כאשר מוצר הפלדה מקורר (מרווה) במהירות בטמפרטורה גבוהה מאוד, נוצר מבנה גבישי ספציפי המכונה פלדה מרטנסיטית. מבנה זה, המכונה "מרטנסיט," מציע לפלדה איכויות מיוחדות מסוימות. זהו מבנה חשוב של חומרי מתכת ברזליים, המתייחס ספציפית לתמיסה המוצקה העל-רוויה של פחמן ב-Fe. תגלית זו התגלתה לראשונה על ידי המטלורג הגרמני אדולף מרטנס (1850-1914) ב- שנות ה-90 של המאה ה-19 ולאחר מכן נקרא מרטנסיט על ידי הצרפתי פ. אוסמונד להנצחת מגלהו.
איור 1: סכמטי של מבנה מיקרו מרטנסיטי. פריט ובייניט עשויים להימצא גם בכמויות קטנות.
איור 2: מבנה מיקרו של MS 950/1200
איור 3: השוואה של עקומות מתח-מתח עבור פלדה עדינה, HSLA 350/450 ו-MS 950/1200.
להלן ניתוח מפורט של מרטנסייט
הַגדָרָה:
תהליך החימום ולאחר מכן קירור מהיר (המרווה) של פלדה לייצור מבנה גבישי מרטנסיטי כשלעצמו מייצר פלדה מרטנסיטית, פלדה קשיחה וחזקה עם תכולת פחמן גבוהה.
1. מאפייני מפתח:
קַשִׁיוּת:
זה ידוע כקשה מאוד עבור חומר פלדה Martensitic. תהליך הכיבוי מגבש את אטומי הפחמן למבנה המתנגד לעיוות, מה שהופך את הפלדה לחזקה ועמידה. מכיוון שיש קשר ליניארי טוב בין קשיות מרטנזיט לחוזק תפוקה, ניתן לדון בשניהם בו זמנית.
קשיות מרטנזיט: התכונות החיוניות ביותר של מרטנזיט בפלדה הן קשיות וחוזק גבוהים. ניסויים הוכיחו שהקשיות של מרטנזיט נקבעת על ידי תכולת הפחמן שלו ולא על ידי תכולת האלמנטים המתגזרים שלו.
חוזק המתיחה של יריעות פלדה מרטנסיטית בצורת קר למכוניות יכול להגיע ל-1700 MPa או אפילו יותר, מה שהופך אותה לפלדה בעלת החוזק הגבוה ביותר ליצירה קרה. זוהי הפלדה בעלת החוזק הגבוה ביותר מבין הפלדות החוזקות ביותר, והיא "הקשוחה מבין הקשוחות". בנוסף להיותה "קשה", לפלדה מרטנסיטית יש גם יתרונות רבים, כגון חוזק תפוקה גבוה, ללא התיישנות, תכונות כיפוף קר והרחבת חורים טובות ויכולת ריתוך טובה.
כּוֹחַ
מנגנון החיזוק המורכב והמגוון של מרטנזיט כולל חיזוק תשתיות, חיזוק גיל, חיזוק פתרון מוצק, חיזוק שינוי פאזה וחיזוק גרגירים עדינים. יחד, מערכות אלו מעניקות למרטנסיט את הקשיחות והחוזק יוצאי הדופן שלו. על ידי התאמת ההרכב הכימי של הפלדה, טכניקת הטיפול בחום וגורמים אחרים, ניתן לווסת התפתחות וחיזוק מרטנזיט ביישומים בעולם האמיתי, תוך ייצור פלדה בעלת תכונות מכניות טובות יותר. פלדה מסוג זה היא חזקה ומסוגלת לשאת משקלים כבדים. זה מיושם בדרך כלל על להבים, כלים ורכיבים אחרים הנתונים ללחץ גבוה או בלאי.
שְׁבִירוּת
פלדה מרטנסיטית היא חזקה, אך היא עשויה להיות שבירה יותר מזנים אחרים של פלדה. אם לא מטופלים כראוי, הוא עלול להיסדק או להישבר תחת הלם או כוח.
מַגנֶטִי
פלדה מרטנסיטית היא מגנטית, שהיא תכונה שיכולה להיות שימושית ביישומים מסוימים.
עמידות בפני קורוזיה
MMartensitic הם לעתים קרובות פחות עמידות בפני קורוזיה מאשר פלדות אל חלד אחרות, כגון פלדה אוסטניטית. עם זאת, כמה דרגות של פלדה מרטנסיטית עדיין מנוצלות בהגדרות הדורשות עמידות בפני קורוזיה קלה.
טיפול בחום
פלדה מרטנסיטית ניתנת לטיפול בחום (מחסום) כדי לשנות את הקשיות והקשיחות שלה, מה שמאפשר ליצרנים להתאים את האיכויות שלה עבור יישומים ספציפיים.
