سنتز سمنتیت توسط فرآیندهای مکانیکی- حرارتی و ذوب جزئی مخلوط هماتیت- گرافیت

در سال¬های اخیر سمنتیت خالص (fe3c) به عنوان ماده اولیه تولید قطعات با کاربری در دمای بالا (با استحکام بالا) و ماده¬ای کمکی درکوره¬های قوس الکتریکی مورد توجه محققین قرار گرفته است. به همین منظور، در تحقیق پیش¬رو مخلوطی از پودر هماتیت و گرافیت با سه نسبت استوکیومتری 1:1، 25:1/1 و 5:1/1 (نسبت استوکیومتری میزان کربن مصرفی در رابطه با واکنش تبدیل هماتیت به سمنتیت)، در سه دمای 800، 850 و °c 900، به مدت 6 ساعت و نسبت گلوله به پودر 40:1 تحت فرایند فعال¬سازی همزمان مکانیکی- حرارتی (stma) قرار گرفت. بررسی ریز ساختار محصول، با نسبت استوکیومتری 1:1 که در دمای °c800 آسیاب شده بود، با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آزمون طیف¬سنجی تفکیک انرژی (eds) حاکی از حضور پرلیت، سمنتیت پرویوتکتوئیدی و کربن آزاد فعال¬شده داشت. آنالیز تصویری این محصول نیز حاکی از حضور بیش از wt% 1/2 کربن محتوی بود. حضور این مقدار کربن محتوی با نمایان شدن پیک گرماگیر مربوط به استحاله یوتکتیکی، طبق نمودار فازی آهن- سمنتیت، در آنالیز حرارتی (dsc) محصول نیز تایید شد. به منظور افزایش میزان کربن محتوی از طریق انحلال سریع کربن آزاد فعال¬شده در ساختار محصول آسیا¬کاری داغ، فرایند ذوب جزئی (fm) در دمای c°1180 به مدت 25 دقیقه و در اتمسفر خنثی روی محصول مذکور انجام گرفت. بررسی ریز ساختار این محصول نیز نشان دهنده حضور بیش از wt% 75 سمنتیت پرویوتکتیکی و در حدود wt% 7/5 کربن محتوی بود. در ادامه نمونه¬های با نسبت استوکیومتری بالاتر و دمای آسیا¬کاری بیشتر، تحت فرایند ذوب جزئی قرار گرفت. بررسی ریز ساختار این محصولات نیز با استفاده از میکروسکوپ نوری و محلول¬های اچ رنگی ومتمایز¬کننده، sem و eds انجام گرفتند. آنالیز تصویری نشان داد که با افزایش دمای آسیا¬کاری و افزایش میزان کربن، میزان سمنتیت در محصول ذوب جزئی افزایش می¬یابد، به¬گونه¬ای که در دمای c°800 و نسبت استوکیومتری 5:1/1 ،از طریق مکانیزم افزایش منبع کربنی، ساختاری متشکل از زمینه سمنتیتی به همراه گرافیت کرمی شکل حاصل می¬شود. این در حالی است که در دمای c°900 و با نسبت استوکیومتری 25:1/1، و از طریق خرد شدن و توزیع گرافیت در ساختار، محصولی مشابه حالت قبل تولید می¬شود. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده می¬توان کوپل فرایند فعال¬سازی همزمان مکانیکی- حرارتی/ ذوب جزئی را به عنوان روشی نوین در تولید سمنتیت خالص از هماتیت معرفی نمود.