Östenit Martensit Beynit Perlit ve Ferrit Yapıları

 

Östenit başlangıçta, demirin yüzey merkezli kübik (gama-demir) formda olduğu bir demir-karbon alaşımını tanımlamak için kullanılmıştır. Artık gama-demir bazlı tüm demir alaşımları için kullanılan bir terimdir. Demir-karbon alaşımlarındaki östenit, karbon içeriğine bağlı olarak genellikle yalnızca 723°C'nin üzerinde ve 1500 °C'nin altında belirgindir. Ancak nikel veya manganez gibi alaşım ilaveleri ile oda sıcaklığında tutulabilir. Benzer şekilde, ferrit, demirin vücut merkezli kübik (alfa- veya delta-demir) morfolojisinde olduğu, ancak şimdi demir içeren demir alaşımlarındaki bileşen için kullanılan demir-karbon alaşımları için kullanılan bir terimdi. alfa- veya delta-demir formu. Alfa ferrit, östenitin yavaş soğumasıyla oluşur ve buna bağlı olarak difüzyonla karbon reddedilir. Bu, 900 °C ila 723 °C sıcaklık aralığında başlayabilir ve alfa-ferrit, oda sıcaklığında belirgindir. Delta ferrit, demir-karbon alaşımlarındaki düşük karbon konsantrasyonlarının ostenite dönüşmeden önce sıvı halden soğutulmasıyla oluşan yüksek sıcaklıklı demir formudur. Yüksek alaşımlı çeliklerde delta ferrit oda sıcaklığında tutulabilir.

Demir karbon alaşımları soğutma üzerine östenitten dönüştüğünde, karbonun ferrit içindeki çözünürlük limiti genellikle aşılır. Yavaş soğutma koşulları altında karbürler oluşur ve daha hızlı soğutma hızlarında karbon katı çözelti içinde tutulabilir.
 

Perlit genellikle demir alaşımlarının yavaş soğuması sırasında oluşur ve alaşımın bileşimine bağlı olarak 1150 °C ila 723 °C arasında başlayabilir. Genellikle ferrit ve sementitin (Fe₃C) katmanlı (alternatif plaka) birleşimidir. Ferrit ve sementit bitişik olarak büyüdüğünde, C atomlarının difüzyonu ile soğutularak ostenitin ötektoid ayrışması ile oluşur, C ilerleyen arayüzde ferrit lataları arasında Fe₃C olarak çökelerek, perlit olan Fe ve Fe₃C'nin paralel latalarını bırakır.

Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için paslanmaz sac sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Martensit, ostenitten soğuma hızı yeterince hızlı olduğunda çeliklerde oluşur. Katı çözelti içinde tutulan karbon nedeniyle çok sert bir bileşendir. Ferrit ve perlite ayrışmanın aksine, martensite dönüşüm atom difüzyonunu içermez, bunun yerine ani bir difüzyonsuz kesme işlemi ile gerçekleşir. Terim çeliklerle sınırlı değildir, ancak atom difüzyonu veya bileşim değişikliği içermeyen bir kesme işlemiyle oluşturulan herhangi bir bileşene uygulanabilir. Martensit dönüşümü normalde belirli bir çelik için kesin olarak tanımlanabilen bir sıcaklık aralığında gerçekleşir. Dönüşüm, martensit başlangıç sıcaklığında (Ms) başlar ve martensit bitiş sıcaklığına (Mf) ulaşılana kadar daha fazla soğutma sırasında devam eder. Ms, çeliğin sertleşebilirliğine bağlı olarak 500°C'den oda sıcaklığının altına kadar geniş bir aralıkta oluşabilir. Ms ila Mf aralığı tipik olarak 150 °C civarındadır. Martensit başlangıç sıcaklığını tahmin etmek için birçok formül önerilmiştir.