2. צורה ארגונית
ישנן שתי צורות ארגוניות עיקריות של מרטנזיט בפלדה:
מרטנזיט רצועות: רצועות בגודל זהה בערך משולבות לצרורות מרטנסיט (קבוצות) כיווניות ומקבילות. כאשר חלק מסת הפחמן בפלדה הוא מתחת ל-0.25%, זה בעיקר מרטנזיט ריבתי, ולכן הוא נקרא גם מרטנזיט דל פחמן.
פתית מרטנזיט: צורתו התלת מימדית היא עדשה דקה קמורה כפולה. תחת מיקרוסקופ מטאלוגרפי, לחתך שלו יש בדרך כלל צורת מחט צולבת או עלה במבוק. פלדה ידועה גם בשם מרטנזיט עתיר פחמן מכיוון שהיא לרוב מרטנזיט למלרי כאשר חלק מסת הפחמן גבוה מ-1.0%.
3. תנאי היווצרות
היווצרות מרטנזיט דורשת קצב קירור מסוים ותנאי קירור-על עמוקים. באופן ספציפי, יש לחמם את הפלדה למצב אוסטניט ולאחר מכן לקרר לטמפרטורה מתחת לנקודת Ms בקצב מהיר יותר מקצב הקירור הקריטי של הפלדה. קירור-על עמוק מבטיח כי האנרגיה הפנויה של המערכת מופחתת, ובמקביל מספקת כוח מניע מספיק לשינוי פאזה לייצור מרטנזיט.
4. ביצועים ויישומים
ביצועים: למרות שהמרטנזיט - במיוחד מרטנזיט למלרי בעל פחמן גבוה - ידוע בחוזקו ובקשיותו הרבים, זהו גם מבנה קשה ושביר.
יישום: בהגדרות תעשייתיות בהן יש צורך בחוזק גבוה, קשיות ועמידות בלאי, יחד עם עמידות בפני קורוזיה מתונה, נעשה שימוש לעתים קרובות בפלדת אל חלד מרטנסיטית.
· כלי חיתוך (למשל, התנגדות. מקדחות)
· חלקי מכונות (למשל, חלקי רכב, מכשירים רפואיים, גלגלי שיניים, פירים)
· חלקי מטוסים (למשל, רכיבי תעופה וחלל)
· להבים (למשל, מספריים, סכיני גילוח)
5. הערות
כאשר אוסטניט הופך למרטנסייט במהלך תהליך המרווה, נפח היצירה מתרחב. זה יכול להוביל ללחץ פנימי, וזו אחת הסיבות לכך שסביר יותר כי עיוות וסדקים יקרה במהלך המרווה. משתנים רבים, כמו הטמפרטורה, קצב הקירור והאיפור הכימי של הפלדה, משפיעים על הביצועים והשימוש במרטנסייט.
במילה אחת, פלדה מרטנסיטית, כמבנה חשוב בחומרי מתכת ברזל, יש תכונות ייחודיות וערך יישום. ביישומים מעשיים יש צורך לבחור בחומרים מתאימים ותנאי תהליכים בהתאם לצרכים ספציפיים להכנת מבנים מרטנסיטיים עם המאפיינים הנדרשים.
פלדות Martensitic נמצאות בשימוש נרחב בתעשיית הרכב בשל חוזקן וקשיותן יוצאי הדופן. מאפיינים אלה הופכים אותם לאידיאליים עבור רכיבים קריטיים לבטיחות, במיוחד כאשר עמידות בפני פגיעות ושלמות מבנית חיוניים. ניתן להשיג מבנים מיקרו-מרטנזיים במהלך הטבעה חמה של פלדות מתקשות.
דוגמאות לציוני ייצור ויישומים
| צִיוּן | יישומי רכב טיפוסיים |
|---|---|
| MS 950/1200 | איברים צולבים, קורות חדירות צד, קורות פגוש, חיזוקי פגוש |
| MS 1150/1400 | לוחות נדנדה חיצוניים, קורות חדירות צד, קורות פגוש, חיזוקי פגוש |
| MS 1250/1500 | קורות חדירה בצד, קורות פגוש, חיזוק פגוש |
מפרט לפלדה מרטנסיטיקה של הדור הראשון, הדור הראשון
יצרני רכב משתמשים לעתים קרובות בדרגות פלדה מרטנסיטית העומדות בדרישות חוזק מתיחה ספציפיות. להלן כמה מפרטים נפוצים המתארים פלדות מרטנסיטיות ללא ציפוי:
ASTM A980M: כיתות 130 [900], 160 [1100], 190 [1300] ו- 220 [1500].
VDA 239-100: כולל מונחים כמו CR860Y1100T-MS, CR1030Y1300T-MS, CR1220Y1500T-MS ו-CR1350Y1700T-MS.
SAE J2745: עם ציוני מרטנסיט כמו MS 900T/700Y, 1100T/860 y, 1300T/1030Y ו- 1500T/1200y.
תקנים אלה נותנים מענה לדרישות הספציפיות של יצרניות הרכב לחוזק מתיחה וביצועים מבניים.
מחפש פלדה אמינה לרכב? מַגָעPromisteelעבור ציונים וגדלים מותאמים אישית!
