Austenita

Austenita, gamma faseko burdina (γ-Fe) izenaz ere ezagutua, burdin alotropo metaliko eta ez magnetikoa edo/eta burdina eta aleazio-elementu baten arteko disoluzio solidoa da.[1]. Karbono-altzairu arruntetan, austenita 1000 K-ko (727 °C-ko) tenperatura eutektoide kritikoaren gainetik agertzen da; beste altzairu batzuek tenperatura eutektoide ezberdinak ukan ditzakete. Austenita alotropoari izena Sir William Chandler Roberts-Austen-en (1843–1902) izenagatik eman zitzaion.[2] Altzairu herdoilgaitz batzuetan giro-tenperaturan ere agertzen da, austenita tenperatura baxuagoetan egonkortzen duen nikelaren presentziagatik.

Altzairuak
Faseak
Mikroestrukturak
Motak
Burdinan oinarritutako beste material batzuk
Burdina-karbono fase-diagrama, austenita (γ) karbono-altzairutan egonkorra den baldintzak erakusten dituena.
Burdinaren alotropoak; alfa burdina eta gamma burdina

Burdinaren alotropoa

912 ºC-tik 1394ºC-ra alfa burdinak fase aldaketa jasaten du gorputzean zentratutako kristal-sistema kubikotik (GZK/BCC) austenita ere deitzen den gamma burdinaren aurpegietan zentratutako kristal-sistema kubikoaren (AZK/FCC) konfiguraziora igarotuz. Alotropo hau beste konfiguraziokoa bezain biguna eta harikorra da, baina dezente karbono gehiago disolba dezake (masaren % 2,03 adina 1146 ºC-tan). Burdinaren gamma fase hau. aurrerago esan den bezala, ospitale eta janari-zerbitzuetako ekipamenduak egiteko erabiltzen diren altzairu herdoilgaitz batzuetan giro tenperaturan ere bada.

Austenizazioa

Austenizatzea altzairuen edo burdinaren aleazioen kristal-egitura ferritarenetik austenitarenera aldatzen den tenperaturaraino berotzea esan nahi du.[3] Austenitaren egitura irekiagoak karbono-altzairuko burdin-karburoetatik karbonoa xurgatzeko gai da. Hasierako austenizazio osatugabe batek disolbatu gabeko karburoak utz baditzake ere matrizean.[4]

Altzairu eta burdinazko aleazio batzuetan, austenizazio prozesuan karburuak ager daitezke. Honi normalean bi faseko austenizazioa deitzen zaio.[5]

Austempering-a edo tenplaketa bainitikoa
Artikulu nagusia: «Austempering»

Austemperinga propietate mekaniko hobeak sustatzeko burdinan oinarritutako aleazioetan erabiltzen den gogortze-prozesu bat da. Aleazioa burdina-zementita fase-diagramak erakusten duen austenita-eremuan sartzeko beste berotzen da eta gero 300 ºC eta 375 ºC-ko tenperaturen artean dagoen gatz-bainu batean edo beroa erauzteko beste bitarteko batean hozten da. Aleazioa tenperatura-tarte horretan suberatzen da austenita bainita edo ausferrita (ferrita bainitikoa + karbono kopuru handiko austenita) bihurtu arte.[6] Austenitizaziorako tenperatura aldatuz, austenpering prozesuak nahi diren mikroegitura ezberdinak sor ditzake.[7] Austenizazio-tenperatura altuagotan karbono-eduki handiagoa sor daiteke austenitan, eta tenperatura baxuagotan, berriz, banaketa uniformeagoa sortzen da austenperatutako egituran.[7] Austenperatze-denboraren araberako austenitaren karbono-edukia ezagutzen da.[8]

Portaera karbono-altzairu arruntetan
Austenitaren mikroegitura bi tenperatura ezberdinetan

Austenita hozten den heinean, karbonoa austenitatik kanpora hedatzen da eta karbonoan aberatsa den burdin-karburoa (zementita) eratzen da, karbono gutxiko ferrita atzean utziz. Aleazio-konposizioaren arabera, ferrita eta zementita geruza txandakatutan sor daitezke, perlita izeneko egitura sortuz. Hozte-abiadura oso azkarra bada, karbonoak ez du denbora nahikorik zabaltzeko eta aleazioak eraldaketa martensitikoa deitzen den sare distortsio handia izan dezake, gorputz zentratutako egitura tetragonaleko (GZT/BCT) martensita sortzen dela. Hozte-abiadurak martensita, ferrita eta zementitaren proportzio erlatiboak zehazten ditu eta, horren ondorioz, altzairuaren propietate mekanikoak ere, hala nola gogortasuna eta trakzio-erresistentzia.