Beres ve Beres, formüllerinin çalışılan tüm durumlarda gerçek Ms'nin 40 °C'si içinde olduğunu, oysa diğer formüllerin daha büyük saçılma bantlarına sahip olduğunu belirtti. Daha yakın zamanlarda, Ms modelleri, deneysel veriler üzerinde eğitilmiş ve modeli doğrulamak ve test etmek için daha fazla veri kullanarak, sinir ağlarının kullanımı yoluyla geliştirildi, Ms'nin makul bir yaklaşımı belirlenebilir. Bu tür modeller web'de mevcuttur ve bileşimsel bilgilerle kullanılabilir. Sürekli soğutma sırasında kimyasal bileşim, dönüşüm sıcaklığı ve kinetik arasındaki ilişkiye dayanan sinir ağları, çelik için bir CCT diyagramının hesaplanmasını sağlar. Bunlar aynı zamanda alaşım elementlerinin faz dönüşüm eğrileri üzerindeki etkisini ve sonuçta ortaya çıkan sertliği de hesaba katar. Çeliğin mikro yapısını niceliksel olarak tahmin etmek de mümkündür, örn. ferrit, perlit ve beynit vb. yüzdesi

Mikroyapısal gelişim açısından martensitik dönüşümün kinetiğini mekanik ile birleştiren modeller de uygulanabilir. Sonlu eleman analizi, yerel gerilme ve gerinim alanlarının değerlendirilmesinin yanı sıra martensitik dönüşümün kinetiğinin izlenmesini ve östenit tane boyutunun ortaya çıkan martensitik mikro yapı üzerindeki etkisi gibi kritik parametreler üzerinde anlayışın gelişmesini sağlar.

Senkrotron radyasyonuna dayanan yerinde deneysel çalışmalar, bu tür difüzyonsuz faz dönüşümlerinin gerçek zamanlı çalışması, mikroyapısal gelişim ve ilgili yapı-özellik ilişkilerinin anlaşılmasını genişletmek için çok önemli olacağından, bilgisayar modellerini desteklemek için değerli verilerle sonuçlanabilir.
 

Bainit, martensit oluşumundan daha yavaş ve ferrit ve perlit oluşumundan daha hızlı soğuma hızlarında oluşur. Üst ve alt bainit olarak bilinen iki tür bainit vardır.

Üst bainit genellikle 550-400 °C arasındaki sıcaklıklarda oluşur. Çeliğin karbon içeriğine ve dönüşüm sıcaklığına bağlı olarak, biraz farklı morfolojilerle sonuçlanan, önerilen birkaç oluşum mekanizması vardır. Düşük karbonlu çelikler, östenit tane sınırlarında bir kesme mekanizması ile çekirdeklenmiş ince beynitik çıtalar sergiler. Beynitik ferritteki karbon çözünürlüğü ostenittekinden çok daha düşüktür, bu nedenle beynitik ferrit çıtalarını çevreleyen ostenite karbon reddedilir. Ostenit içindeki karbon konsantrasyonu yeterince yüksek olduğunda, sementit, ferrit/ostenit arayüzlerinde ayrı parçacıklar veya süreksiz şeritler olarak çekirdeklenir. Karbon içeriği arttıkça, sementit filamentleri daha sürekli hale gelir ve yüksek karbon içeriklerinde beynitik ferrit çıtaları daha incedir ve sementit kirişleri daha çok sayıda ve daha süreklidir. Yapı daha çok perlit gibi görünebilir ve 'tüylü' bainit olarak adlandırılır.

Alt beynit genellikle 400 ve 250 °C arasındaki sıcaklıklarda oluşur, ancak üst ve alt beynit arasındaki kesin geçiş sıcaklığı çeliğin karbon içeriğine bağlıdır. Dönüşüm, üst beynit gibi kısmi kesme ile çekirdeklenir. Bu dönüşümün düşük sıcaklığı, karbon difüzyonunun bu kadar kolay gerçekleşmesine izin vermez, bu nedenle demir karbürler, beynitik ferrit ile bitişik olarak ana çıtanın uzunlamasına eksenine yaklaşık 50-60 °'de oluşur. Düşük karbon seviyeleri ile karbür, ferrit/ostenit ara yüzünün yolunu izleyerek ayrı parçacıklar halinde çökebilir. Bununla birlikte, alt beynit oluşumunun genel mekanizması, esas olarak karbon içeriğinden bağımsızdır. Düşük bainitin görünümü, martensitinkine çok benzer, ancak daha düşük bainit, sadece makaslamadan ziyade kesme ve difüzyon işlemlerinin bir karışımı tarafından oluşturulur.