דיאגרמת TTT
משתנה חשוב שלא נמצא בדיאגרמת פאזות הוא זמן. נביט שוב בתגובה האוטקטואידית של אוסטניט:
תגובה זו לא מתרחשת מיד - האוסטניט לא מתפרק ברגע אחד לפריט וצמנטיט - היא לוקחת זמן. הטמפרטורה אליה מקררים את האוסטניט והקצב שבו מקררים משחקים תפקיד חשוב בהיווצרות המקירומבנים והפאזות. התלות הזאת מתוארת ע”י הגרף הבא, בו מופיע אחוז הפרליט שנוצר כתלות בזמן, בטמפרטורות שונות:
אחוז פרליט הנוצר כתלות לוגריתמית בזמן, בטרנספורמצית אוסטניט לפרליט בסגסוגת ברזל-פחמן בהרכב
.
דרך יותר שימושית להצגת התלות של הטרנספורמציה הזאת בזמן וטמפטורה היא ע”י הגרף הבא, שחולץ מהגרף למעלה:
נשים לב שגם שהטמפרטורה האוטקטואידית (
דיאגרמה זו נכונה רק עבור סגסוגת ברזל-פחמן בהרכב אוטקטואידי, כאשר הטמפרטורה נשארת קבועה לאורך כל התהליך. אילוץ זה על טמפרטורה קבועה נקרא אילוץ איזותרמי בלועזית, ולכן דיאגרמות מסוג זה נקראות isothermal transformation diagrams, או time-temprature-transformation (TTT). בעברית אנו קוראים לתהליך תחת אילוץ זה חיסום.
ניקח דוגמה לסגוסגת (ברזל-פחמן, מבנה אוטקטואידי), תחת חיסום:
עקומת הקירור (
- קטע
- קירור מהיר של האוסטניט לאיזותרמה. - קטע
- הטרנספורמציה מתחילה בנקודה , ומסתיימת לאחר כ- בנקודה .
פרליט גס ופרליט עדין
יחס העובי של שכבות פריט לשכבות צמנטיט הוא בערך
פרליט גס. החלק הלבן הוא פריט.
המבנה הדק-שכבתי באזור ה-
טרנספורמציה פראוטקטואידית
לסגסוגות ברזל-פחמן בהרכבים שונים מההרכב האוטקטואידי, יהיה מבנה פראוטקטואידי (פריט או צמנטיט) בנוסף לפרליט. לכן, במקרים אלו נתחשב בעקומות נוספות המתייחסות לטרנספורמציה הפראוטקטואידית בדיאגרמת TTT. דיאגרמה כזאת עבור תרכובת
בייניט
חוץ מפרליט, ישנם עוד סוגי מיקרובנים הקיימים כתוצאה מטרנספורמציית האוסטניט. אחד מהם נקרא בייניט. המיקרומבנה של בייניט בנוי מחלקיקים מוארכים של צמנטיט בתוך פריט:
גרעין של בייניט (ממקום באלכסון משמאל למטה לפינה הימנית למעלה). הפאזה מסביב לבייניט היא מרטנזיט, פאזה שמורחב עליה בהמשך.
הבייניט נוצר בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר הטמפרטורות בהן נוצר פרליט:
גרף זה הוא פשוט המשך של הגרף TTT הקודם שתיאר את טרנספורמציית האוסטניט לפרליט.
כל 3 העקומות בעלות צורת האות C - עם בליטה בנקודה
מרטנזיט
מיקומבנה נוסף הוא המרטנזיט, שנוצר כאשר אוסטניט ברזל-פחמן מקורר מהר (מחוסם) לטמפרטורה נמוכה. מרטנזיט הוא מיקרומבנה חד-פאזי לא יציב הנוצר מטרנספומציה חסרת פעפוע (בטמפרטורה מאוד נמוכה, הפעפוע מאוד איטי) של אוסטניט.
בטרנספורמציה למטרנזיט, ישנה תזוזה זעירה של כל אטום יחסית לשכניו, כך שה-FCC אוסטנניט “מוארך” למבנה גבישי חדש:
מבנה גבישי של מרטנזיט. כל פינה מייצגת אטום ברזל, וכל
הוא מקום שאטום פחמן יכול לחדור.
מאחר וטרנספורמציית המרטנזיט היא מיידית, היא כמעט מיידית. גרעיני המרטנזיט גדלים בקצב מאוד מהיר - בקצב מהירות הקול בתוך הסגסוגת. לכן, היא לא תלויה בזמן:
מאחר והמטרנזיט לא יציב, הוא לא מופיע בדיאגרמת פאזות של ברזל פחמן. טרנספורמציית האוסטניט-מרטנזיט כן מופיעה בדיאגרמת TTT, ומאחר והיא מיידית, היא לא מתוארת באותה צורה כמו הטרנספורמציות לבייניט או לפרליט.
תמונה מיקרוגרפית של מבנה המרטנזיט. הסיכות הדקות השחורות הם המרטנזיט, בעוד האזור הלבן הוא אוסטניט שנכשל לעבור טרנספורמציה עקב החיסום.
דיאגרמת CTT
חיסום היא לא תמיד הדרך הכי פרקטית לביצוע, כיוון שסגסוגת צריכה לעבור קירור מהיר עד לטמפרטורה מסוימת, ולהשאיר אותה קבועה בטמפרטורה זו. רוב הטיפולים התרמיים (תהליכי הקירור/חימום) של פלדות משתמשים בשינוי טמפרטורה רצוף עד לטמפרטורת החדר. כדי לתאר טרנספורמציה של סגסוגת בזמן שהטמפרטורה כל הזמן משתנה, נצטרך לשנות את הדיאגרמה שאנו עובדים איתה.
לקירור רצוף, הזמן שנדרש לתגובה להתחיל ולהסתיים ארוך יותר, ולכן עקומות הטרנספורמציה זזות טיפה ימינה ולמטה - זמנים יותר ארוכים וטמפרטורות יותר נמוכות:
דיאגרמה מסוג זה נקראת continuos cooling transformation (CCT).
שתי עקומות קירור - אחת מהירה ואחת איטית יותר נתונות באיור הבא:
הטרנספורמציה מתחילה לאחר תקופת זמן מסוימת - בנקודת החיתוך בין עקומת הקירור לעקומת תחילת התגובה - מסתיימת בנקודת החיתוך בין עקומת הקירור לעקומת סיום התגובה.
אם רוצים לקבל מרטנזיט:
