ود.

از آنجاییک1ه دم1ایMS ،ی1ک ف1والد توس1ط درص1د ک1ربن آن کن1ترل می ش1ود ب1ن1ابرای1ن ن1وع ما1ر1تنز1یت نی1ز تو1سط درص1د ک1رب1ن م1ش1خص می1 شود.

درص1د ( ی1ک گس1تره دم1ایی ب1رای تش1کیل 1 ت1ا 0.6مث1ال: ب1ر اس1اس درص1د ک1ربن ف1والد ) از U بین ده1ای کرب1ن1ی س1اد1ه گس1ت1ره دم1ایی ف1و1ق تقر1یب1ا م1ا1رتنزی1ت مختل1ط وج1و1د1 دار1د. ب1رای1 فو1ال1

در1حه سان1تی گر1اد است.320 تا 2001

مارتنزیت مختلط

19

: گستره تشکیل مارتنزیت الیه ای و بشقابی در آلیاژهای آهن - کربن7شکل

20

نتیجه گیری

هم1انطور ک1ه بی1ان ش1د، م1ارتنزیت میکروس1اختاری س1ختو ترد است.

.استحاله مارتنزیتی تابع دما می باشد اس1تحاله م1ارتنزیتی ت1ابع زم1ان نمی باش1د و در کس1ری از

ثانیه انجام می گردد. دگرگ1ونی م1ارتنزیتی ب1دون نف1وذ ی1ا جابج1ایی اتمه1ا ب1وده و

به کمک جابجایی گروهی اتمها انجام می شود.

21

منابع

اص1ول و ک1اربرد عملی1ات ح1رارتی فوالده1ا، دک1تر محم1د 1.1387علی گلعذار، دانشگاه صنعتی اصفهان، زمستان

اس1تحاله فازه1ا در فل1زات و آلیاژه1ا، دی. ای. پ1ورتر، کی. 2. 1379ای. ایسترلینگ، مرکز نشر دانشگاه تهران،

22

با تشکر از توجه شما