مقاله ي شماره ي 55: آشنایی با چدن ها

[bi metal]

چدن خاكستري
در این مقاله به توضیح و شرحی جهت آشنایی بیشتر با چدن های خاکستری و توضیح خواص عمومی این چدن ها می پردازیم چدن خاکستری:
در این نوع چدن کربن به صورت گرافیتورقه ای رسوب می کندکه سه پارامتر:
1.شکل گرافیت
2.نحوه توزیع
3.اندازه گرافیتها، بر خواص چدن تاثیر می گذارد. و سه عامل
* ترکیب شیمیایی
* سرعتسرد کردن
* تلقیح چدن( جوانه زایی) تعیین کننده سه پارامتر قبل می باشد.
* ویژگیهای چدن خاکستری:
این نوع چدن سختی و استحکام بالایی دارد و دارای قابلیت ماشین کاری خوب است و همچنین خاصیت الاستیک و جذب ارتعاش بالایی دارد.
معمولا استحکام و سختی این نوع آلیاژها بستگی به ترکیب شیمیایی آنها دارد. معمولا چدن هایهیپو دارای استحکام و سختی پایین تری هستند و از مقاومت به ضربه بالاتریبرخوردارهستند اما چدن های هیپردارای گرافیتهای درشت و غیر یکنواخت و دارای سختی بیشتری هستند.

* انواع فازهای موجود در چدن خاکستری:
1.فاز فریت:
این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سردکردن آهسته باشد و درصد si بالا باشد و عموما در چدن های هیپر به دلیل آنکه کربن گرافیت زا بوده و باعث تجزیه سمنتیت به کربن و گرافیت می شود به وجود می آید.
2.فاز پرلیت :
این فاز هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشدو درصد si کم باشد و عموما در چدن های هیپو به وجود می آید.
3. کاربید آهن(سمنتیت)
این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد به نحوی که سمنتیت فرصت تجزیه شدن را پیدا نکند این فاز باعث کاهش خاصیت ماشین کاری شده و مقاومت به ضربه را نیز کاهش می دهد اما مقاوت به سایش و سختی را افزایش میدهد.
4. فاز استدیت:
این فاز در چدن ها هنگامی به وجود می آید که درصد فسفر زیاد باشد در واقع فاز استدیت، یوتکتیک سه تایی آهن - فسفر - فسفید آهنمی باشد که تشکیل یک یوتکتیک سه تایی را داده که به آن فسفید استدیت گفته میشود.
این فاز دارای نقطه ذوب پایینی در حدود 940 تا 980 درجه سانتی گراد است ولذا جزء آخرین اجزایی است که در مذاب منجمد می شود.
به همین دلیل است که اینفاز همیشه در مرز دانه ها تجمع می کند و باعث کاهش خواص مکانیکی می شود لذا هرچه توزیع استدیت یکنواخت تر شود خواص مکانیکی بهتر می شود که معمولا توزیع استدیت ویکنواخت سازی آن از طریق عملیلت حرارتی انجام می شود که این عملیات باعث افزایش قابلیت ماشین کاری قطعه می شود.
* گرافیت:
گرافیت بر اساس استاندار ASTMبه 5نوع A - B - C - D - E تقسیم می شود:
1.گرافیت نوع A :
گرافیتهای نوع A گرافیتهای رشته ای و کشیده ای هستند که در متالوگرافی قبل از اچ کاری دیده می شود وهنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن پایین و عملیات تلقیح به خوبی انجام شده باشد
این گرافیت بهترین نوع گرافیت در چدن خاکستری بوده و در میان گرافیت ها بیشترین قابلیت جذب ارتعاش رو دارد
2.گرافیت نوع B (گرافیت گل رزی)
در مرکزاین گرافیت گرافیت های ریزی وجود دارد که به صورت دایره ای شکل رشد کرده اند و هرچه به سمت بیرون حرکت کرده اند کشیده گی این گرافیت بیشتر می شود تا در نهایت بهگرافیت نوع Aختم می شود .
این گرافیت هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد و عملیات تلقیح به خوبی انجام نشده باشد . این گرافیت باعث ایجاد خواص نامطلوب و کاهش خواص مکانیکی می گردد .
3.گرافیت نوع C(گرافیت نوع کیش)
این نوع گرافیت در چدن های هیپر به وجود می آید . و در واقع گرافیت کیش کربنی است که از مذاب جدا شده و بر اثر تجزیه سمنتیت به وجود می آید . و مقاطع درشت به صورت درشت و مقاطع نازک به صورت ستاره ای شکل دیده می شود این نوع گرافیت باعث کاهش خواص مکانیکی شده و کمترین خواص مکانیکی را در بین گرافیت ها دارد امادارای بیشترین خواص فیزیکی در بین گرافیت ها می باشد . مانند خواص حرارتی و رسانایی خوب
4.گرافیت نوع D
شکل وابعاد این نوع گرافیت ریز می باشد و خواص چدن را تضعیف می کند و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن زیاد باشد و تلقیح مناسب نباشد و میزان گوگرد کم باشد .
5.گرافیت نوع E
این نوع گرافیت به شکل دندریت می باشد و در لابه لای شبکه های دندریتی رشد می کند و مشابه گرافیت نوع D بوده امادارای ابعاد درشت تری نسبت به نوع D است.
معمولا در شبکه های استنیتی رسوب میکند و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا بوده و تلقیح به خوبی صورت نگیرد.

منبع
http://persian.casting.ir/content/view/57/32/

 

[فرهنگ]

چدن نشکن

چدن نشکن

چدن نشكن
اين چدن بعد از جنگ جهاني دوم وارد صنعت شد و با توجه به خواص خوب مكانيكي كه داشت كاربرد هاي مهمي در صنعت پيدا كرد و به علت كاربرد بالاي آن و استحكام خوب آن رفته رفته جاي فولاد را گرفت .
دلايل جايگزيني چدن نشكن به جاي فولاد :
1- در اين چدن ها عمدتا گرافيت به صورت كروي و با ضمينه پرليتي بوده و برخلاف چدن ماليبل اين نوع چدن ها قابليت چكشخواري و انعطاف پذيري بالايي دارند .
2- در مقايسه با چدن هاي ماليبل اين نوع چدن ها نياز به سيكل عمليات حرارتي ندارند لذا از لحاظ اقتصادي مقرورن به صرفه تر مي باشند همچنين با اضافه كردن عناصر آلياژي در ضمن ذوب ريزي گرافيت هاي ورقه اي به گرافيت هاي كروي تبديل مي شود . در تركيب شيميايي اين چدن ها حدود 0.03 درصد تا 0.05 درصد منيزيم وجود داشته و مقدار گوگرد موجود در اين چدن ها كمتر از 0.01 درصد مي باشد
طرز تهيه و ريخته گري اين نوع چدن ها مشابه چدنها خاكستري مي باشد با اين تفاوت كه در فرآيند ذوب ريزي با استفاده از عناصر آلياژي نظير منيزيم ، گرافيت ورقه اي تبديل به گرافيت كروي مي شود .
نكته : مقدار انبساط مذاب چدن نشكن از چدن خاكستري بيشتر بوده و به همين دليل در ريخته گري آن تغذيه هاي كوچكتري به كار مي رود و همچنين در بعضي موارد بدون تغذيه نيز مي توان ريخته گري را انجام داد .
انواع كوره هاي جهت توليد چدن داكتيل (نشكن ):
كوره كوپل و كوره هاي شعله اي و كوره هاي الكتريكي را مي توان جهت توليد چدن نشكن استفاده كرد :
1- كوره كوپل : در روش كوره كوپل چون نياز است كه مقدار گوگرد را كاهش دهيم و ديگر اين كه كوره كوپل يكي از روش هايي مي باشد كه به علت استفاده از زغال سنگ بيشترين گوگرد را در مذاب ايجاد مي نمايد لذا بايد گوگرد زدايي را قبل از كروي كردن گرافيت ها انجام داد.
مزاياي كوره كوپل :
الف:كاهش قيمت تمام شده ذوب و عمليات ذوب :دوبله كردن كوره كوپل : در اين روش ابتدا مذاب تهيه شده در كوره هاي كوپل مقرون به صرفه مي باشد اما به علت بالا بودن ميزان گوگرد يك مرحله گوگرد زدايي و يك مرحله اضافه كردن كربن در صورت كم بودن ميزان كربن انجام مي شود سپس مذاب را داخل كوره القايي ريخته و مذاب را از نظر تركيبات شيميايي كنترل مي كنند
مواد شارژ براي تهيه چدن نشكن در كوره هاي القايي
معمولا موادي مانند شمش چدن – قراضه فولاد – فرو آلياژ ها – آهن اسفنجي – برگشتي هاي چدن نشكن – در كوره هاي القايي به عنوان شارژ استفاده مي كنند .
شمش چدن : اين شمش معمولا تفاوت هاي با شمش چدن خاكستري داشته . معمولا در تهيه چدن خاكستري از شمش كوره بلند استفاده مي شود كه معمولا داراي گوگرد تقريبا زيادي مي باشد . شمش چدن جهت تهيه چدن داكتيل معمولا داراي درصد گوگرد پايين تري نسبت به شمش چدن هاي خاكستري مي باشد كه اين درصد معمولا كمتر از 0.02 درصد مي باشد اين شمش معمولا به شكل سوزن برزيلي و سوري كانادايي ريخته مي شود در اين شمش هاي معمولا منيزيم به عنوان عنصر تلقيحي استفاده مي شود و درصد گوگرد را پايين در نظر مي گيرند تا از تلفات منيزيم جلوگيري شود .
قراضه فولاد : به علت وجود گوگرد كم در توليد چدن هاي داكتيل كاربرد اين نوع چدن ها در صنعت بين 40 تا 50 درصد مي باشد و عيب آن بالا بودن نقطه ذوب و كربن آن مي باشد كه جهت صرفه جويي درانرژي قراضه ها را قبل از ريخته گري پيش گرم مي كنند
آهن اسفنجي : محصول كوره هاي غير مستقيم بوده كه از آن در صنعت بين 10 الي 15 درصد استفاده مي كنند و علت استفاده آن كاهش قيمت تمام شده آن مي باشد . و عيب كلي آن افزايش درجه حرارت و افزايش مصرف مواد نسوز مي باشد
برگشتي ها : اين نوع مواد در صنعت در حدود 30 درصد در شارژ كوره استفاده مي شود
فرو آلياژ ها : عموما اين نوع مواد شامل فرو سيليكوم منيزيم و فرو سيليس مي باشندكه در اين مواد فروسليكوم منيزيم به عنوان ماده كروي كننده استفاده مي شود و فرو سيليسيم به عنوان ماده جوانه زا استفاده مي شود .
مزايا فرو آلياژ ها :
1- عموما از تلفات عناصر آلياژي جلوگيري مي كنند .
2- فرو سيليس باعث افزايش سياليت مذاب مي شود .و جلوگيري از تشكيل كاربيد مي شود .
3- باعث افزايش جوانه زايي مي شود .
تهيه و اماده نمودن مذاب كه شامل سه مرحله مي باشد .
1- كنترل درجه حرارت
2- كنترل تركيب شيميايي
3- اضافه نمودن مواد كروي كننده
1- كنترل درجه حرارت : درجه حرارت بالاي مذاب باعث حذف مواد پايدار كننده گرافيت مي شود وتاثير تلقيح را كاهش مي دهد از طرفي درجه حرارت پايين باعث كاهش سياليت مذاب مي شود . درجه حرارت معمولا براي تهيه مذاب در چدن هاي نشكن در حدود دامنه دمايي 1450 تا 1560 مي باشد كه انتخاب درجه حرارت بستگي به حجم مذاب و روش كروي سازي و مقدار مواد كروي كننده دارد .
2- كنترل تركيب شيميايي : گوگرد باعث تلفات مواد كروي كننده مي شود و از طرفي باعث پايداري فاز كاربيد مي باشد اگر درصد گوگرد بالا باشد قبل از اضافه كردن مواد كروي كننده گوگرد زدايي انجام مي شود در اين حالت گوگرد زدا بايد در پاتيل بازي و توسط مواد گوگرد زدا (كاربيد كلسيم CaO2 سياناميد كلسيم CaN2O2 –NaCH – Na2Ca5- CaO-CaCO3)مي باشد .
براي انجام بهتر عمليات گوگرد زدايي دو مورد را بايد رعايت كرد .
1- تماس مواد گوگرد زدا با مذاب بايد حداكثر ممكن باشد .
2- زمان فعل و انفعال : اگر زمان گوگرد زدايي طولاني باشد باعث ورود مجدد گوگرد از سرباره به مذاب مي شود لذا پس از گوگرد زدايي بايد سريعا عمليات سرباره گيري و پاتيل به پاتيل انجام شود .
عناصر كروي كننده : كه اين مواد شامل منيزيم، سريم و منيزيم تزريق شده به كك مي باشد . منيزيم داراي نقطه ذوب 620 درجه سانتيگراد مي باشد كه اين عنصر در درجه حرارت 1100 درجه تبخير مي شود كه در اين درجه فشار داخلي منيزيم به بيشترين حد خود مي رسد . كه پس از اضافه كردن به مذاب باعث پاشش مذاب مي شود لذا براي اضافه كردن منزيم از آلياژ ها و آميژن هاي منيزيم استفاده مي شود قابل توجه است كه منيزيم مي تواند به دو شكل استفاده مي شود.
1- منيزيم فلزي : در مواقعي استفاده مي شود كه در مواقعي استفاده مي شود كه حجم مذاب كم باشد .
اين مواد را مي توان به اشكال پودر منيزيم – شمش منيزيم و قراضه منيزيم به همراه آهن و بريكتهاي منيزيم فشرده استفاده كرد .
2- آلياژ هاي منيزيم :كه عمدتا به دو گروه تقسيم مي شوند .
الف : الياژ هاي نيكل منيزيم : نيكل به علت خاصيت پرليت زايي باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود كه تنها محدوديت استفاد ه ان در صنعت قيمت تمام شده بالاي آن مي باشد آلياژ هاي مختلف نيكل منيزيم عبارتند از آلياژ 50 درصد نيكل 30 درصد سيليسيم و 20 درصد منيزيم – 85 درصد نيكل 15 منيزيم – 70 درصد نيكل 30 منيزيم -95 نيكل 5درصد منيزيم بايد توجه داشت كه به علت آن كه نيكل داراي قيمت بالايي مي باشد معمولا به جاي نيكل از عناصر مشابه آن ( مس ) براي آلياژ سازي استفاده مي كنند .
نكته : معمولا از آلياژ نيكل منيزيم در روش هاي ساندويچي و پاتيل سرباز استفاده مي كنند .
ب- آلياژ هاي منيزيم سيلسيم آهن ( فروسيليكم منزيم ):
اين نوع آلياژ هاي در مقايسه با آلياژ هاي نيكل ارزان تر بوده همچنين سيليس موجود در اين آلياژ ها مي تواند به عنوان عنصر تلقيح در مذ اب عمل كند علاوه بر آن اين آلياژ تاثير كروي سازي شديد دارد لذا اين عنصر در صنعت بيشتر به كار مي رود و تركيب شيميايي آن 5 درصد منيزيم و 45 درصد سيلسيم و 50 درصد آهن مي باشد .
2- روش منيزيم تزريق شده در كك : اين روش كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد و علت آن گوگرد زياد موجود در كك مي باشد و اين امر باعث مي شود كه ميزان مصرف منيزيم در اين روش افزايش پيدا كند .
3- سريم : درجه حرارت تبخير اين عنصر 3000 درجه سانتيگراد بنابراين مشكلات منيزمي را در كروي سازي ندارد اما به علت آن كه عنصري كمياب مي باشد د ر صنعت كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد و عموما از آن در مواردي خاص همراه منيزيم استفاده مي كنند .
روش افزايش مو اد كروي كنند ه :
روش پاتيل سرباز : در اين روش مواد كروي كننده در كف پاتيل قرار گرفته و مذاب روي اين مواد ريخته مي شود . در اين روش چون مذاب روي منيزيم ريخته مي شود و تماس مستقيم مذاب با منيزيم برقرار مي شود لذا ميزان بازيابي منيزيم در مذاب پايين مي باشد كه ميزان بازيابي را در اين روش مي توان بين 20 تا 25 درصد تخمين زد.
نكته : در كليه روش هاي تلقيح در پاتيل بايد نسبت ارتفاع پاتيل به قطر را رعايت كرد كه اين نسبت 3 به 1 مي باشد . (H<3D)
2- روش ساندويچي : در اين روش ارتفاع 3 برابر قطر مي باشد با اين تفاوت كه در قسمت كف پاتيل محفظه اي را تعبيه كرده اند كه مواد كروي كننده در اين محفظه قرار مي گيرند سپس به وسيله پوششي از ماسه ( فروسليس- ماسه – ورق فولادي ) پوشش داده مي شود . سپس مذاب را به داخل پاتيل ريخته و در صورتي كه از پوشش ماسه اي استفاده شود ماسه را شكانده و مواد با مذاب واكنش ايجاد مي كند اما در صورتي كه از ورقه اي فولادي استفاده شود ورقه ذوب مي شود و مواد منيزيم با مذاب واكنش ايجاد مي كند و همچنين اگر با فر وسيليس انجام شود بازدهي بالا رفته و مزيت هايي در بردارد كه علاوه بر فروسيليسيم منيزيم عمل جوانه زايي نيز انجام مي شود كه ميزان بازيابي در اين روش را مي توان بين 45 تا 40 درصد تخمين زد مزيت ديگري كه اين روش به همراه دارد اين مي باشد كه به علت ريختن مذاب بر روي فروسيليس منيزيم و همچنين به علت خروج كامل اكسيژن تلفات منيزيم به شدت كاهش پيدا مي كند . همچنين به علت دانسيته پايين منيزيم و حضور آن در كف پاتيل پس از ريختن مذاب ، منيزيم به طرف بالا حركت كرده و تلقيح به طور كامل انجام مي شود .
3- روش قوطه وري :
در اين روش مواد كروي كننده داخل محفظه از جنس گرافيت جاسازي شده و هنگامي كه پاتيل از مذاب پر شده محفظه داخل پاتيل مي شو د كه ميزان بازيابي منيزيم در اين روش 50 تا 55 درصد مي باشد . كه معمولا درجه حرارت ريخته گري را در اين روش 1560 درجه در نظر گرفته همچينن افت درجه حرارت در اين روش 50 درجه سانتيگراد مي باشد .

