***2
nINTRODUCTION
فولاد ها گروهی از آلیاژ های 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 عملیات های حرارتی طیف وسیعی از خواص گوناگون را در فولادها به وجود آورد.
به عنوان مثال اگر فولادی با 8/0 درصد کربن را به مدت 24 ساعت در 1000 درجه سانتی گراد حرارت دهیم و سپس به آهستگی در طول 24ساعت آن را به دمای 25 درجه سانتیگراد برسانیم وسرد کنیم آنگاه فولاد یادشده دارای استحکام تسلیم 448 مگا پاسکال خواهد بود. حال اگر همان فولاد را یک ساعت در دمای 1000 درجه سانتیگراد حرارت دهیم و سپس خیلی سریع آن را به وسیله آب تا دمای 25 درجه سانتی گراد سرد کنیم آنگاه استحکام تسلیم فولاد یاد شده تا 2070 مگا پاسکال افزایش یافته و انعطاف پذیری تا 1درصد 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.
***3
nنمودارتعادلی 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 1 نمودار آهن کربن را برای درصدهای مختلف کربن از صفر تا 7 درصد نشان میدهد. فولادها آلیاژهای آهن کربن و عناصر دیگر بوده که دارای کمتر از 2 درصد کربن هستند. بنابراین قسمتی از نمودار که دارای کمتر از 2 درصد کربن است بیشترین اهمیت را درباره عملیات حرارتی فولادها دارد. آلیاژهایی که بیشتر از 2 درصد کربن داشته باشند به چدن موسوم اند.
شکل شماره 1 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.
***5
nساختار 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.
***7
آهن آلفا:
آهن آلفا یا آهن فریتی: یکی از آلوتروپ های آهن می باشد. این آلوتروپ از دمای 273- درجه سانتی گراد تا 912 درجه سانتی گراد پایدار است .این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی با مرکز پر است (b.c.c). ثابت شبکه آهن آلفا فرومغناطیس 86/2 انگستروم است . جمع کل اتمهای واحد در شبکه b.c.c برابر است با یک اتم در مرکز مکعب به علاوه از 8 اتم موجود در گوشه هاست که برابر 2 اتم می شود.
آهن آلفا،تا دمای 770 درجه سانتیگراد خاصیت آهنربایی دارد واز این دما بالاتر تا دمای 912 درجه سانتیگراد این خاصیت خود را از دست می دهد. دمای 770 درجه سانتیگراد به دمای کوری موسوم است . آهن با شبکه بلوریb.c.c که خاصیت آهنربایی ندارد
(770-912) 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 2).