Austenit - Polski Serwis Naukowy

Austenit – składnik strukturalny stopów żelazo-węgiel, roztwór stały jednego lub więcej pierwiastków w Feγ. Jego nazwa pochodzi od nazwiska angielskiego metalurga Williama Ch. Robertsa-Austena (1843–1902).

Ogólne informacje

Rys. 1. Sieć krystaliczna austenitu

Początkowo austenit był definiowany jako międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie γ. Obecnie obowiązująca norma rozszerzyła pojmowanie tego pojęcia o wszystkie rozpuszczone w nim pierwiastki. Występuje w strukturze regularnej ściennie centrowanej (A1) (patrz rys. 1.). Ma większą rozpuszczalność pierwiastków, niż ferryt. W temperaturze 1148 °C można maksymalnie rozpuścić 2,11%C. Jest fazą wyjściową do otrzymywania innych struktur (np. perlitu, bainitu, martenzytu). Jest paramagnetyczne. Bez udziału dodatków stopowych nie jest stabilną fazą w temperaturze otoczenia. W niektórych opracowaniach literaturowych pojęcie austenit zaczyna się pojawiać jako faza wysokotemperaturowa innych stopów, niż tylko Fe-C (np. stopy z pamięcią kształtu).

Ferryt – stop żelaza z węglem będący międzywęzłowym roztworem stałym węgla lub innych pierwiastków w odmianie alotropowej α żelaza (α-Fe). Tworzy sieć krystaliczną typu sieci wewnętrznie centrowanej A2[1]. Ferryt charakteryzuje niska zawartość węgla, w temperaturze pokojowej maksymalnie 0,008%, a w temperaturze przemiany austenitycznej (723 °C), 0,02%[2]. W obecności węgla tworzy węglik żelaza Fe3C - cementyt. Stop ferrytu i cementytu nosi nazwę perlitu [1].
Stopy z pamięcią kształtu są to materiały, w których zachodzi odwracalna, termosprężysta, przemiana martenzytyczna. Powrót elementu do kształtu początkowego, po odkształceniu, następuje w wyniku wyzwolenia naprężeń wewnętrznych podczas przemiany odwrotnej w wyniku nagrzewania lub wskutek zwolnienia naprężenia odkształcającego.

Przemiany na granicach obszaru termodynamicznej trwałości

Rys. 2. Wykres fazowy układu żelazo–cementyt z zaznaczonymi obszarami jednofazowymi:
__ Zakres występowania ferrytu
__ Zakres występowania austenitu
__ Zakres występowania cieczy

Graniczne temperatury trwałości austenitu (roztworów węgla w γ–Fe) wynoszą:

Cementyt (węglik żelaza, Fe3C) – jedna z podstawowych faz międzymetalicznych z grupy węglików, występującą w stopach żelaza z węglem i innymi pierwiastkami. Cementyt jest jednym ze składników stali; jest materiałem twardym i kruchym, posiada strukturę krystaliczną rombową, jego twardość to około 65 HRC (800 HB), jest fazą metastabilną o zawartości węgla do 6,67%. Posiada liczne wiązania metaliczne, co sprawia, że posiada własności metaliczne.
Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

1495 °C (0,17%C, temperatura przemiany perytektycznej)

727 °C (0,77%C, temperatura przemiany perlitycznej).

Nagrzewanie austenitu zawierającego:

mniej niż 0,17%C prowadzi do osiągnięcia dolnej granicy dwufazowego obszaru współistnienia austenitu z ferrytem (w temperaturze zależnej od zawartości węgla) i rozpoczęcia przemiany w ferryt, a następnie w ferryt i ciecz (temperatura 1495 °C do chwili zaniku austenitu)

więcej niż 0,17%C lecz mniej niż 0,53%C prowadzi do osiągnięcia dolnej granicy dwufazowego obszaru współistnienia austenitu z cieczą (temperatura zależna od zawartości węgla) i rozpoczęcia topnienia, a następnie, w temperaturze 1495 °C, do przemiany reszty austenitu w ferryt i ciecz

więcej niż 0,53%C prowadzi do osiągnięcia dolnej granicy dwufazowego obszaru współistnienia austenitu z cieczą (temperatura zależna od zawartości węgla) i rozpoczęcia topnienia, które kończy się na linii likwidus.

Chłodzenie austenitu zawierającego:

Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.
Przemiana perlityczna - przemiana fazowa (termiczna) austenitu w perlit zachodząca w wyniku powolnego chłodzenia stali (poniżej temperatury 727°C) nagrzanej do temperatury austenitu. Zachodzi przy ochłodzeniu austenitu poniżej temperatury Arl (alotropowej), przemiana dyfuzyjna związana z przegrupowaniem atomów węgla zachodząca przez zarodkowanie i wzrost zarodków; zarodkowanie heterogeniczne na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w austenicie na granicach jego ziaren; kolejno tworzenie płytek cementytu i ferrytu. PERLIT - mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu oraz cementytu.

mniej niż 0,77%C (stal podeutektoidalna) prowadzi do rozpoczęcia przemiany alotropowej w ferryt (w temperaturze zależnej od składu), a po osiągnięciu temperatury 727 °C – do rozpadu reszty austenitu na perlit)

więcej niż 0,77%C (stal nadeutektoidalna) prowadzi do stanu nasycenia węglem (w temperaturze zależnej od składu) i rozpoczęcia krystalizacji fazy bogatszej w węgiel – cementytu, a po osiągnięciu temperatury 727 °C do rozpadu reszty austenitu na perlit.

Martenzyt – metastabilna faza stopu żelaza α (alfa) i węgla powstała podczas szybkiego schłodzenia z prędkością większą od prędkości krytycznej z temperatury w której występuje austenit. Przemiana ta ma charakter bezdyfuzyjny i polega na przebudowie sieci krystalicznej RSC (sieć Regularna Ściennie Centrowana) na sieć TPC (sieć Tetragonalna Przestrzennie Centrowana) czyli zmodyfikowaną przez obecność atomów węgla sieć RPC (sieć Regularna Przestrzennie Centrowana). Temperatura początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależy od zawartości węgla w stopie.
Pikrynian sodu, trójnitrofenolan sodu - sól sodowa kwasu pikrynowego o wzorze: C6H2NaN3O7. Żółte kryształki, zapalony, nawet w niedużych ilościach ma tendencję do rozkładu wybuchowego, wybucha od uderzenia. W roztworze o odczynie alkaicznym po ogrzaniu przechodzi w pikraminian sodu.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)