4- روش كنورتر گردان :
در اين روش بعد از جاسازي مواد كروي كننده در داخل كنورتر، كنورتر تا حدود 90 درجه چرخانده شده تا مواد كروي كننده با مذاب تماس برقرار كنند كه ميزان بازيابي در اين روش را مي توان تا حدود 60 در صد تخمين زد .
5- روش پودر منيزيم :
در روش پودر منيزيم در داخل محفظه اي همراه با گاز خنثي از كف در داخل پاتيل تزريق مي شود
6- درون قالبي (اينمولت ):
بازيابي منيزيم در اين روش در حدود 100 درصد مي باشد كه مدت زمان بين تلقيح مذاب و تخليه مذاب در حداقل ممكن مي باشد كه هر چه اين زمان كمتر باشد كروي سازي بيشتر و يكنواخت تر مي شود در اين روش مواد كروي كننده در داخل سيستم راهگاهي قرار گرفته و ضمن عبور مذاب از داخل سيستم راهگاهي عمل كروي سازي انجام مي شود .
مزاياي روش اينمولت :
1- بالا بودن ميزان بازيابي منيزيم تا حدود 100 درصد
2- توليد قطعات با سطح مقطع نازك
3- برطرف شدن خطرات زيست محيطي
4- كاهش مراحل توليد
5- افزايش خواص مكانيكي قطعه
6- تسهيل در شرايط اتوماسيون
معايب روش اينمولت :
1- امكان ورود ناخالصي ها به محفظه قالب در صورت طراحي غلط سيستم راهگاهي
2- نياز به طراحي دقيق و درست سيستم راهگاهي كه منجر به افزايش روش توليد مي شود .
3- نياز به استفاده از آلياژ مناسب
http://mhmetall.persianblog.ir/post/92

 

[فرهنگ]

ادامه چدن نشکن

ادامه چدن نشکن

پديده ميرايي :
هر چه فاصله زماني بين اضافه كردن مواد كروي كننده و ذوب ريزي افزايش پيدا كند ميزان تاثير اين مواد كاهش پيدا مي كند همچنين ميزان بازيابي اين مواد كاهش مي يابد .
طراحي سيستم راهگاهي :
طراحي سيستم راهگاهي براي چدن نشكن شامل دو مرحله مي باشد .
1- طراحي محفظه فعل و انفعالات . 2- طراحي راهگاه
1- طراحي محفظه فعل و انفعالات كه شامل ويژگي هايي به شرح زير مي باشد .
الف : جريان مذاب بايد به صورت يكنواخت با سطح مواد كروي كننده در تماس باشد .
ب: از حمل مواد كروي كننده به داخل محفظه قالب جلوگيري كند.

محاسبات سيستم راهگاهي :
------------------------------------------------------------------------------
A= سطح محفظه فعل و انفعالات -----------------------------------------------------
t= زمان ذوب ريزي
w= وزن يك قطعه + وزن سيستم راهگاهي به ازاي يك قطعه + وزن تغذيه به ازاي يك قطعه
T= حداقل ضخامت يك قطعه -------------------------------------------------------
m= وزن مذاب
=دانسيته مواد كروي كننده v= حجم مواد كروي كننده ------------------------------
H= ارتفاع محفظه قالب ------------------------------------------------------------
h =ارتفاع مواد كروي كننده -------------------------------------------------------
t= زمان باريزي
H= ارتفاع موثر -----------------------------------------------------------------
P= ارتفاع قطعه در درجه بالا
ZC= ارتفاع كل قطعه -------------------------------------------------------------

