استحاله ها در فلز جوش

ریزساختارهایی که در فلز جوش فولاد دیده می شوند به طور محسوسی از ریزساختارهای فلز پایه ریخته شده یا کارشده متفاوتند.متالوگرافی کمی، باید با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی فازهای موجود را جهت تفسیر خواص فلز جوش تجزیه و تحلیل کند.اساساً فازها یا ترکیب جدیدی در فلز جوش یافت نمی شود،اما،اختلافات اساسی در مورفولوژی  فازهای شناخته شده، ترکیبات و آخالهای غیرفلزی وجود دارد.این اختلافات در اثر شرایطی که خاص جوشکاری و فلز جوش است ایجاد می شوند و انجماد،نفوذ،استحاله های آلوتروپیک و دیگر شرایط را تحت تاثیر قرار می دهند.

وجود این تفاوتها در ریزساختار فلز جوش اشتباهاتی را در میان افرادی که روی ایین موضوع کار می کنند به وجود آورده است.بنابراین تلاشهایی در جهت ابداع شکلها و سمبلهای الفبایی برای این ریزساختارهاانجام شده است.

برخی از این نمادها به شرح زیر است:

1- :GFفریت مرز دانه ای[1]

2-AF :فریت سوزنی[2]

3-PF :فریت چند گوشه ای[3]

4-AC :فریت با فازهای ثانویه خطی شده

5-NAC :فریت با فازهای ثانویه خطی نشده

6-P:پرلیت لایه ای

به علت نیاز به چقرمگی بهینه توجه زیادی به فلز جوش و خواص مکانیکی آن می شود.یافته هابه وضوح نشان می دهد که چقرمگی جوش با ریزترین جزئیات در ریزساختار آن می تواند کنترل شود.چالش مهندس جوشکاری این است که با این جزئیات آشنا باشد تا به طور کمی وقوع آنها را کنترل کند.ریزساختارفلزجوش اساساً از طریق ترکیب شیمیایی و سرعت سرد شدن کنترل می شود.معمولاً سرعت سردشدن در منطقه جوش آنقدر سریع است که اجازه به نفوذ زیاد نمی دهد.بنابراین مکانیزمهای استحاله ای نفوذی به خوبی نمی توانند انجام شوند.به همین دلیل پرلیت معمولاً در فلز جوش یافت نمی شود.

معمولاً در قطعاتی که به روش قوسی جوش و با سرعت متوسطی سرد می شوندریزساختار فلزجوش شامل فریت مرزدانه ای(GF) و سوزنی(AF)است.استحاله اولیه درطول مرزهای دانهای ستونی آستنیت اتفاق می افتد بنابراین رگه هایا شبکه ای از فریت را در درون ریزساختار ایجاد می کنند.فازهای GF از مناطق ریزفریتی تا شبکه های بزرگی از فریت متغیر هستند.فریت به شکل GF برای چقرمگی مضر است.درون دانه های آستنیتی اولیه به فریت سوزنی تبدیل می شوند،که از نظر چقرمگی ریزساختار مرغوبی به حساب می آید.فریت سوزنی بین رگه های GF دیده شده است که شامل صفحات طویل شده بسیار کوچکی یا نبشی[4] هایی هستند که طرح به هم پیوسته ای[5] را تشکیل می دهند.کربنهایی که در حین استحاله آستنیت به فریت سوزنی خارج می شوند به شکل ذرات کاربیدی در میان صفحات AF پراکنده می شوند.

با کاهش سرعت سردشدن علاوه بر فازهای GFوAF پرلیت لایه ای نیز در ریزساختار مشاهده خواهد شد که علت آن زمان کافی برای نفوذ است.معمولاً با کاهش سرعت سردشدن پرلیت چند گوشه ای نیز در مرزهای دانه های آستنیت اولیه تشکیل می شوند اما به دلیل کم بودن مقادیر اصولاً شبکه ای ایجاد نمی کنند.همچنین ،پرلیت سوزنی به دلیل سردشدن آهسته تر درشت ترمی شود.

یکی دیگر از ساختارهایی که بسیاری از اوقات در ریزساختارهای فلز جوش فولادی دیده می شود انبوهه فریت و پرلیت (FC) است.این فاز ازآنجائیکه که شامل کربن یوتکتوئید است، دقیقاً شبیه پرلیت است.چون زمانی که به دمای Ar1 می رسد سرعت سردشدن خیلی زیاد است درنتیجه صفحات فریت و کاربید قادر به رشد نخواهند بود و استحاله از طریق مکانیزم بینیتی اتفاق می افتد.ریزساختار حاصل شامل  دانه های فریتی با ذرات کاربیدی بسیار ریزی است که درون دانه ها پخش شده اند.

---

[1] Grain-Boundary ferrite

[2] Acicular ferrite

[3] Polygonal ferrite

[4] laths

[5] Interlocking pattern