Sekzio handiko piezetan hozte-abiadura handiak gradiente termiko handia eragingo du materialean. Beroaz tratatutako piezen kanpoko geruzak azkarrago hoztuko dira eta gehiago uzkurtuko dira, tentsio mekaniko eta termikoak agertzea eraginez. Hozte-abiadura handitan, materiala austenitatik askoz gogorragoa den martensitara eraldatuko da eta pitzadurak sortuko dira tentsio askoz baxuagotan. Bolumen aldaketak (austenita martensita baino trinkoagoa da)[9] ere tentsioak sor ditzake. Piezen barruko eta kanpoko zatien tentsio-ezberdintasunek kanpoko zatietan pitzadurak sor ditzakete; hau saihesteko tenplaketa motelagoak erabiltzera behartuz. Altzairua wolframarekin aleatuz, karbonoaren difusioa moteldu egiten da eta AZK/FCC eta GZT/BCT egituren alotropo-aldaketa tenperatura baxuagotan gertatzen da, horrela pitzadura saihestuz. Horrelako material batek tenplagarritasuna handituta duela esaten da. Tenplatzearen ondorengo iraoketak martensita hauskorra hauskortasun gutxiagoko martensita iraotua bihurtuko du. Tenplagarritasun baxuko altzairua tenplatzen bada, austenita kopuru esanguratsua atxikiko da mikroegituran, eta altzairua bat-bateko hausturarako joera eragiten duten barneko tentsiorekin geratuko da.

Portaera burdinurtuetan

Burdinurtu zuria 727 ºC-tik gora berotzean austenita sortzen da zementita primarioaren kristaletan.[10] Burdinurtu zuriaren austenizazio hau zementita primario eta ferritaren arteko interfasearen mugan gertatzen da.[10] Austenita-aleak zementitan sortzen direnean, zementitaren kristalen geruzen gainazalean orientatutako lamina multzo gisa sortzen dira.[10] Austenita zementitaren karbono-atomoen difusioaz ferritan sortzen da.[10][11]

Egonkortze tenperatura baxutan

Aleazio-elementu jakin batzuk gehitzeak, hala nola manganesoa eta nikela, egitura austenitikoa egonkortu dezake, aleazio txikiko altzairuen tratamendu termikoa erraztuz. altzairu herdoilgaitz austenitikoen muturreko kasuetan, aleatutako elementuen eduki handiek egitura hau egonkorra egiten dute giro-tenperaturan ere.

Bestalde, silizioa, molibdenoa eta kromoa bezalako elementuek austenita desegonkortzeko joera dute, tenperatura eutektoidea igoaraziz.

Film meheak

Austenita 910 ºC-ko baino tenperatura handiagotan bakarrik da egonkorra metal solte moduan. Hala ere, AZK/FCC egiturazko trantsizio-metalak aurpegietan zentratutako egitura kubikoan (AZK/FCC) edo diamante kubikoa deitutako egitura batean haz daitezke.[12] Diamantearen (100) aurpegian austenitaren hazkunde epitaxiala bideragarria da. γ-burdinazko geruza bakar bat baino gehiago haz daiteke, tentsiopean dauden geruza anitzeko lodiera kritikoa geruza bakarrekoa baino handiagoa delako.[12] Zehaztutako lodiera kritikoa iragarpen teorikoarekin bat dator.[12]

Eraldaketa eta Curie puntua

Burdin aleazio magnetiko askotan, Curie tenperatura, material magnetikoek magnetikoki portatzeari uzten dioten tenperatura, austenita-eraldaketa jazotzen den ia tenperatura berean gertatzen da. Portaera hau austenitaren izaera paramagnetikoari egozten zaio, bai martensita[13] eta bai ferrita[14] biak oso ferromagnetikoak dira eta.