فاكتورهاي موثر در انتخاب روش كروي كننده:
1- اگر حجم طولي زياد باشد از روش مخصوص براي كروي كردن استفاده مي شود .
2- درجه حرارت توليد اگر زياد باشد از روشهايي استفاده مي شود كه داراي حداقل دما باشد.
3- قيمت تمام شده
4- شرايط زيست محيطي: روش هايي مانند اينمول حداقل آسيب هاي زيست محيطي را دارد
5- مواد شارژ : اگر مواد شارژ داراي ميزان گوگرد بيشتري باشند بايد از روش هايي استفاده شود كه كروي سازي راحت تر انجام شود.
6- محدوديتهاي فيزيكي
7- مدت زمان ريخته گري
تلقيح مذاب چدن داكتيل:
مواد تلقيحي در چدن داكتيل باعث افزايش تعداد هسته ها در واحد سطح شده و لذا توزيع گرافيت كروي را بيشتر و يكنواخت تر مي كند كه نسبتا خواص مكانيكي افزايش پيدا مي كند.
مواد تلقيحي در چدن داكتيل:
اين مواد شامل فروسليس – گرافيت- آلومينيوم- زيركنيم مي باشد.
نكته: در روش اينمولت كمتر عمليات تلقيح انجام مي شود.
به طور كلي تلقيح در چدن داكتيل مهم تر از چدن خاكستري است زيرا در چدن داكتيل گرافيت كروي بوده اما گرافيت در چدن خاكستري گرافيت ورقه اي مي باشد به همين دليل سرعت ورود مواد تلقيحي در چدن داكتيل كمتر از چدن خاكستري است به همين دليل نياز به هسته هاي بيشتري در تلقيح داكتيل است.
روش هاي تلقيح:
1- تلقيح در جريان ذوب ريزي
2- قرار دادن مواد تلقيحي روي سطح قالب و انجام سيستم ارتعاشي
كنترل خط توليد چدن نشكن:
1- كنترل مواد شارژ كوره
2- كنترل عمليات افزايش منيزيم و كنترل تلقيح و كروي سازي و جوانه زايي
3- كنترل تاثير گذشت زمان
4- كنترل ساختار متالوگرافي
5- كنترل خواص متالوگرافي
1- كنترل مواد شارژ كوره :
شامل :
1) حذف مواد غير آهني از مواد شارژ
2) حذف قطعات ياتاقان كه اين قطعات به دليل به همراه داشتن سرب باعث پوك شدن گرافيتها در چدن داكتيل مي شود.
3) حذف قطعات سربي و يا سرب اندود شده و يا گالوانيزه شده
4) كنترل خشك بودن مواد شارژ و چرب نبودن اين مواد ( اين امر به دليل جلوگيري از ايجاد تلاطم در مذاب و كاهش تلفات آن مي باشد)
5) خشك بودن پوشش كوره
6) جدا كردن قطعات زنگ زده يا اكسيد شده كه باعث افزايش انحلال اكسيژن شده و اين امر باعث افزايش تلفات منيزيم مي شود كه براي رفع اكسيد ها و چربي ها مواد شارژ را قبل از ذوب 300 تا 400درجه پيشگرم مي كنند
2- كنترل عمليات افزايش منيزيم و عمليات جوانه زايي
1) كنترل تركيب شيميايي گوگرد و عناصر مضر (در اين مرحله بايد حداقل باشد معمولا براي كنترل تركيب شيميايي از دستگاه هايي نظير كوانتومتر –اكسترومتري – اكستروفوتومتري و اتميك ابزوروشين و اشترلاين استفاده مي شود كه امروزه عموما از كوانتومتر در صنعت استفاده مي شود
2) كنترل درجه حرارت : درجه حرارت افزايش منيزيم 1380 تا 1450 درجه است براي كنترل درجه حرارت نيز مي توان از انواع ترموكوپل ها و پيرومتر ها استفاده كرد
نكته: پيرومتر:دستگاهي است كه با استفاده از آن اشعه مي تواند بدون تماس با مذاب اعلام دما كند . كه از طريق رنگ آلياژ درجه حرارت را تعيين مي كند
3) بازيابي مواد منيزيم دار :
منيزيمي كه به مذاب اضافه مي شود عموما به چهار طريق استفاده مي شود
1- اكسيد مي شود
2- بخار مي شود
3- سولفيد مي شود
4- و باقي مانده منيزيم (ريوان شده ) باعث كروي شدن گرافيت ها مي شود كه مقدار منيزيمي كه توسط مذاب مصرف شده را منيزيم ريوان شده يا سولفيد شده مي نامند
Mg rc : درصد منيزيم ريوان شده
S a: ميزان گوگرد بعد از اضافه كردن منيزيم
S r: مقدار گوگرد قبل از اضافه كردن منيزيم
معمولا در چدن هاي نشكن چون ميزان گوگرد زير 0.2% ميباشد Mg s در صورت انجام گوگرد زدايي صفر منظور مي شود
4) انتخاب روش افزايش مواد منيزيم دار
5) كنترل شكل هندسي پاتيل كه ارتفاع پاتيل بايد 3 برابر قطر آن باشد تا از تلفات منيزيم جلوگيري شود .
4- كنترل ساختار متالوگرافي :
كه در انتهاي خط توليد نمونه اي جهت عمليات پوليش و متالوگرافي ريخته مي شود و تحت ميكروسكوپ نوري عمليات ريز ساختار انجام مي شود
5-كنترل خواص مكانيكي :
به اين جهت از آزمايشگاهي نظير سختي سنجي تست كرنش . ... استفاده مي شود كه تست كشش براي واحد هاي كوچك استفاده مي شود ولي در آزمايشگاههاي بزرگ تست سختي سنج تست براده برداري و زنگ دار بودن قطعه نيز استفاده مي شود
نكته :تست براده برداري : در چدن هاي نشكن هر چه طول براده بيشتر باشد خاصيت نشكن شدن قطعه بيشتر مي شود .
تست زنگدار بودن : كه هر چه صدا خفه تر باشد چدن نشكن تر است
مباني طراحي سيستم هاي راهگاهي درچدن نشكن :
وظايف سيستم راهگاهي :
1- انتقال مذاب از بوته به داخل محفظه قالب با حداكثرسرعت ممكن
2- حركت مذاب در داخل سيستم راهگاهي با حداقل اختشاش و تلاطم
3- ورود مذاب به داخل محفظه قالب بايد به گونه اي باشد كه سرد ترين قسمت مذاب در دورترين منطقه قالب از نظر ورود مذاب قرار بگيرد و نيز گرم ترين قسمت مذاب در داخل سيستم راهگاهي باشد
4- ابعاد سيستم راهگاهي بايد به گونه اي طراحي شود كه ضمن اين كه مذاب محفظه قالب را به صورت كامل پر مي كند حداقل ميزان برگشتي را در سيستم راهگاهي داشته باشد
عيوب ايجاد شده در طراحي غلط سيستم راهگاهي
1- وارد شدن ماسه شلاكه و ناخالصي ها به داخل محفظه قالب
2- كاهش كيفيت سطحي قطعه توليدي
3- جذب گاز در مذاب و ايجاد مك هاي گازي
4- اكسيد شدن بيش از حد مذاب
5- ايجاد حفرات انقباضي در قطعات توليدي
6- پرنشدن كامل قالب( نيامد كردن )
7- وارد شدن ذرات از پيش جامد شده به داخل محفظه قالب
براي طراحي سيستم راهگاهي از دو قانون در علم فيزيك استفاده مي شود
1- قانون بقاي انرژي(قانون برنولي) :كه رابطه برنولي از آن استخراج شده است كه بيان مي كند كه مقدار انرژي در يك سيستم بسته همواره ثابت مي باشد كه انرژي هاي موجود در اين سيستم را مي توان به طريق زير معرفي كرد
Ep=انرژي وزن مذاب مايع (انرژي پتانسيل)(mgh) انرژي وزن مايعي كه در ارتفاع از كف قرار دارد)
EK = انرژي جنبشي
h=ارتفاع بر حسب متر
P= نيروي اعمالي اتمسفر
E= انرژي جنبشي
V= سرعت حركت مذاب
V 2= سرعت حركت سيال از راهگاه خروجي
2- قانون تداوم :
اين قانون بيان مي كند كه مقدار حجم مايع در حال جريان از هر مقطع در واحد زمان ثابت است
R 1= دبي
در اين حالت اگر دبي خروجي مذاب را R2 نشان دهيم و همچنين R2را جريان ورودي مذاب به اخل قالب ناميم
A 2 سطح مقطع راهگاه بارريز
R1 دبي خروجي مذاب
R2: جريان ورودي مذاب به داخل قالب
h1: ارتفاع راهگاه بارريز
h2: ارتفاع كل سيستم راهگاهي
h3: ارتفاع ريختن مذاب تا حوضچه پاي راهگاه
A2 سطح مقطع ريختن مذاب
محاسبات سيستم راهگاهي
1- تعيين نسبت سيستم راهگاهي :
كه شامل الف : سيستم راهگاهي فشاري ب: سيستم راهگاهي غير فشاري ‍ج: سيستم راهگاهي تركيبي مي باشد .
الف : سيستم راهگاهي فشاري : در اين سيستم بايد سطح مقطع از طرف راهگاه بارريز به سمت قطعه كاهش مي يابد و مذاب با فشار وارد محفظه قالب مي گردد .
مزايا :
1- راهگاه بلافاصله از مذاب پر مي شود
2- حجم مذاب جامد شده در سيستم راهگاهي حداقل است و باعث بالارفتن راندمان سيستم راهگاهي مي شود
3- جريان مذاب به داخل محفظه قالب يكنواخت تر وارد مي شود
معايب :
1- اين سيستم باعث ايجاد تلاطم و اختشاش در داخل سيستم راهگاهي مي شود كه اين امر موجب ايجاد مك و حفرات گازي و نيز ماسه شويي در داخل سيستم مي شود
ب:سيستم راهگاهي غير فشاري : مزيت اين نوع سيستم ايجاد حداقل تلاطم و اختشاش در مذاب است و معايب آن عبارت است از 1- غير يكنواخت بودن ورود مذاب از راهگاه هاي فرعي 2- افزايش وزن سيستم راهگاهي كه در اين نوع سيستم بايد هميشه داخل راهگاه پر از مذاب باشد
نكته : در آلياژ هاي آهني از فشاري و غير آهني از غير فشاري استفاده مي شود
اجزاي سيستم راهگاهي :
1- حوضچه بار ريز
2- راهگاه بارريز
3- حوضچه پاي راهگاه
4- كانال هاي اصلي و فرعي
5- منافض هوا دهي
1- حوضچه بارريز : براي كنترل سرعت بارريزي و كاهش فشار ورودي به داخل محفظه قالب و سيستم راهگاهي استفاده مي شود معمولا در چدن ريزي و فولاد ريزي به شكل ذوزنقه اي شكل مي باشد.
علت استفاده از اين نوع جمع آوري سرباره در سطح مذاب مي باشد و كنترل سرعت بارريزي
2- راهگاه بارريز : كه هدايت مذاب از قيف بارريز به راهگاه اصلي به عهده دارد اگر قطعه ابعاد بزرگي داشته باشد ممكن از دو يا چند راهگاه بارريز نيز به شكل همزمان استفاده مي شود و سطح مقطع اين نوع راهگاه ها معمولا مستطيل شكل مي باشد اما در بعضي موارد از سطح مقطع دايره اي نيز استفاده مي شود براي محاسبه ي نسبت راهگاه بارريز بايد قطر راهگاه ورودي و خروجي داشته باشيم .
تغذيه گذاري فشاري : اساس اين روش تغذيه گذاري بر مبناي استفاده از فشار مذاب در مرحله ي انبساط مذاب به علت رسوب گرافيت مي باشد
فاكتور هاي موثر در تغذيه گذاري فشاري:
1- مواد قالب گيري : كه بايد استحكام كافي داشته باشند تا هنگام انبساط مذاب تغيير ابعادي در محفظه قالب به وجود نيايد .
2- تغذيه گذاري فشاري براي قطعاتي استفاده مي شود كه مدول حجمي 0.4 تا 2.5 داشته باشند
موارد عملي براي طراحي تغذيه فشاري :
1- مدول بزرگترين قسمت قطعات را به دست بياوريم اگر بين 0.4تا 2.5 باشد از اين روش استفاده مي كنيم
2- تعيين مدول تغذيه قطعه :
3- به دست آوردن مدول گردن تغذيه
4- به دست آوردن حجم موثر تغديه
5- به دست آوردن ارتفاع درجه با توجه به حجم تغذيه و ارتفاع بين 1 تا 1.5 به دست مي آيد
با استفاده از نمودار ضخامتي از تغذيه كه در مجاورت مواد قالب گيري منجمد شده را به دست مي آوريم
قطر تغذيه در مرحله 5 معادله دو برابر ضخامت منجمد شده اضافه مي كنيم
تغذيه به قسمت ضخيم تر تغذيه گرم و اگر بزرگ باشد از تغذيه گرم استفاده مي كنيم .
اگر از تغذيه كور استفاده مي شود بايد تغذيه حتما با اتمسفر محيط در تماس باشد
درجه حرارت ريختن مذاب بايد مقداري باشد كه در محاسبات در نظر گرفته شده است
تغذيه گذاري با استفاده از تحليل فشار :
در اين روش باتوجه به اينكه در روش فشاري نياز به مواد قالبگيري با استحكام بالا مي باشد لذا استفاده از اين مواد باعث افزايش قيمت توليد مي گردد لذا از روش تقليل فشار استفاده مي شود در اين روش كاهش فشار انبساطي مانع از تغيير ابعاد محفظه قالب مي شود در اين روش فشار از يك مقدار ماكسيمم كه استحكام مواد قالبگيري مي باشد بالاتر نمي رود از طرفي فشار preimi نيز كمتر از انبساط مذاب در فاصله ي انجماد جهت انقباض استفاده مي شود به اين ترتيب كه با وارد شدن مذاب و پرشدن محفظه قالب و تغذيه و سرد شدن مذاب از حالت فوق ذوب سطح مذاب در داخل قطعه افت مي كند اين كاهش حجم توسط تغذيه جبران مي شود با سرد شدن بيشتر قطعه و شروع انجماد و رسوب گرافيت در حين انجماد مذاب منبسط مي شود كه اين عمل باعث برگشت مذاب به تغذيه مي شود از طرفي تغذيه مورد استفاده عموما از نوع كور يا بسته مي باشد فشار داخل محفظه قالب را در حد فاصل pminو pman نگه مي دارند تا ضمن جلوگيري از ايجاد مك هاي انقباضي باعث تغيير فرم محفظه قالب نشود
مراحل تغذيه گذاري به روش تقليل فشار :
تغيين مدول موثر قطعه : در اين روش مدول موثر قسمتي از قطعه مي باشد كه بيشترين مدول را دارد
تعيين استحكام محفظه قالب
تعيين و ارزيابي كيفيت متالوژيكي مذاب هر چه كيفيت متالوژيكي مذاب بيشتر رسوب مذاب بيشتر و فشار نيز بيشتر مي شود
به طور كلي عناصر گرافيت زا باعث افزايش كيفيت متالوژيكي مي شوند و عناصر كاربيد زا باعث كاهش كيفيت متالوژيكي مذاب مي شود استفاده از كوره هاي الكتريكي باعث افزايش كيفيت متالوژيكي مذاب مي شود و نگه داشتن مذاب دردرجه جرارت هاي بالا باعث افزايش تلفات عناصر آلياژي و كاهش كيفيت متالوژيكي مذاب مي شود مواد شارژ مورد استفاده هر چه داراي مقداري برگشتي بيشتر مي باشند افزايش كيفيت متالوژيكي مي شود
2- تلقيح چدن : تلقيح چدن نيز باعث افزايش تعداد هسته ها و جوانه ها – افزايش گرافيت زايي و لذا افزايش كيفيت متالوژيكي مي شود
3- تعيين مدول گردن تغذيه: كه مدول گردن برابر است با مدول موثر Mn=4.MS مدول تغذيه را محاسبه مي كنيم Mr=1.2Mn
محاسبه حجم تغذيه :
H=7.5Mr و كه D=5Mr
نكته : حتما قسمي از تغذيه بايد در درجه بالايي باشد و تقريبا حجم تغذيه اي كه در درجه بالا قرار مي گيرد بين 3 تا 5 برابر مي باشد .
شكل تغذيه : معمولا از تغذيه كور و بسته استفاده مي شود تا از تلفات حرارتي تا حد ممكن جلوگيري شود
شكل قسمت فوقاني نمي تواند به شكل گنبدي باشد شكل فوقاني تغذيه بايد داراي زائده اي به جهت كنترل حرارت در تغذيه باشد
روش سوم : ا ستفاده از تغذيه : در مورد قطعاتي استفاده مي شود كه مدول آن ها بيشتر از 25 باشد مدول قطعه در اين روش بالا بوده و كيفيت متالوژيكي بالا مي باشد و درجه حرارت ذوب ريزي كمتر از 1400 درجه سانتيگراد مي باشد و سرعت بارريزي بالا مي باشد
نكته:درجه حرارت مدول قطعه را كمتر از 1400 مي گيرند چون دراين روش انبساط ناشي از مذاب كار تغذيه را انجام مي دهد و چون مدول زياد مي باشد انتقال حرارت كم بوده و رسوب دهي زياد مي شود .
گلوگاه راهگاه فرعي در اين روش بدون تغذيه راهگاه فرعي و گلوگاه آن طوري طراحي مي شود كه مذاب به محض وارد شدن به سيستم راهگاهي و پركردن سيستم قالب منجمد شود تا مذاب برگشت نكند در اين حالت طول و عرض راهگاه 4 برابر ضخامت مي باشد

http://mhmetall.persianblog.ir/post/92

 

[bi metal]

چدن سفيد

چدن سفيد

چدن هاي سفيد و آلياژي مخصوص :
کربن چدن سفيد به صورت بلور سمانتيت (کربيد آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سريع مذاب حاصل می‌شود و اين چدن ها به آلياژهاي عاري از گرافيت و گرافيت‌دار تقسيم می‌شوند و به صورتهاي مقاوم به خوردگي ، دماي بالا، سايش و فرسايش می‌باشند.

◄ چدن هاي بدون گرافيت:
شامل سه نوع زير مي باشد:
چدن سفيد پرليتي:
ساختار اين چدنها از کاربيدهاي يکنواخت برجسته و توپر M3C در يک زمينه پرليتي تشکيل شده است. اين چدنها مقاوم در برابر سايش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولي بی‌نهايت شکننده هستند لذا توسط آلياژهاي پرطاقت ديگري از چدن هاي سفيد آلياژي جايگزين گشته‌اند.

چدن سفيد مارتنزيتي (نيکل- سخت):
نخستين چدن هاي آلياژي که توسعه يافتند آلياژهاي نيکل- سخت بودند. اين آلياژها به طور نسبي قيمت تمام شده کمتري داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهيه شده و چدن هاي سفيد مارتنزيتي داراي نيکل هستند. Ni به عنوان افزايش قابليت سختي پذيري براي اطمينان از استحاله آستنيتي به مارتنزيتي در طي مرحله عمليات حرارتي به آن افزوده می‌شود. اين چدن ها حاوي Cr نيز به دليل افزايش سختي کاربيد يوتکتيک هستند. اين چدنها داراي يک ساختار يوتکتيکي تقريبا نيمه منظمي با کاربيدهاي يکنواخت برجسته و يکپاره M3C هستند که بيشترين فاز را در يوتکتيک دارند و اين چدنها مقاوم در برابر سايش هستند.
چدن سفيد پرکرم:
چدن هاي سفيد با Cr زياد ترکيبي از خصوصيات مقاومت در برابر خوردگي ، حرارت و سايش را دارا هستند اين چدنها مقاومت عالي به رشد و اکسيداسيون در دماي بالا داشته و از نظر قيمت نيز از فولادهاي ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهايي که در معرض ضربه و يا بازهاي اعمالي زيادي نيستند به کار برده می‌شوند اين چدنها در سه طبقه زير قرار می‌گيرند:

1.چدنهاي مارتنزيتي با Cr %12-28
2.چدنهاي فريتي با 34-30% Cr
3.چدنهاي آستنيتي با 30-15%Cr و 15-10% Niبراي پايداري زمينه آستنيتي در دماي پايين.

طبقه بندي اين چدنها براساس دماي کار ، عمر کارکرد در تنش هاي اعمالي و عوامل اقتصادي است. کاربرد اين چدنها در لوله‌هاي رکوپراتو ، ميله ، سيني ، جعبه در کوره‌هاي زينتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌هاي ساخت بطري شيشه و کاسه نمدهاي فلکه‌ها است.

◄ چدن هاي گرافيت دار:
چدن هاي آستنيتي:
شامل دو نوع (نيکل- مقاوم) و نيکروسيلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکيبي از خصوصيات مقاومت در برابر حرارت و خوردگي را دارا هستند. اگرچه چدن هاي غير آلياژي به طور کلي مقاوم به خوردگي بويژه در محيط هاي قليايي هستند، اين چدنها به صورت برجسته‌اي مقاوم به خوردگي در محيط هايي مناسب و مختص خودشان هستند. چدن هاي نيکل مقاوم آستنيتي با گرافيت لايه‌اي که اخيرا عرضه شده‌اند از خواص مکانيکي برتري برخوردار بوده ولي خيلي گران هستند. غلظت نيکل و کرم در آنها بسته به طبيعت محيط خورنده شان تغيير می‌کند. مهمترين کاربردها شامل پمپهاي دنده‌اي حمل اسيد سولفوريک، پمپ خلا و شيرهايي که در آب دريا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سيستم‌هاي بخار و جابه‌جايي محلول‌هاي آمونياکي، سود و نيز براي پمپاژ و جابجايي نفت خام اسيدي در صنايع نفت هستند.

چدن هاي فريتي:
شامل دو نوع زير می‌باشد: چدن سفيد 5% سيليسيم در سيلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع ديگر چدن پرسيليسيم (15%) که از مقاومتي عالي به خوردگي در محيطهاي اسيدي مثل اسيد نيتريک و سولفوريک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن هاي نيکل- مقاوم ، عيب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زني می‌توان ماشينکاري نمود. مقاومت به خوردگي آنها در برابر اسيدهاي هيدروکلريک و هيدروفلوريک ضعيف است. جهت مقاوم سازي به خوردگي در اسيد هيدروکلريک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 يا Mo %4-3 به آلياژ پايه ، اقدام نمود.

چدن هاي سوزني:
در اين چدنها Al به طور متناسبي جانشين Si در غلظت هاي کم می‌گردد. چدن هاي آلياژهاي Alدار تجارتي در دو طبقه بندي يکي آلياژهاي تا Al %6 و ديگري Al%18-25 قرار می‌گيرند. Al پتانسيل گرافيته‌شدگي را در هر دوي محدوده‌هاي ترکيبي ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستري بدست می‌ايد. اين آلياژ به صورت چدنهاي گرافيت لايه‌اي ، فشرده و کروي توليد می‌شوند. مزاياي ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتي و تمايل به گرافيته شدن و سفيدي کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ريختگي با مقاطع نازک‌تر را توليد کرد. چدن هاي با Al کم مقاومت خوبي به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابليت ماشينکاري مناسبي را نيز دارا هستند. محل هاي پيشنهادي جهت کاربرد آنها منيفلدهاي دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهاي ديسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سيلندرها، ميل بادامکها و رينگهاي پيستون هستند. وجود Al در کنار Si در اين نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانيکي خوب توام با مقاومت به پوسته‌ شدگي در دماهاي بالا می‌شود. اين آلياژها مستعد به تخلخل‌هاي گازي هستند. آلومينيوم حل شده در مذاب مي توان با رطوبت يا هيدروکربنهاي موجود در قالب ترکيب شده و هيدروژن آزاد توليد کند. اين هيدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌هاي سوزني شکل در انجماد می‌شود.

نكته : معمولا چدن سفيد در صنعت مستقيما قابل استفاده نيست و براي بهبود خواص مكانيكي نياز به عمليات حرارتي تكميلي دارد .
نكته : يكي از محصولات چدن سفيد كه از انجام عمليات حرارتي بر روي چدن سفيد به دست مي آيد چدن ماليبل مي باشد كه چدن مالي بل نسبت به چدن سفيد قابليت ضربه پذيري و چكش خواري بهتري دارد و در عين حال داراي مقاومت به سايش بهتري است همچنين بايد در نظر داشت كه تركيب شيميايي چدن ماليبل مشابه تركيب شيميايي چدن سفيد است .


منبع
http://www.fadack.com/Archive/Metallurgy/Learn/Archive_0016.htm

 

[k.m.r.c]

همکاریتون مثال زدنیه
عذر میخوام که کم کاریهای منو ، تو این روزهای سخت شما دوستان فعال به دوش میکشید .
منو ببخشید
عالی بود.

 

[فرهنگ]

تشخيص كاربيد سطحي در قطعات چدن خاكستری به روش آزمون غيرمخرب ادي كارنت

تشخيص كاربيد سطحي در قطعات چدن خاكستری به روش آزمون غيرمخرب ادي كارنت

يكي از مهم‌ترين مشكلات صنايع چدن‌ريزي بويژه در زمينه قطعاتي كه پس از ريخته‌گري بايد تراشكاري شوند، وجود كاربيد در سطوح مختلف قطعه است كه تراشكاري آنها را مشكل ساخته و به علت سختي بسيار زياد، به تيغه‌هاي تراش صدمه مي‌زند. تاكنون روشي علمي براي جداسازي كاربيد از اين‌گونه قطعات، وجود نداشت. در اين مقاله، سعي شده روشي علمي، سريع، ارزان، غيرمخرب و عملي، ارائه شود. اميد كه راهكاري مؤثر در رفع اين مشكل باشد.
به منظور ريخته‌گري قطعات سالم چدني بويژه قطعات نازك، كوچك و عاري از هرگونه كاربيد سطحي، لازم است عوامل بسيار زيادي از جمله: آناليز شيميايي، طراحي قالب، تعيين نوع قالب، طراحي مناسب سيستم راهگاهي، رعايت سرعت و دماي مناسب بارريزي، استفاده از جوانه‌زاي مناسب و بسياري موارد ديگر رعايت شود. از آنجا كه كنترل مداوم اين عوامل، كاري دشوار است، بويژه در كارگاه‌هاي كوچك، تشكيل كاربيد در تعداد معدودي از قطعات توليدي يك محموله، امري اجتناب‌ناپذير، است. با توجه به امتيازات فراوان آزمون‌هاي غيرمخرب تصميم گرفتم جداسازي اين‌گونه قطعات را با استفاده از روش آزمون ادي كارنت بررسي نمايم كه خوشبختانه به نتايج مثبت دست يافتم، در اين مقاله، پس از توضيح مختصر روش ياد شده، به مشخصات قطعات و اختلاف هدايت الكتريكي و مغناطيسي ناشي از ساختار متالوگرافي آن اشاره شده است.
آزمون ادي كارنت
اساس كار اين آزمون، به طور خلاصه بر مبناي القاي ميدان مغناطيسي و پردازش آن با توجه به خصوصيات متفاوت متالورژيكي و فيزيكي مواد فلزي استوار است. در دستگاه ادي كارنت، يك ميدان مغناطيسي توسط جريان الكتريكي در يك پروب ايجاد مي‌شود. وقتي اين پروب را به نزديك ماده‌اي فلزي، هادي مي‌كنيم، جريان ادي كارنت به آن ماده منتقل مي‌شود. اين جريان القايي در ماده موردنظر، ميدان مغناطيسي متضادي با پروب ايجاد مي‌كند (شكل 1).

شكل 1​

دستگاه به‌طور اتوماتيك، امپدانس را تنظيم مي‌كند و در واقع با اين ماده خاص، كاليبره مي‌شود. هرگونه تغيير در ماده، باعث ايجاد تغييرات آمپدانس مي‌شود و دستگاه، اين تغييرات را چند برابر كرده و به صورت گراف نمايش مي‌دهد. نكته مهم اين است كه براي انجام آزمون، نيازي نيست كه پروب حتماً با ماده مورد آزمايش تماس كامل داشته باشد. حتي مي‌توان به منظور صدمه نديدن پروب، از ورقه‌اي غيرفلزي (مثلاً پلاستيكي) استفاده كرد. در فلزات مختلف، عوامل: قابليت نفوذ مغناطيسي، مقاومت مغناطيسي، پسماند مغناطيسي، پايداري مغناطيسي و نيروي ضد پسماند مغناطيسي از فلزي به فلز ديگر متفاوت است. بر مبناي همين تفاوت‌ها، مي‌توان جهت دسته‌بندي فلزات از آن استفاده كرد. از طرفي، وجود ترك، خوردگي شيميايي، خوردگي سايشي و هرگونه غيريكنواختي از نظر ضخامت قطعه و تغيير ضخامت پوشش، باعث تغيير در عوامل ياد شده مي‌شود و توسط دستگاه ادي كارنت قابل رديابي است. از سوي ديگر، به علت حساسيت بالاي دستگاه، نياز است قبل از شروع به آزمون، آن را با قطعه مورد آزمايش، كاليبره كرد. در اين روش، با افزايش فركانس، افزايش هدايت الكتريكي و يا افزايش قابليت نفوذ مغناطيسي، عمق نفوذ جريان ادي كارنت كاهش و برعكس با كاهش فركانس، كاهش هدايت الكتريكي و يا كاهش قابليت نفوذ مغناطيسي، عمق نفوذ جريان ادي كارنت افزايش مي‌يابد (شكل 2).

[SIZE=+0]شكل 2[/SIZE]​

مزايا
1.سرعت بسيار بالا. به محض نزديك كردن پروب به قطعه، وضعيت آن مشخص مي‌شود.
2.دقت زياد. حساس بودن به كوچكترين تغييرات متالورژيكي و فيزيكي.
3.آسيب نديدن قطعات مورد آزمايش. تنها اتصال موجود بين قطعه و دستگاه، ميدان مغناطيسي است.
4.سهولت انتقال. به علت سبك بودن تجهيزات، براحتي قابل انتقال است.
5.بي‌خطر بودن براي اپراتور
معايب
1.نياز اپراتور به مهارت كافي (حداقل سطح?2).
2.انحصار آزمون به مواد هادي فلزي
3.عمق نفوذ كم (حداكثر حدود 8 ميلي‌متر) كه بستگي به جنس ماده دارد (شكل2).
4.دشواري آزمون مواد مغناطيسي با اين روش.
كاربردها
1.ترك‌يابي. تشخيص و اندازه‌گيري عمق، اندازه و جهت ترك. مثلاً در شكل 3، عمق ترك‌هاي c, b, a به ترتيب برابر 0.04، 0.02،0.008 اينچ است.
2.اندازه‌گيري ضخامت پوشش‌هاي غيرفلزي و فلزي بر روي فلزات (شكل3).

شكل 3​

3.طبقه‌بندي مواد براساس جنس آنها (شكل 4 و 15).
4.تشخيص قطعات فلزي عمليات حرارتي شده از قطعات عمليات حرارتي نشده. مثلاً، هدايت الكتريكي آلومينيم T861ا-2024 برابر IACSا38% و O-ا2024 برابر IACSا50% و T4ا-2024 برابر IACSا29% است (شكل 4).
5.تشخيص ميزان خوردگي، ساييدگي و كوچكترين تغييرات ضخامت.

[SIZE=+0]شكل 4[/SIZE]​

طرح مشكل موجود
يك شركت ريخته‌گري قطعات خودرو با يك شركت خارجي، قراردادي مبني‌بر توليد قطعه‌اي مشابه شكل 5 منعقد كرد. از آنجا كه شركت خارجي اين قطعات را با CNC تراشكاري مي‌كرد، با توجه به مفاد قرارداد، از تحويل‌گيري قطعاتي كه داراي كاربيد سطحي بودند، امتناع مي‌كرد. زيرا اين نوع قطعات داراي كاربيد، به تيغه‌هاي دستگاه‌هاي تراش صدمه مي‌زد. در محموله‌اي هزار عددي، به‌طور تصادفي چند قطعه داراي كاربيد سطحي مشاهده شد. لذا، شركت خارجي كل محموله را تحويل نگرفت. شركت توليدكننده در پي‌يافتن راه‌حلي غيرمخرب و عملي بود تا ابتدا قطعات معيوب را جداسازي كرده و شركت خارجي را متقاعد سازد كه روش جداسازي آن كاملاً مطمئن است. به مشخصات متالورژيكي قطعات توجه كنيد.

شكل 5​

1. آناليز شيميايي
عمل آناليز، پس از تهيه پولكي، با دستگاه كوانتومتر انجام شد. نتايج آناليز دو قطعه بر حسب درصد عناصر موجود، عبارت بود از:




2. سختي‌سنجي
از قطعه كاربيددار و سالم، به روش برينل از سطح (با ساچمه 1 ميلي‌متر و نيروي 30كيلوگرم) و مغز (با ساچمه 10 ميلي‌متر و نيروي 3000 كيلوگرم) سختي‌سنجي به عمل آمد كه نتايج آن به شرح ذيل است:

3. ساختار ميكروسكوپي
هر دو نمونه، پس از برش و آماده‌سازي، مورد بررسي متالوگرافي قرار گرفت. نتايج و عكس‌هاي مربوطه در ذيل ارائه شده است:
نمونه كاربيددار (نمونه 1) داراي گرافيت‌هاي نوع A, D, E به‌طور پراكنده در سطح و مغز و نمونه سالم (نمونه 2) شامل گرافيت‌هاي نوع B و A در مغز و كمي نوع E و D در سطح بود (شكل‌هاي 6 و 7). پس از اَچ با محلول نايتال 2 درصد، مشخص شد كه در سطح (نمونه 1) حدود 80 درصد و در مغز حدود 25 درصد و در (نمونه 2) حدود كمتر از 2 درصد كاربيد وجود دارد (شكل‌هاي 8 تا 11).
​

روش آزمون با دستگاه ادي كارنت
به منظور آزمون، از دستگاه NORTEC 3000 و آزمون بلوك (0ا-Ferrite to 7075) و پروب KHZا1~50 استفاده شد (شكل‌12).
پس از كاليبره كردن دستگاه با شش عدد آزمون بلوك موجود و قرار دادن بر روي دو نمونه چدني كاربيددار (نمونه 1) و سالم (نمونه 2)، منحني هدايت الكتريكي بر طبق نمودار ذيل به دست آمد.












سپس با تغيير زاويه، فركانس و شدت، دقت دستگاه به حدي افزايش يافت كه اختلاف نمودار دو نمونه چدني، زياد و قابل تشخيص باشد. پس از تنظيمات فوق و قرار دادن پروب روي دو نمونه چدني، منحني هدايت الكتريكي آنها مطابق با نمودار ذيل حاصل شد. نقطه شروع (10,10) در واقع هدايت الكتريكي هوا دستگاه است.
پس از به دست آمدن عوامل و كاليبره كردن دستگاه بر روي نمونه‌هاي چدني، با قرار دادن پروب روي قطعات، قطعات كاربيددار براحتي از قطعات سالم قابل تشخيص بوده و هر چه ميزان كاربيد بيشتر مي‌شد، نمودار پايين‌تر از خط آبي (كاربيددار Sample 1) و هر چه كاربيد كمتري داشت، گراف بالاتر از خط صورتي (سالم Sample 2) قرار مي‌گرفت.
نتيجه‌گيري
با توجه به نتايج به دست آمده، مي‌توان به آساني و در زماني بسيار كوتاه (حدود 5 تا 10 ثانيه) و نيز بدون تخريب قطعه و انجام عمليات طولاني و پرهزينه متالوگرافي، به وجود كاربيد و حتي ميزان آن در قطعه ريختگي، پي برد. اين آزمون را مي‌توان به تعداد بيشتري از قطعات و در مواقع لزوم به كل توليد، تعميم داد. لزوم بازنگري در روش‌هاي كنترلي كنوني و جايگزيني روش‌هاي غيرمخرب كارامد، بيش از پيش احساس مي‌شود.


http://mhmetall.persianblog.ir/post/70

 

[فرهنگ]

چدن نشکن آستمپرشده

چدن نشکن آستمپرشده

ADI (Austempered Ductile Iron)
​

چدنهاي نشكن آستمپرشده ADI ( Astempered Ductile Iron) خانواده جديدي از چدنهاي نشكن هستند كه در صنعت امروز از جايگاه ويژه‌اي برخوردارند نياز روزافزون به قطعات با استحكام بالا همراه با انعطاف‌پذيري خوب باعث رشد سريع اين چدنها در دهه 1980 ميلادي گشت. بطوريكه اين دهه در صنايع ريخته‌گري جهان به دهه آستمپر مشهور شده است. در گذشته برای قطعات با استحكام و انعطاف‌پذيري بالا، عموماً از فولادهاي كم آلياژي و يا فولاد‌هاي فورج و عمليات حرارتي شده استفاده می شد. اما از آنجا كه صنعت فولادريزي و آهنگري اصولاً مشكل‌تر از ريخته‌گري چدنها مي‌باشد، سعي بر آن است كه چدنهای آستمپرشده جایگزین آنها شده و به این ترتیب از مشكلات تولید آنها كاسته و سرعت توليد را نيز افزايش دهند.
ساختار اصلي زمينه چدنهای آستمپرشده، بينايت می باشد. این زمینه توسط افزودن عناصر آلياژي مثل نيكل و موليبدن به ترکیب چدن های داکتیل و انجام عمليات حرارتي آستمپرینگ ( حرارت دادن تا دمای آستنیت و سپس نگهداری در دماهای تشکیل بینایت) حاصل می گردد. در شکل های زیر تفاوت ساختار چدن داکتیل آستمپر نشده و آستمپر شده را مشاهده می کنید.
چدن نشکن پس از ریخته گری.
گرافیت های کروی در زمینه پرلیتی(قسمت های سیاه) و فریتی( مناطق سفید). اچ شده با نتال 2 درصد.

چدن نشکن پس از ریخته گری.
گرافیت های کروی در زمینه پرلیتی(قسمت های سیاه) و فریتی (مناطق سفید). اچ شده با نتال 2 درصد.