Igorpen termo-optikoa, koloreak tenperatura adierazten du

Tratamendu termikoetan, errementariek fase-aldaketak eragiten dituzte burdina-karbono sisteman materialaren propietate mekanikoak kontrolatzeko; sarritan suberaketa-, tenplaketa- eta iraoketa-prozesuak erabiliz. Testuinguru honetan, piezak igortzen duen argiaren kolorea gorputz beltzaren erradiazioarenetik hurbil dago eta gutxi gorabeherako tenperatura-neurgailua da pieza. Tenperatura sarri, lantzen ari den piezaren kolorea ikusiz neurtzen da; karbono kopuru ertain eta handiko altzairuetan austenita sortzeari gerezi-gorri bizitik laranja-gorrira igarotzea (815ºC-tik 871ºC-ra ) dagokiola. Espektro ikusgaian, tenperatura igo ahala handitzen da distira. Kolorea gerezi-gorria denean distira bere intentsitate baxuenetik gertu dago eta baliteke giro-argian ez ikustea; horregatik, errementariek altzairua austenizatu ohi dute argi gutxiko baldintzetan, distiraren kolorea zehaztasunez epaitzeko.

Erreferentziak
  1. Reed-Hill R, Abbaschian R. (1991). Physical Metallurgy Principles. (3.. argitaraldia) Boston: PWS-Kent Publishing ISBN 978-0-534-92173-6..
  2. Webster's Seventh New Collegiate Dictionary. Springfield, Massachusetts, USA: G & C Merriam Company, 58 or..
  3. Nichols R. (2001eko uztailaren 29). Quenching and tempering of welded carbon steel tubulars. .
  4. Lambers HG, Tschumak S, Maier HJ, Canadinc D. (2009ko apirila). «Role of Austenitization and Pre-Deformation on the Kinetics of the Isothermal Bainitic Transformation» Metall Mater Trans A 40 (6): 1355–1366.  doi:10.1007/s11661-009-9827-z. Bibcode: 2009MMTA...40.1355L..
  5. Austenitization. .
  6. Kilicli V, Erdogan M. (2008). «The Strain-Hardening Behavior of Partially Austenitized and the Austempered Ductile Irons with Dual Matrix Structures» J Mater Eng Perf 17 (2): 240–9.  doi:10.1007/s11665-007-9143-y. Bibcode: 2008JMEP...17..240K..
  7. Batra U, Ray S, Prabhakar SR. (2003). «Effect of austenitization on austempering of copper alloyed ductile iron» Journal of Materials Engineering and Performance 12 (5): 597–601.  doi:10.1361/105994903100277120..
  8. Chupatanakul S, Nash P. (2006ko abuztua). «Dilatometric measurement of carbon enrichment in austenite during bainite transformation» J Mater Sci 41 (15): 4965–9.  doi:10.1007/s10853-006-0127-3. Bibcode: 2006JMatS..41.4965C..
  9. Ashby MF, Hunkin-Jones DR. (1986-01-01). Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures, Processing, and Design. ISBN 978-0-080-32532-3..
  10. Ershov VM, Nekrasova LS. (Jan 1982ko urtarrila). «Transformation of cementite into austenite» Metal Sci Heat Treat 24 (1): 9–11.  doi:10.1007/BF00699307. Bibcode: 1982MSHT...24....9E..
  11. Alvarenga HD, Van de Putte T, Van Steenberge N, Sietsma J, Terryn H. (2009ko apirila). «Influence of Carbide Morphology and Microstructure on the Kinetics of Superficial Decarburization of C-Mn Steels» Metall Mater Trans A 46 (1): 123–133.  doi:10.1007/s11661-014-2600-y. Bibcode: 2015MMTA...46..123A..
  12. Hoff HA, Waytena GL, Glesener JW, Harris VG, Pappas DP. (1995eko martxoa). Critical thickness of single crystal fcc iron on diamond. 326, 252–66 or.  doi:10.1016/0039-6028(94)00787-X. Bibcode: 1995SurSc.326..252H..
  13. M. Bigdeli Karimia, H. Arabib, A. Khosravania, and J. Samei. (2008). «Effect of rolling strain on transformation induced plasticity of austenite to martensite in a high-alloy austenitic steel» Journal of Materials Processing Technology 203 (1–3): 349–354.  doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.10.029..
  14. Maranian, Peter. (2009). Reducing Brittle and Fatigue Failures in Steel Structures. New York: American Society of Civil Engineers ISBN 978-0-7844-1067-7..

Ikus, gainera

Kanpo estekak
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.