در بزرگنمایی بالاتر

​

چدن نشکن آستمپر شده
( توسط عملیات حرارتی، آستنیت شده در دمای 950 درجه و تمپر شده در دمای 350 درجه بمدت 64 دقیقه)
چدن نشکن آستمپرشده
( توسط عملیات حرارتی، آستنیت شده در دمای 950 درجه و تمپر شده در دمای 350 درجه بمدت 64 دقیقه)

در بزرگنمایی بالاتر
بايد توجه داشت كه با تغيير پارامترهاي مختلف عمليات حرارتي از جمله دما و زمان آستينيته و همچنين دما و زمان آستمپرینگ، مي‌توان به ساختارهاي با درصدهاي مختلف از فريت، آستنيت باقي مانده، كاربيد و مارتنزيت در زمينه دست يافت. وجود فريت و آستنيت باعث استحكام اين نوع چدنها در برابر ضربه خواهد شد و وجود كاربيد و مارتنزيت در زمينه نيز افزايش سختي را حاصل مي‌نمايد. در شکل های زیر برخی از کاربردهای چدن داکتیل آستمپرشده را مشاهده می کنید.

ماشین اسپرت TVR ، شش دنده با میل لنگ از جنس چدن داکتیل آستمپرشده

میل لنگ ماشین اسپورت TVR از جنس چدن نشکن آستمپرشده


محور تعلیق ماشین کبرای موستنگ فوردFord Mustang Cobra از جنس چدن داکتیل آستمپرشده


محور تعلیق کامیون تریلی از جنس چدن داکتیل آستمپرشده



http://mhmetall.persianblog.ir/post/13

 

[فرهنگ]

اثر فسفر در فولادها و چدنها

اثر فسفر در فولادها و چدنها

فسفر عنصر ناخواسته اي است كه در تركيب هر عنصري وجود دارد.ساختمان مكعبي شكل و نقطه ذوب 45 C دارد. وزن اتمي آن 31 است. فسفر تمايل قوي به تركيب با اكسيژن داشته و بايد از رطوبت و اكسيژن محافظت شود. براي افزودن به مذاب آهن ،از فروفسفاتهاي با 20% فسفر استفاده مي شود.

در حالت جامد ،آهن و فسفر تشكيل Fe3P مي دهند. فسفر در دماي اتاق در حدود 0.1% حل مي شود و فسفر اضافي در زمينه باقي مي ماند. در كل فسفر فريت زاي ضعيفي است . لذا با توجه به دصد كم فسفر در فولاد ،تاثير اين عنصر بسيار ناچيز است.

در فولادسازي با روش شمش ريزي ، فسفر عنصر ناخواسته اي است.فسفر جدايش در ريزساختار را تشديد مي دهد. مناطق حاوي فسفر مناطقي هستند كه در آخرين مرحله انجماد ، منجمد مي شود و باعث مي شودكه كربن از اين مناطق پس زده شود.در نتيجه بعد از انجماد،اين مناطق سمنتيت كمتري داشته و در عوض فريت بيشتري خواهد داشت.به اين پديده Ghost bond اطلاق مي شود.هم چنين به خاطر ضريب ديفوزيون پايين اين عنصر،امكان يكنواخت كردن ريزساختار بسيار مشكل است.

در عمليات حرارتي فولادها ،فسفر چقرمگي را مي كاهد.بهمين خاطر درصد فسفر بايد از 0.04% فراتر نرود.فسفر سختي پذيري را مي افزايد فلذا كاهش چقرمگي و افزايش تردي را در پي خواهد داشت.فسفر با تشكيل محلول جامد جانشيني، تمايل بالقوه اي در افزايش استحكام فريت دارد.

اثر ترد كنندگي به ميزان كربن فولاد بستگي دارد. در گريدهاي پر كربن ،تاثير فسفر معكوس مي شود.در بسياري از فولادهاي كم كربن درصد فسفر مي تواند در محدوده 0.04-0.15 % باشد. در فولادهاي HSLA كه كربن كمتري دارند، جهت افزايش استحكام و مقاومت خوردگي از فسفربا درصد بالا استفاده مي كنند.فولادهاي بسمر به خاطر ماهيت توليد داراي فسفر زيادي هستند. تردي حاصل از فسفر با افزايش كربن ،دماي آبكاري ،اندازه دانه و كاهش درصد تغيير شكل در فورج افزايش مي يابد.اين تردي بصورت سردشكنندگي و حساس شدن در تنش هاي ضربه اي ظاهر مي شود.

فسفر اندازه دانه های آهن را افزایش داده و لذا باعث تشکیل ترکیبات حجیم و نامطلوب می شود. افزودن فسفر به فولادهای کم کربن ،ازدیاد استحکام و مقاومت خوردگی را در پی دارد. هم چنین قابلیت ماشینکاری فولادهای خوش تراش را بهبود می بخشد.تا 0.07 % به فولادهای کم کربن خاص با 0.3 % مس افزوده شده تا مقاومت اتمسفری آنها بسیار خوب شود. در چدن ، نقطه انجماد اولیه چدن را کاهش داده فلذا سیالیت و قابلیت ریخته گری آن را می افزاید

http://mhmetall.persianblog.ir/post/32

 

[فرهنگ]

اثر سیلیسیم در چدن

اثر سیلیسیم در چدن


سیلیسیم بین عناصر آلیاژی ، قویترین عامل گرافیت زا بشمار می رود که با نقطه ذوب c1410 است که با ترکیب فروسیلیسیم به چدن اضافه می گردد. حضور سیلیسیم باعث سهولت تجزیه سمنتیت شده و به گرافیت زایی در جریان عملیات حرارتی در چدن مالیبل کمک می کند با افزایش مقدار سیلیسیم در چدن طول مرحله آنیلینگ کوتاه می گردد و افزایش مقدار سیلیسیم باعث جلوگیری از سفید شدن چدن شده و بجای چدن سفید چدن خالدار و چدن خاکستری تولید میگردد بنابراین باید حد معینی از سیلیسیم استفاده کنیم محدودیت دیگر استفاده از سیلیسیم زیاد باعث فریتی کردن زمینه و در نتیجه کاهش استحکام خواهد شد . لازم به تذکر است که سیلیسیم مازاد بر مقدار فوق در فریت حل شده و استحکام و سختی را مجدداً افزایش می دهد میزان افزایش بستگی به درصد سیلیسیم حل شده در فریت دارد و می تواند با سختی 100 الی 140 برینل باشد. در عمل برای اجتناب از تشکیل کاربید در چدنهای خاکستری با استحکام بالا به جای استفاده از سیلیسیم به عنوان عنصر آلیاژی از مواد جوانه زا حاوی سیلیسیم استفاده می شود مواد فوق درست قبل از ریخته گری به مذاب اضافه میگردد و چدنهای باسیلیسیم بالا که مقاوم در برابر خوردگی می باشد حدود 14 تا 17 درصد سیلیسیم دارند. و در مقابل اسید سولفوریک،اسید نیتریک مقاوم هست.
تاثیر سیلیسیم در فولاد
این عنصر غیر فلزی به شکل فروسیلیسیم توسط فولاد سازان و به عنوان عنصر اکسیژن زدا و سخت کننده فولادهای کربن دار آلیاژی مصرف می شود.در صورتیکه حداکثر درصد سیلیسیم مصرفی فولادی بین 6% تا 2/2 درصد باشد،آنرا فولاد آلیاژی سیلیسیمی گویند.تمام فولادهای استاندارد دیگر،مقدار سیلیسمی بین2% تا35% درصد دارند.
چند اثر مختلف سیلیسیم عبارتند از :
1-سیلیسیم به همراه عناصر آلیاژهای دیگر نظیر کرم،نیکل،تنگستن،سبب افزایش مقاومت فولاد در برابر اکسیداسیون در دمای بالا می شود؛
2-در اثر افزودن سیلیسیم به فولاد قابلیت کربن زدایی و گرافیتی شدن افزایش می یابد.
3-وجود سیلیسیم در فولاد،درجه حرارت بحرانی را در عملیات حرارتی افزایش می دهد .


http://mhmetall.persianblog.ir/post/21

 

[فرهنگ]

بررسي آستمپر چدن داکتيل آلياژشده با مس

بررسي آستمپر چدن داکتيل آلياژشده با مس

​

چکيده:
آستمپرکردن، چدن داکتيل را به يک ماده عالي بهبود مي بخشد که ابن ماده داراي خواص جالبي مانند استحکام بالا ،داکتيليته و چقرمگي ،آميخته با پوششي مقاوم وقابليت ماشينکاري مي باشد .همه اين خواص را ميتوان با عمليات حرارتي کافي بدست آورد ،که حاصل آن ميکرو ساختاري مطلوب بايک ترکيب شيميائي معين است. دراين مقاله نتايج آستمپرکردن آلياژي با45/0 درصد مس براي يک محدوده زماني ودمايي گزارش وبررسي شد.درتمامي عمليات ريز ساختار ومقطع شکست با وسائلي نظيرميکروسکوپ نوري والکتروني وپراش اشعه ايکس تعين گرديد.اينها استحکام را نشان مي دهند،افزايش طول وانرژي شکست شديدا به مقدار فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده وابسته است .
کلمات کليدي :چدن داکتيل ، آستمپرکردن،استحکام،انرژي شکست،شکست

مقدمه:
بسياري کاربردهاي آستمپر گزارش مي شود .دليل اين پيشنهاد يک ترکيبي ازاستحکام بالا وچقرمگي وپوشش مقاوم با قيمت پايين است.خواص مکانيکي ADIوابسته به ساختار آستمپر شده است.هر کدام به نوبه خود تابعي از زمان ودماي آستمپرهستند.اغلب تحقيقات جديد متمرکز شده اند به اثر عناصر آلياژي وتاثير آن بر ريز ساختار وخواص آن و واکنش آن درADI.بعنوان مثال عنصر آلياژي مس ،منطقه آستنیت را در دياگرام فازي عريض مي کند ،دراين ميان افزايش سرعت دگرگوني در مراحل آستمپرودر صد کربن در زمينه موثرهستند.از طرف ديگر در طي مراحل بعدي آستمپر،مس شايد از تشکيل کاربيد جلو گيري کند.هدف ازاين تحقيق ومطالعه اثر متغيرهاي آستمپر(دما وزمان) برريز ساختار وخواص مکانيکي چدن داکتيل آلياژشده با مس است.

آزمايشات:
نمونه هاي گوه اي چدن داکتيل با ترکيب شيميايC%6/3،Si%5/2،Cr%04/0،Cu%45/0،P%014/0،S%014/0،Mg%066/0در کورهاي القایی ريختگي توليد گرديد .مذاب در حدودCo1420داخل قالبهاي ماسه اي Yblockبا استانداردmm5/24 سالم ومطمئن ريخته گري شد.نمونه کشش ،قطرmm6وطولmm30ونمونه هاي شارپيmm (10×10×55)بدون شکاف ازYblock گرفته شد.نمونه ها دريک اتمسفر محافظ آرگون درCo 900 بمدت 2 ساعت آستنیته مي شوند.
بسرعت به يک حمام نمک مذاب در دماهايCo (300و350و400)منتقل مي شوند به مدت (1و2و3و4)ساعت آستمپرمي شوند،سپس در هوا خنک مي شوند.نمونه استاندارد متالوگرافي بدين صورت(ماشينکاري،پوليش واچ با محلول نايتال)آماده مي گردند،پيش از انکه براي آزمايشات ميکروسکوپ نوري بکار میروند.يک Leitzميکروسکوپ متالوگرافي براي تشخيص ريز ساختارها استفاده مي شود. ميکروسکوپ نوري مجهز به نرم افزار Vidasکاربرد آن براي اندازه گيري وتوزيع گرافيت کروي و کسري از حجم آستنیت باقيمانده.تغیير کسري از حجم آستنیت باقيمانده در طول آستمپرکردن بوسيله پراش اشعه ايکس با استفاده از يک پراش سنجي که با نيکل ***** شده وپرتو افکن Cukزيمنس500D- تعين شد.تست کشش نمونه هاي آستمپرشده دريک ماشين هيدروليکKN50با سرعت ثابت mm/min10انجام شد.2/0درصد تنش تسليم درتنش کشش نهاي (UTS)وافزايش طول در اندازه شکست.نمونه هاي شارپي آستمپرشدهدر دماي اتاق حداقل در3نمونه موردآزمايش قرار گرفتند،سطح شکست با يک ميکروسکوپ الکتروني بررسي شد

ريز ساختار:
مرفولوژي گرافيتهاي کروي در ريزساختار ريختگي چدن داکتيل در شکل(a,b1)نشان داده شده.کاملا کروي با تعداد80تا 90گرافيت کروي درmm2،کمتر از %90کروي شدن داريم ميانگين اندازه گرافيتها µm17است. ريز ساختار چدن داکتيل بالاي%80 پرليت است. ريز ساختارADIنشان داده شده در شکل (a-d2)نمونه هاي آستمپر شده در Co300به مدت 1ساعت که شامل فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده ومقدار کمي مارتنزيت است(شکلa2).سپس زمان آستمپررا به 2ساعت افزايش داديم ، مارتنزيت از ريز ساختارمحو مي گردد.نمونه هاي آستمپر شده در Co300نوعي بينيت پاييني با پيدايش يک ريز ساختار فريت بينيتي سوزني نشان مي دهد، فريت بينيتي سوزني درزمينه اي از آستنیت باقيمانده ظاهرمي شود(مقدار آستنیت باقيمانده با ميانگين 25تا15درصد حجمي).اين ريز ساختاربعداز آستمپرکردن در دماي Co350نيز حاضر است(شکلc2).حاصل آستمپردر دماي بالا فريت بينيتي بشقابي شکل و آستنیت باقيمانده زيادتري است (شکلd2).

شکل1.LM ريز ساختارنمونه ريختگي(a)قبل از اچ (b)اچ شده ​

اين ريز ساختار بعد از آستمپرکردن در مدت زمان طولاني ترمشاهده شد، مارتنزيت محوشد وساختار تنها فريت بينيتي آستنیت باقيمانده بود .اين توضيح شايد در مورد تشکيل مارتنزيت درمدت زمان کوتاه آستمپردرست باشد،که علت آن کم بودن کربن که آستنیت ناپايدار مي شود،وازاين رو به سوي مارتنزيت تغييرمي کند.رفتار ريز ساختار آستمپرشده در مدت زمان طولاني تر بعلت وجود کربن کافي آستنیت باقيمانده داريم حتي پس از آنکه درهوا سرد شد.

شکل2.LM ريز ساختار بعداز آستمپرکردن براي1ساعت در(a) Co300وبراي 2ساعت
(b) Co300 (c) Co350 و(d) Co400 مارتنزيت


زمان ودما استحاله ايزوترمال در طي عمليات آستمپرکردن تاثير محسوسي در مقدار نسبي آستنیت باقيمانده دارد(شکل3).

​

طبق منحني شکل 3 دو مرحله پيچيده درشکل استحاله ايزو ترمال آشکار شده ،در مرحله 1(زمانها کمتر از 2) مقدار آستنیت باقيمانده با افزايش زمان مي گردد .شايداين توضيحي براي استحاله ناقص بينيتي باشد. مناطق آستنیتي داراي غلظت پائين Siوبالاي کربن،e.gدرميان گرافيتهاي کروي،استحاله تبديل آستنیت به فريت بينيتي درمدت زمان کوتاه آستمپر کردن انجام پذير نيست ومارتنزيت آشکار مي گردد.سرد شدن هم نمي تواند مطابق آستمپردردماي اتاق جلو گيري کند.با قدري افزايش زمان آستمپر کردن مقدارآستنیته باقيمانده افزايش مي يابد ودر مدت 2 ساعت به بيشترين مقدار خود مي رسد.رفتار،بعد از 2ساعت مقدار آستنیت باقيمانده کاهش مي يابد،که اين مشخص مرحله 2 درواکنش آستمپر کردن است سپس آستنیت باقيمانده به فريت بينيتي و کاربيد تجزيه مي شود.اين کاهش در دماي Co 400 مشخص تر است وتجزيه آستنیت به فريت وکاربيد.

شکست شناسي:
سطح شکست درنمونه آزمايش ضربه براي 1ساعت درCo300 آستمپرشده شکستي کاملا ترد نشان مي دهد.مقطع شکست نمونه هاي آزمايش ضربه که دردماي Co (300و350و450 ) براي مدت 2ساعت آستمپرشده در Co300يک زمينه نرم و شکست ترد نشان مي دهد.i,e گودي وشکاف شکست پديدار شده درشکل(b4).تنها در نمونه که در Co350 آستمپر شده شکست نرم بطور کامل معلوم شد(شکلc4)بطورکلي شکست درCo400شکست ترد است.

اثر متغيرها آستمپر بر خواص مکانيکي:
تغيیرات2/0%تنش تسليم ،افزايش طول،انرژي شکست نسبت به زمان و درجه حرارتCo(400و300و350) آستمپر کردن در شکل(a-c5)نشان داده شده،استحکام به طور کلي پايدار است.اگر مقدار افزايش بعد از 3 ساعت آستمپر کردن درCo300و350 پديدار شده است(a,b5).

شکل4.تصاوير ميکروسکوپ الکتروني ازآزمايش ضربه نمونه هاي آستمپرشده براي1ساعت در Co300(a)و آستمپرشده براي2ساعت در(b) Co300(c) Co350و(d) Co400
کم بودن مقدار افزايش طول وانرژي شکست به زمان کوتاه آستمپر کردن وابسته است،که علت شکست ترد وجود مارتنزيت در ساختار است.بر خلاف در زمانهاي طولاني ،مارتنزيت از ساختار ناپديد مي گردد،چون مقدار فريت بينيتي وآستنیت باقيمانده افزايش مي يابد،درنتيجه بيشترين مقدارافزايش طول وانرژي شکست را بعد از 2 ساعت آستمپرمي دهد،با افزايش بيشتر زمان،کاهش افزايش طول وانرژي شکست رخ مي دهد.اين کاهش مخصوصادرCo400ظاهرمي گردد.کاهش مقدار افزايش طول وانرژي شکست به کاهش مقدارآستنیت باقيماندهدر مدت زمان طولاني تر آستمپر مربوط مي شود.تغيرات2/0درصدتنش تسليم،,UTSافزايش طول،انرژي شکست بعد از 2ساعت آستمپر در دماهاي مختلف در شکل( a-b6)نشان داده شده.استحکام بالا در دماي پائين آستمپر(شکلa6)وابسته به پيدايش فريت بينيتي سوزني با مقداري مارتنزيت وآستنیت باقيمانده،ساختارظريف فريت بشقابي ومقدار کم آستنیت باقيمانده به استحکام بالا کمک مي کند.هچنين نبايد از ديگر پارامترها غافل شد I,e وپراکندگي شکل کاربيدها ودانسيته بالاي نابجائي واعوجاجات شبکه ناشي از کربن فوق اشباع فريت .با همان اندازه که درجه حرارت آستمپرافزايش مي يابد مارتنزيت در ساختار ناپديد ومقدار آستنیت باقيمانده افزايش مي يابد ،اين تغیير باعث کاهش استحکام مي گردد.

شکل 5.اثرزمان آستمپربر(a)2/0%تنش تسليم (b)UTS (c) انرژي شکست
در دماهاي مختلف​

بيشترين مقدارافزايش طول و انرژي شکست در Co350نشان مي دهد ، اين منطبق با بالاترين مقدار آستنیت باقيمانده است.(شکل 3)بر طبق نتايج بالا حد مطلوب مراحل انجام شده I,eآستمپرکردن درCo350 براي 2 ساعت نتيجه خواص مکانيکي mpa1180UTS،افزايش طول8%،انرژي شکست J106اين خواص از يک ريز ساختار که شامل فريت بينيتي بشقابي وآستنیت باقيمانده که حجمي برابر 22%دارد که به موجب ان مقطع شکست کاملا نرم است.

اثردماي آستمپر بر (a)2/0%تنش تسليم (b)UTS (c) انرژي شکست
بعداز 2ساعت​

به استناد به نتايج قبل يک فرآيند ADI باشرايطي شبيه اين پروسه بدون مس mpa1320UTS،افزايش طول 4/3%،انرژي شکست J90است.آلياژکردن با مس باعث کاهش و بهبود استحکام شکست وافزايش طول مي گردد.

نتيجه گيري:ريزساختار وخواص مکانيکي آلياژچدن داکتيل 45/0مس باوسايلي از قبيل ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني وپراش اشعه ايکس بررسي شدآزمايش کشش وشکست که به آن اشاره شد.ساختار ريختگي چدن بطور برجسته بالاي %80 پرليت با %95کروي شدن گرافيت کروي ،استحکام و افزايش طول وانرژي شکست شديدا وابسته به مقدار فريت بينيتي وآستنیت باقيمانده است.حد مطلوب پروسه براي آستمپرمحققا درCo350به مدت 2ساعت است.ميکرو ساختار شامل فريت بينيتي و آستنیت باقيمانده بود.خواص مکانيکي mpa1180UTS،افزايش طول %8انرژي شکست J106.آلياژکردن با مس افزايش طول وانرژي شکست را بهبود مي بخشد اما استحکامADIراکاهش مي دهد.

http://mhmetall.persianblog.ir/post/23

 

[k.m.r.c]

فرهنگ جان میتونستید مقالات رو متمایز کنید

 

[bi metal]

چدن خاكستري(طراحي قالب ريزي و ريخته گري)

چدن خاكستري(طراحي قالب ريزي و ريخته گري)

چدن خاكستري​

Cast iron ، آلياژهاي آهن ، كربن و سيليكون هستند كه در آن ، كربن بيشتري نسبت به مورد موجود در محلول جامد آستنيت د دماي يوتكتيك ، وجود دارد . در چدن خاكستري، كربنيكه آستنيت از حل پذيري فراتر مي رود به عنوان گرافيت ورقه اي بارش مي يابد. چدن خاكستري معمولاً حاوي 2.5 تا 4 درصد C ، 1 تا 3 درصدSi و مواد اضافي منگنز برحسب ميكروساختار مربوطه ( تا 1. 0 درصد Mn در چدن خاكستري و تا 1.2 درصد در پرليت ) مي باشد. فسفر و سولفور نيز در مقادير اندكي به عنوان ناخالصي هاي مازاد، موجود هستند .
كامپوزيت چدن خاكستري را بايد به گونه اي انتخاب نمود كه سه شرط ساختاري پايه را برطرف كند :
● توزيع و شكل گرافيتي لازمه
● ساختار عاري از كاربيد ( بدون مبرد )
● ماتريكس لازمه
براي چدن متدا ول ، ا لمنت و عناصر ا صلي كامپوزيت شيميايي ، كربن و سيليكون هستند . مقدار بالاي كربن ، مقدار گرافيت يا Fe3C را بالا مي برد . كربن بالا و محتواي سيليكوني ، پتانسيل گرا فيتي كردن آ هن را و قا بليت ريختگي آ نرا ، بالا مي برد .
ا ثر تركيبي كربن و سيليكون روي ساختار را معمولاً با تساوي كربن (CE ) در نظر مي گيرند :
S % ) × 0.4 + (Mn % ) × 0.027 – (P % ) × 33. 0 + (Si % ) × 0.3 + C % = CE)
اگرچه ا فزايش كربن و سيليكون و مقدار آنها ، پتانسيل گرافيتي سازي را بالا مي برد و در نتيجه تمايل تبريد را كاهش مي دهد، ولي ا ستحكام به شكل معكوس ، تحت تاثير قرار مي گيرد . ا ين حا لت ، بدليل ارتقاء فريت و سختي پرليت است .
مقدار منگنز به عنوان تابعي از ماتريكس مطلوب ، تفاوت مي يابد ، معمولاً مي توان آنرا تا 1. 0 در صد براي چدن فريتي و تا 1.2 درصد براي چدن پرليتي ، مشاهده كرد چرا كه منگنز يك ارتقاء دهنده پرلتي قوي است . ا ثر سولفور بايد با اثر منگنز ، بالانس و تعديل شود. بدون وجود منگنز در چدن سولفيد آهن ناخواسته ( FeS ) در مرزدانه ها تشكيل خواهد شد. اگر مقدار ميزان سولفور با منگنز تعادل گرديد ، آ نگاه سولفيد منگنز ( MnS ) تشكيل مي شود كه اثر مخرب ندارد چرا كه درون دانه ها توزيع مي شود. نسبت بهينه و مطلوب بين منگنز و سولفور براي يك ساختار فاقد FeS و ماكزيمم مقدار فريت ، عبا رت ا ست ا ز :
15 . 0 + (S ) × 7 . 1 = (%Mn % )
المنت و عناصر اندك ديگري مثل آلومينيم ، آنتيموا ن ، آرسنيك ، بيسموت ، روي، منيزيم ، سريوم و كلسيم مي توانند به شكل قابل ملاحظه اي مورفولوژي ( رخت شناسي ) گرافيتي و ميكروساختا رهاي ماتريكس را تغيير دهند .
بطور كلي ، عناصر و ا لمنت هاي آ لياژي را مي توان به سه طبقه تقسيم بندي كرد: سيليكون و آ لومينيوم ، پتانسيل گرا فيتي شدن را براي تغيير و تبديل يوتكتوئيد و يوتكتيك افزايش مي دهد و تعداد ذات گرافيت را بالا مي برد . آ نها در ماتريكس يك سري محلول حاوي كلوئيد مي سازند. از آنجا كه آنها نسبت فريت / پرليت را بالا مي برند ، استحكام و سختي را كاهش مي دهند .
نيكل ، مس ، قلع ، پتانسيل گرا فيتي شدن را طي تغيير و تبديل يوتكتيك ، ا فزايش مي دهد ولي آنرا طي تبديل يوتكتوئيد كاهش مي دهد ، بنابرا ين نسبت پرليت / فريت را بالا مي برد . ا ين اثر ثانويه بدليل بازنشستگي پراكنش كربن است . اين ا لمنت ها و عناصر در ماتريكس ، محلول هاي جامد مي سازند آ ز آنجا كه آنها مقدار پرليت را بالا مي برند ،
استحكام و سختي نيز بالا مي رود .
كرم ، موليبدن ، تنگستن و وا ناديوم پتانسيل گرا فيتي سازي در هر مرحله را كاهش مي دهند . بنابرا ين مقدار كاربيد و پرليت را ا فزايش مي دهند . بطور ا صولي آ نها در كاربيد متمركز مي شوند و يك سري كاربيد هاي نوع nc (FeX ) مي سازند ولي محلول جامد aFe را هم آ لياژ مي كنند . تا زما نيكه تشكل كاربد روي ندا ده ا ست ، ا ين عناصر و ا لمنت ها ، ا ستحكام و سختي را افزايش مي دهند . در بالاتر از يك سطح خاص ، هر كدام ا ز اينها جامد شد ن يك ساختار داراي Fe3C ( ساختار مخطط ) را تعيين مي كنند كه داراي ا ستحكام كمتر ولي سختي بالاتر مي باشد .
بطور كلي مي توان اينگونه فرض كرد كه خواص زير چدن خاكستري با افزايش استحكام كششي از كلاس 20 به كلاس 60 افزايش مي يابد :
● تمام استحكام ها ، شامل استحكام در دماي بالا رفته
● قابليت ماشيني شدن تا پرداخت كاري ظريف
● مدول كش ساني
● رزيستانس سايش
از سوي ديگر ، خواص ديگر با افزايش استحكام كششي ، كاهش مي يابد به شكلي كه چدن داراي استحكام كم اغلب از چدن استحكام بالا بهتر عمل مي كند . ا لبته زمانيكه اين خواص مهم باشند :
● قابليت ماشيني شدن
● رزيستانس شوك حرارتي
● ظرفيت damping
● قابليت ريخته گري شدن در قطعات نازك
توليد موفقيت آميز يك ريخته گري چدن خاكستري به سيال بودن فلز مذاب و نرخ و ميزان خنك شوندگي بستگي دارد كه تحت تاثير حداقل ضخامت قطعه و تنوع آن ، قرار مي گيرد .
طراحي قالب ريزي و ريخته گري
اغلب برحسب حساسيت قطعه شرح مي دهند . اين امر ، تلاشي است يراي ارتباط دهي خواص در بخشهاي اصلي ريخته گري با ارات تركيبي كامپوزيت و نرخ ميزان خنك شوندگي . تمامي اين فاكتورها به يكديگر مرتبط هستند و مي توان آنها را در يك عنوان كلي مطرح نمود يعني قابليت ريخته شدن كه براي چدن خاكستري مي تواند در يك mold ، حفره داراي نسبت مشخص حجم / مكان و خواص مكانيكي مطابق با نوع آهن ريخته شونده ، توليد شود .
افت هاي حاصل ا ز جريان غلط ، بسته شدن سرد و يا گوشه هاي گرد . اغلب به فقدان سياليت فلزي نسبت مي يابد و ارتباط پيدا مي كند كه قرار ا ست ريخته شود .
شرايط قا لب ، سرعت و ميزان ريختن و ديگر متغييرهاي جرياني برا برو سيال بودن آهن خاكستري صنعتي ، عمدتاً به مقدار و ميزان سوپر حرارت بالاتر از دماي يخ زدن ( مايع ) وا بسته است . با كاهش ميزان كل كربن ، دماهاي مايع ، افزايش مي يابد . و سيال بودن در يك دماي ريختن ، با كاهش مواجه مي شود . سيال بودن را معمولاً به شكل طول جريان در يك قا لب تست سيا ل نوع كروي ، اندازه گيري مي كنند .
اهميت رابطه بين سيا ل بودن ، مقدار كربن و دماي ريختن زماني واضح مي شود كه مشخص گردد درجه بندي در ا ستحكام طبقه ASTM چدن خاكستري تا حد زيادي به تفاوت و ا ختلاف كربن ( 3.60 ~ تا 3.80 در صد براي كلا س 20 ؛ 2.70 ~ تا 2.95 درصد براي كلاس 60 ) وابسته ا ست . بنابراين سيا ل بودن اين چدن ها به معيار حد ماكزيمم دماي ريختن ، ارتباط مي يابد .
ميكروساختار معمولي چدن خاكستري ، ماتريكسي از پرليت با گرافيت فلسي پراكنش يافته كلي مي باشد. شيوه كارخانه مي تواند به گونه اي تنوع داشته باشد كه هسته اي شدن و رشد گرافيت فلسي در ا لگويي انجام گردد كه به تسريع و خواص مورد نظر، بيانجامد. مقدار، اندازه و توزيع گرافيت ها نيز حائز اهمت هستند . خنك شوندگي كه خيلي هم سريع است مي تواند آهن به اصطلاح مبرد شده بسازد كه در آن كربن مازادي به شكل كاربيدهاي بزررگ ، مشاهده مي شود . خنك شوندگي در سرعت و ميزان پايين تر مي تواند چدن خالدار ايجاد كند كه در آن ، كربن به شكل سيماني اوليه ( كاريبد آهن ) و گرافيت ، ظاهر مي شود .
گرافيت ورقه اي يكي از هفت نوع ( شكل يا فرم ) گرافيت شك گرفته در 247 A ASTM است . گرافيت ورقه اي به پنج گروه تقسيم بندي مي شود ( ا لگوها ) كه آنها را با حروف ، نشان مي دهند : از A تا E . اندازه گرافيت با مقايسه يك چارت اندازه ASTM مشخص مي شود كه ظاهرهاي عادي فلس هاي هشت اندازه مختلف را در بزرگنمايي α 100 نشان مي دهد .
گرافيت ورقه اي نوع A ( جهت گيري پراكنده ) براي اكثر مصارف و كاربردها مناسب است . در اندازه هاي حدوسط فلس ، نوع گرافيت فلسي A ، به ديگر انواع در كاربردهاي داراي سايش خاص مثل سيلندرهاي موتورهاي احتراق دروني ، عا لي تر و برتر هستند . گرا فيت ورقه ا ي نوع A ( ا لگوي روزت ) ، خاص خنك شوندگي سريع است . مثل حالت متداول قطعات نازك ( حدود mm 10 ) و در امتداد قعات قطور تر و بعضي مواقع از تلقيح ضعيف ، حاصل مي شوند .
فلس ها ي بزرگ نوع C در چدن و آهن هاي هايپر يوتكتيك فرم مي يابند . اين فلس هاي بزرگ ، رزيستانس و مقاومت به شوك حرارتي را با افزايش هدايت گرنايي و كاهش مدول الاستيك تسهيل و تسريع مي كنند . از سو يدگر ، فلس هاي بزرگ به پرداخت هاي سطحي خوب در قطعات مكانيكي يا استحكام بالا ، يا رزيستانس تماسي خوب ، جوابگويي و هدايت ( رسانايي ) ندارند .
فلس هاي كوچك و با شكل دروني دندريتي داراي جهت گيري در نوع D ، يك پرداخت ماشيني شده ظريفي را با تقليل حفره دار شدن سطح فراهم مي سازد ولي به دست آوردن يك ماتريكس پرليت با ين نوع گرافيت ، مشكل مي باشد . نوع D ممكن است نزديك سطوح خنك شده يا در قطعات نازك شكل گرفته باشد . به شكل متناوب ، اين گرافيت ها با يك ماتريكس فريت ، احاطه شده اند و در قالب ريزي و ريخته گري ، m نقطه نرم را ايجاد مي كنند .
نوع E به شكل درون دندريتي است كه به جاي جهت گيري پراكنده داراي جهت گيري ترجيحي است . نوع E ، عليرغم نوع D مي تواند با ماتريكس پرليت همراه باشد و بنابراين ، يك ريختگري را اجاد مي كند كه خواص سايشي آن به خوبي مورد يك ريختگري حاوي نوع گرافيت A در يك ماتريكس پرلو.يت مي باشد . در واقع كاربردها و مصارف متعددي وجود دارد كه در ان نوع فلس تا زمانيكه به شرايط خواص مكانيكي رسيده باشيم از اهميت بالايي برخور دار نيستند .
چدن خاكستري يكي از قديمي ترين فر آورده هاي ريخته گري فروز است . عليرغم رقابت با مواد جديد تر و ارتقاء انرژي آنها ، چدن خاكستري را هنوز براي آن كاربردها مارفي بكار مي برند كه خواص آن ، ثابت نموده است براي اين كاربرد بسيار مناسب است . چدن خاكستري پس از فولاد نوري پر مصرف ترين ماده فلزي جهت امور مهندسي است . در سال 1967 توليد چدن خاكستري بيش از 14 ميليون تن و يا دو و نيم برابر حجم و مقدار ديگر انواع قالب ريزي و ريخته گري ها تركيبي بود . دلايل متعددي براي معروفيت و كاربرد وسيع آن وجود دارد .
چدن خاكستري داراي خواص متعدد و مطلوبي است كه مواد ديگر ، آنها را ندارند و هنوز در مان ارزان ترين مواد موجود و در دسترس مهندسين مي باشد . ريختگري چدن خاكستري در كاخانه هايي صورت مي گيرد كه سرمايه گذاريهاي خوبي انجام داده اند . هدف از اين متن ، برانگيختن توجه سما به سوي خواص و شاخصه هاي چدن خاكستري ات كه اين ماده را بسيار مفيد كرده است . چدن خاكستري يك از آسانترين قالب ريزيهاي تمام فلزات را در كارخانه دارد و داراي پايين ترين دماي رختن فروس و فلزات است كه ان امر در سيال بودن بالاي آن و قابليت ريختگري به شكل هاي متنوع مشهود است . بدليل حالت خاصي طي مراحل آخر جامد شدن داراي پارگي جامد اندك و يا در بعضي موارد ، فاقد پارگي مايع يه جامد است به گونه اي كه بنظر مي رسد قالب ريزي ، سريعاً به دست مي آيد . براي اكثر مصارف و كاربردها ، چدن خاكستري را در شرايط قطعه خام آن بكار مي برند كه اين كار ، توليد را ساده مي سازد . چدن خاكستري داراي كيفيت ماشيني شدن عالي است و اين حالت سطحي با خواص سايشي عالي فراهم مي كند . رزيستانس چدن خاكستري به خط انداختن و خراشيدگي با ماتريكس مناسب و ساختار گرافيتي خوب ، از مشهوريت و معروفيت بالايي برخور دار است .
ريختگريهاي چدن خاكستري را مي توان در هر پروسه كارخانه اي معين انجام داد . جالب تر اينكه عليرغم اين واقعيت كه چدن خاكستري يك ماده قديم و با مصرف بالا در ساخت و سازهاي مهندسي است ولي متالورژي ماده را تا چند سال اخير ، درستي و دقت ، مشخص نكرده بودند . خواص مكانيكي چدن خاكستري نه تنها با كامپوزيت آن مشخص است بلكه شديداً تحت تاثير شيوه اجراء و كار كارخانه ، خصوص سرعت و ميزان خنك شوندگي در ريختگري ، مي باشد . تمام كربن در چدن خاكستري ، غير از مقدار تركيب شده با آهن براي تشكيل پرلت در ماتريكس به عنوان گرافيت و به شكل فلس هايي با اندازه و شكل متنوع مي اشد . وجود همين فلس هايي شكل گرفته در جامد شدن است كه خواص و شاخصه هاي آهن خاكستري را ايجاد مي كند . در ضمن وجود اين فلس ها خواص مطلوب را به چدن خاكستري مي دهد .
متالوژي چدن خاكستري
مك كنزي در مقاله سال 1944 خود از چدن به عنوان " فولاد به اضافه گرافيت " اشاره كرد . اگرچه تعريف ساده وي هنوز هم بكار مي رود. ولي خواص چدن خاكستري تحت تاثير مقدار گرافيت موجود ، شكل ، اندازه و توزيع گرافيت پوسته اي مي باشد . اگرچه ماتريكس به فولاد شباهت دارد ولي مقدار سيليكون بالا ، به همراه سرعت خنك شوندگي بر مقدار كربن در ماتريكس اثر مي گذارد . چدن خاكستري به دسته اي آلياژهاي سيليكوني كربن بالا متعلق است كه آهن هاي حبه اي و چكش خوار را نيز در برمي گيرد . به استناء منيزيم و ديگر المنت ها و عناصر دانه اي شونده در آهن حبه اي مي توان با وارياسيون هايي در شيوه ذوب و توليد ، هر سه ماده از يك كامپوزيت و تركيب توليد نمود . عليرغم مصرف بالاي چدن خاكستري ، متالوژي آن از سوي كاربران و مصرف كنندگان زيادي دقيقاً شناخته نشده است و حتي بعضاً توليدكنندگان نيز از آن اطلاع دقيقي ندارند . يكي از اولين و كامل ترين مباحث متالوژي چدن خاكستري را مي توان در كتب مربوطه مشاهده كرد . تازه ترين مرور و بررسي متاوژي چدن و تشكيل گرافيت از سوي ويزر و همكارانش ارائه شده است . در اينجا براي جلوگيري از دو گانه شدن اطلاعات فقط حالات ضروري ترمالوژي چدن خاكستري را به بحث مي گذاريم .
تركيبات و كامپوزيت
چدن خاكستري با دامنه وسيعي از تركيبات ، ساخته و توليد مي شود . كارخانجات داراي شراط مشابه ، ممكن است جهت بهره مندي و سود بيشتر و يا صرفه جويي در هزينه مواد خام موجود و ماهيت كلي نوع ريخته گري حاصله در كارخانه خود ، از تركيبات متنوعي استفاده كنند به همين دليل ، آخال تركيبات و مواد شيميايي در مشخصات محصول خريداري شونده جهت قالب ريزي بايد تا حد ممكن بر طرف شود چراكه اين امر نكته مهمي در توليد به شمار مي آيد . دامنه كامپوزيت هايي كه ممكن است در ريخته گري چدن خاكستري مشاهده شود مي تواند اينگونه باشد : منيزيم 2.75 تا 4.00 درصد ؛ منگنز 0.25 تا 1.50 درصد ؛ سولفور 0.02 تا 20. 0 درصد ؛ فسفر 0.02 تا 75. 0 درصد . يك يا چند مورد از عناصر آلياژي زير نيز ممكن است در مقادير مختلفي وجود داشته باشد . موليبدن ، مس ، نيكل ، واناديوم ، تيتانيوم ، قلع ، آنتيمون و كرم . نيتروژن نيزبين 20 تا ppm 92 وجود دارد .
منبع:
http://www.mohandesan1ta.ir/

 

[mani soleimani]

خيلي كامل بود ممنون

 

[mahsa.77]

ازمتن خوبی که اینجا قراردادیدواقعاممنونم.خیلی استفاده کردم

 

[vern]

thank

thank

very goooooood

 

[mahsa.77]

من مقاله درموردریزساختارمس میخوام .لطفاکمکم کنید.اگه ممکنه به ایمیلم بفرستید.خواهش میکنم....

 

[pesare shad]

خیلی عالی بود مطالبتون
منم یه سری مطلب روان و قابل فهم تر پیدا کردم که بد ندیدم اونها رو براتون اینجا ارائه کنم.
امیدوارم که کارا باشه.
در ضمن در پست بعدی ، هر کدوم از کلماتی که به رنگ آبی آورده شده رو اگه انتخاب کنید میتونید اطلاعاتی از اونها رو هم در سایت مربوطه ببینید.
شاد باشید و موفق

 

[pesare shad]

چدن (Cast iron)، آلیاژی از آهن- کربن- سیلیسیم (Fe-C-Si) است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 1/0 درصد) و غالبا عناصرآلیاژی (بیشتر از 1/0 درصد) بوده و به صورت حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی بهکار برده می‌شود.​

دید کلی

با وجود کاهش قابل توجه در تولید چدن‌ها در طول دهه گذشته، چدن‌هابه عنوان مهمترین آلیاژهای ریختگی مورد توجه بوده‌اند. محبوبیت ریشه ای چدن‌ها درریخته گری اشکال پیچیده با هزینه‌های پایین تولید، قیمت تمام شده نسبتا پایین ومحدوده وسیع خصوصیاتی که قابل دسترسی توسط کنترل دقیق ترکیب و سرعت خنک کردن بدونتغییرات بنیانی و اساسی در روش‌های تولید، است. ​

چدن خام

آهن، اغلب از کانه های اکسیدیا کربنات کهگوگرد،آرسنیک وغیره از آنها زدوده شده باشد با برشته کردن در هوا، و کاهش باکربن تهیهمی‌شود. کانه آهن با کک وکربناتکلسیم آمیخته شده و در یک کوره بلند که دمای بیشینه آن 1300 درجه سانتیگراداست، گرم می‌شود و ناخالصیهای عمده اسیدی به کمک سرباره (کلسیم سیلیکات، آلومینات وغیره) خنثی می‌شود و توده فلزات مذاب به صورت چدن خام به بیرون جریان می‌یابدچدن خامشامل 2 الی 4 درصد کربن و اندکی گوگرد، فسفر و سیلسیم است. چدن مذابرا به صورت خام یا پس از افزودن فلزهای آلیاژ دهنده، برای بهبود خواص چدن، درقالبهایی از ماسه یا فلز و بر حسب نوع مصرف، آنها را به صورت اشکال مختلف درمی‌آورند. ​

آلیاژهای چدن

فلزهای آلیاژ دهنده برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه بهآن افزوده می‌شوند. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایداراست به کار می‌روند و حتی ممکن است در مواردی نیز، مثلا ساخت میل لنگ، جانشینفولاد شوند. درهر حال، با دارا بودن مزایایی از قبیل: از قیمت تمام شده تولید پایین توام با قابلیتریخته گری، استحکام، قابلیت ماشین کاری، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاوم دربرابر خوردگی، انتقال حرارت و جذب ارتعاش در این آلیاژ آن را از سایر آلیاژهایریختگی آهنی متمایز ساخته است. ​

انواع ساختارهای زمینه چدن

اساس خواص مکانیکی چدن به زمینه آن بستگی دارد. به همین دلیل است چدن ها را با عبارت ساختار زمینه آنها برای مثال انواع پرلیتی یافریتی توصیف می‌کنند. مهمترین ساختارهای زمینه چدن عبارتند از: ​

فریت

فریت محلول جامد Fe-C است که به طور قابل ملاحظه‌ای Si و مقادیرکمتریNi ,Cu ,Mnدر آن حل شده‌اند. فریت نسبتا نرم، چکشخوار، استحکام کم، مقاومت به سایش ضعیف، شکست خوب، ضریب هدایت گرمایی نسبتا خوب وقابلیت ماشینکاری خوبی است. یک زمینه فریتی را می‌توان به طور ریختگی تولید کرد امااغلب با عملیات حرارتی باز پخت (تابکاری) می‌توان به آن دست یافت. ​

پرلیت

مخلوطی از فریت و سمانتیت Fe3C است که توسطواکنش یوتکتیک از آستینیت تشکیل شده و نام پرلیت از ظاهرصدف گونه‌اشمشتقشده است. پرلیت نسبتا سخت و از چقرمگی کمتری برخوردار بوده و ضریب هدایت گرمایی کمو در ضمن از ماشینکاری خوبی برخوردار است. وقتی فاصله بین دانه‌های پرلیت در زمینهکم می‌شود خواص مکانیکی افزایش می‌یابد مقدار کربن پرلیت در فولادهای غیر آلیاژی 0.8 % است در حالی که در چدنها بسته به ترکیب چدن و سرعت خنک شدن متغیر بوده و حتیمی تواند کمتر از 0.5% در چدن های پرسیلسیم باشد. ​

فریت- پرلیت

ساختار مخلوطی است که غالبا برای رسیدن به خصوصیاتی بینابینیاز آنچه که در فوق شرح داده شده به کار گرفته می‌شود. ​

بینیت

این ساختار می‌تواند به صورت ریختگی با افزودن عناصر آلیاژیMoوNiبه مقادیرمعین تولید شود. در ضمن جهت اطمینان بیشتر می‌توان توسط عملیات حرارتی آستمپر نیز بهاین ساختار رسید. این آلیاژ، با توجه به صرفه اقتصادی اخیرا توانسته‌است نقش موثریبویژه در مهندسی خودرو، قطعات دنده ها، قطعات انتقال نیرو داشته باشند. مزایای چدنهای گرافیت کروی آستمپر عبارتند از: استحکام کششی بالا توام با چقرمگی، انعطافپذیری و استحکام خوب، مقاومت به سایش و خراش، ظرفیت بالای جذب صدا و کارکرد، خواصریخته گری خوب، فرم پذیری نزدیک به شکل نهایی حتی در شکل های خیلی پیچیده، قابلیتماشینکاری خوب در حالت ریخته گری و حدود 10% صرفه جویی در وزن در مقایسه با فولاد. ​

آستنیت

برای پایدار نگاه داشتن این فاز در طول عمل خنک شدن یک عنصر آلیاژیبا مقدار زیاد و معینی لازمست. چدن گرافیت ورقه ایوگرافیت کروی آلیاژی(نیکل- سخت) چدن هایی با زمینه آستنیتی و دارای خواص عالی حرارتی ، مقاومت بهخوردگی و نیز غیر مغناطیسی هستند. این زمینه می‌تواند خصوصیات چقرمگی خوب، مقاومتبه خزش، تنش پارگی تا دمای 800 درجه سانتیگراد و یک محدوده گسترده ای از انبساطحرارتی که تابع از Si موجود در چدن است را نشان دهد. ​

انواع چدن

چدن ها به دو گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصدعمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور ومقاصد ویژه از جمله چدن های سفید و آلیاژهای که برای مقاومت در برابر سایش، خوردگیو مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. ​

چدن های عمومی (معمولی):


اینچدن ها جزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و بر اساس شکل گرافیت به انواع زیرتقسیم بندی می‌شوند:

• • چدن گرافیت لایه ای یا چدن خاکستری ورقه‌ای
  • چدن گرافیت مالیبل یا چدن چکش‌خوار
  • چدن گرافیت کروی یا چدن نشکن
  • چدن گرافیت فشرده یا کرمی شکل

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص:

این چدن ها با آلیاژهای چدنی معمولی فرق می‌کنند. میزان عنصر آلیاژی درآنها بیش از 3% بوده و لذا آن را نمی‌توان توسط مواد افزودنی به پاتیل اضافه کرده وبه یک ترکیب پایه استانداردی رساند. این چدن های آلیاژهای به آلیاژهای عاری ازگرافیت و گرافیت‌دار تقسیم بندی می‌شوند و به صورت های مقاوم به خوردگی، دمای بالا،سایش و فرسایش می‌باشند.

• • چدن های بدون گرافیت:
    • چدن سفید پرلیتی: مقاوم به سایش
    • چدن سفید مارتنزیتی (نیکل-سخت): مقاوم به سایش
    • چدن پر کُرُم (33-17 %Cr ): مقاوم به خوردگی، سایش و حرارت
  • چدن های دارای گرافیت:
    • چدن سوزنی: استحکام بالا و مقاوم به سایش
    • آستنیتی: شامل دو نوع نیکروسیلال یعنی نیکل سیلسیم بالا و نیکل مقاوم (Ni-resist) و هر دو مقاوم به حرارت و خوردگی
    • فریتی: شامل دو نوع چدن، پر سیلسیم (15%) مقاوم در برابر خوردگی و چدن 5%سیلسیمدر سیال مقاوم در برابر حرارت

 

[pesare shad]

برخی از کاربردهای چدن‌ها:

• در تولید قطعات ریختگی تحت فشار از جمله شیر فلکه ها، بدنه های پمپ قطعات ماشین آلات که در معرض شوک و خستگی هستند، میل لنگ ها، چرخ دنده ها، غلتک ها، تجهیزات فرایند شیمیایی، مخازن ریختگی تحت فشار و...

• برای خودرو و صنایع وابسته به آن مثلا در ساختمفصل های فرمان، دیسک ترمزها، بازوها، میل لنگ‌ها و چرخ دند‌ه‌ها، صفحه کلاچ‌هاو...

• در راه آهن، کشتیرانی و خدمات سنگین و دیگر جاهایی که نیاز به مقاومت در برابرشوک است مثلا در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها، بدنه موتور، پمپ ها، بست ها و غیره

• قطعات غیر فشاری برای کاربردهای درجه حرارت بالا برای مثال در ساخت قطعات وجعبه های درگیر با آتش، میله های شبکه، قطعات کوره‌ها، قالبهای شمش، قالبهای شیشه،بوته‌های ذوب فلز.

• اگر چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند،چدن‌های نیکل مقاوم و نیکروسیلال و نیکل و کروم بالا به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص به خودشان هستند. مهمترین کاربرد این چدنها در پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ‌ها و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند،قطعات مورد استفاده در سیستم های بخار و جابجایی محلول های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.

 

[Nimitzo]

عمليات حرارتي چدن نشكن (داكتيل)

عمليات حرارتي چدن نشكن (داكتيل)

◄ خلاصه:
مهمترين عمليات حرارتي كه روي چدن نشكن انجام مي شود و هدف از انجام آنها :
عمليات حرارتي كه در دماي پايين براي كاهش يا آزاد كردن تنش هاي داخلي باقي مانده پس از ريخته گري انجام مي شود.
● آنيل كردن
عمليات حرارتي كه براي بهبود انعطاف پذيري و چقرمگي ، كاهش سختي و حذف كاربيدها انجام مي شود.
● نرماله كردن
عمليات حرارتي كه به منظور بهبود استحكام به همراه كمي انعطاف پذيري انجام مي شود.
● سخت كردن و تمپر كردن
عمليات حرارتي كه به منظور افزايش سختي يا بهبود استحكام و بالا بردن نسبت تنش (تنش تسليم) انجام مي شود.
● آستمپر كردن
عمليات حرارتي كه به منظور بدست آمدن ساختاري با استحكام بالا به همراه كمي انعطاف پذيري و مقاومت به سايش عالي انجام مي شود.
● سخت كردن سطحي به وسيله ي القاء ، شعله يا ليزر
عمليات حرارتي كه به منظور مقاوم به سايش ساختن و سخت كردن موضعي سطح انتخاب شده انجام مي شود.
در اين مقاله عمليات آنيلينگ ، نرماله كردن ، آستمپر كردن ، كونچ كردن و تمپر كردن چدن نشكن شرح داده مي شود.

◄ آستنيته كردن چدن نشكن:
هدف معمول آستنيته كردن اين است كه تا حد امكان زمينه ي آستنيتي با مقدار كربن يكسان قبل از پروسه ى حرارتى توليد شود. به عنوان مثال در چدن نشكن هيپريوتكتيك براي آستنيته كردن بايد از دماى بحرانى كمي بالاتر برويم به طورى كه دماى آستنيته در منطقه ى دو فازى ( آستنيت و گرافيت ) باشد. دماى آستنيته كردن به وسيله ى عناصر آلياژى موجود در چدن نشكن تغيير مى كند
با افزايش دماي آستنيته كردن مي توان آستنيت تعادلي حاوى كربن كه در حال تعادل با گرافيت است را افزايش داد. كه اين پارامتر قابل انتخاب است( در زمان محدود). كربن موجود در زمينه ي آستنيتي كنترل دماي آستنيته كردن را مهم ساخته كه اين دما به منظور جلو بردن واكنش به مقدار زيادي به كربن موجود در زمينه ي آستنيتي بستگي دارد ، اين ساختار مخصوصاً براي آستمر كردن ساخته مي شود ، سختي پذيري (قابليت آستمپر كردن ) به ميزان زيادي به كربن موجود در زمينه و در واقع به عناصر الياژي موجود در چدن نشكن بستگي دارد ، ميكرو ساختار اصلي و سطح مقطع قطعه تعيين كننده ي زمان مورد نياز براي آستنيته كردن مي باشند
مراحل بعد از آستنيته كردن هنگامي كه مورد اهميت باشند عبارتند از : آنيل كردن ، نرماله كردن ، كونچ و تمپر كردن و آستمپر كردن

◄ آنيلينگ چدن نشكن :
هنگامي كه حداكثر انعطاف پذيري و قابليت ماشينكاري عالي مورد نياز باشد و استحكام بالا مورد نياز نباشد ، عموماً چدن نشكن آنيل فريتي مي شود. بدين گونه كه ميكروساختار به فريت متحول مي شود و كربن اضافي به صورت مي باشد، اگر ماشينكاري عالي مورد 60-40-18 نوع ASTM كروي رسوب مي كند. اين عمليات حرارتي ساخته ي نياز باشد بايد مقدار منگنز ، فسفر و عناصر آلياژي از قبيل كرم و موليبدن درحد امكان پايين باشد زيرا باعث آهسته كردن پروسه ي آنيل مي شوند.
نحوه ي آنيل كردن توصيه شده براي چدن نشكن آلياژي و چدن نشكن با كاربيد يوتكتيك و بدو ن كاربيد يوتكتيك در پايين شرح داده شده است :
آنيل كامل براي چدن نشكن با 2%-3% سيليسيم و بدون كاربيد يوتكتيك :
گرم كردن تا دماي 870- 900 درجه ي سانتي گراد و نگهدار ي در اين دما به مدت 1 ساعت در ازاي هر اينچ ضخامت ،سپس سرد كردن در كوره با سرعت 55 درجه سانتي گراد در ساعت تا دماي 345 درجه ي سانتي گراد سپس سرد كردن در هوا.
آنيل كامل در صورت وجود كاربيد يوتكتيك :
گرم كردن تا دماي900C-870C و نگهداري در اين دما براي 2 ساعت و بيشتر از اين زمان براي ضاخمت هاي زياد ، سپس سرد كردن در كوره با سرعت 110C/hتا دماي 700Cو نگهداري در اين دما براي 2 ساعت ، سپس سرد كردن در كوره تا دماي 345Cبا سرعت 55C/h ، سپس سرد كردن در هو.
آنيل كردن زير منطقه ي بحراني براي تبديل پرليت به فريت:
گرم كردن قطعات تا دماي705C-720Cونگهداري در اين دما به مدت 1 ساعت در ازاي هر اينچ ضخانت ، سپس سرد كردن در كوره با سرعت55C/h تا دماي 345C و سپس سرد كردن در هو.
وقتي كه در چدن نشكن عناصر آلياژي وجود داشته باشد از سرد كردن سرتاسري قطعه جلوگيري مي شود و كاهش درجه حرارت از نقطه ي بحراني تا400C ادامه مي يابد و سرعت سرد كردن از55C/h كمتر مي باشد.
به هر حال برخي عناصر در شكل كاربيد خود اگر تجزيه ناپذير باشند به شكل كاربيد اوليه كه بسيار سخت است مي باشندكه اين حالت بيشتر در كرم مي باشد ، به عنوان مثال% 0.25 كرم باعث تشكيل كاربيد اوليه ي بين نشيني مي شود كه در اثر عمليات حرارتي تا دماي 925C و نگهداري در مدت2h-20h حتي نيز از بين نمي رود. زمينه ي حاصل از رسوب پرليت ، زمينه ي فريتي با كاربيد مي باشد كه فقط 5% ازياد طول دارد.
نمونه هاي ديگري از عناصر كه به شكل كاربيد در چدن نشكن وجود دارند عبارتند از موليبدن بيشتر از 0.3% و واناديم وتنگستن در مقدير بيش از 0.05%.

◄ سختي پذيري چدن نشكن :
سختي پذيري چدن نشكن يك پارامتر مهم تعيين كننده ي واكنش ثابت آهن براي نرماله كردن ، كونچ كردن و تمپركردن يا آستنيته كردن مي باشد.
سختي پذيري معمولاً به وسيله ي آزمايش جاميني تعيين مي شود ، كه در آن از يك ميله با اندازه ي استاندارد (قطر 1 اينچ و ارتفاع 4 اينچ) استفاده مي شود كه آن را آستنيته مي كنند سپس يك سر آن را به وسيله ي آب سرد مي كنند ، نوسان در سرعت سرد كردن باعث بي ثباتي (متفاوت بودن) در ميكروساختار مي شود كه سختي آنها تغيير مي كند سپس آنها را تعيين و ثبت مي كنند.
زمينه ي با كربن بالا باعث بالا رفتن دماي آستنيته كردن و در نتيجه ي آن باعث افزايش سختي پذيري مي شود (منحني جاميني فاصله ي زيادي تا پايان سرد كردن پيدا مي كند ) و همچنين قطعه حداكثر سختي بالاتري پيدا مي كند.
هدف از اضافه كردن عناصر آلياژي به چدن نشكن افزايش سختي پذيري است ، منگنز و موليبدن برحسب وزن اضافه شده به چدن نشكن نسبت به مس و نيكل عناصر بسيار موثري در افزايش سختي هستند.
در هر حال همانند فولاد افزودن تركيب نيكل - موليبدن يا مس - موليبدن يا مس - نيكل - منگنز نسبت به اينكه اين عناصر را به صورت جداگانه به چدن اضافه كنيم ، تاثير بيشتري خواهند داشت.
بنابراين براي ريخته گري مقاطع زياد كه نياز به سختي و آستمر زياد دارند معمولاً از تركيب ان عنصر استفاده مي كنند. سيليسيم صرف نظر از تاثيري كه روي زمينه ي حاوي كربن دارد تاثير زيادي روي سختي پذيري ندارد.

◄ نرماله كردن چدن نشكن :
نرماله كردن (سرد كردن در هوا در جريان آستنيته كردن) به طور قابل توجهي مي تواند باعث بهبود استحكام كششي شود.و امكان استفاده در ساخت چدن نشكن ASTM نوع 30-70-100 وجود دارد.
ميكروساختار حاصل از نرماله كردن به تركيب شيميايي چدن و سرعت سرد كردن بستگي دارد سختي تحميل شده به
وسيله ي تركيب شيميايي قطعه به موقعيت منطقه ي زمان - دماي دياگرام CCT بستگي دارد.
سرعت سرد كردن به حجم قطعه ي ريختگي بستگي دارد ولي شايد بيشتر تحت تاثير دما و جريان هواي اطراف قطعه ي در حال سرد شدن باشد.
اگر چدن حاوي مقدار زيادي سيليسيم نباشد و دست كم حاوي مقدار مناسبي منگنز(يا بالاتر0.5 %-0.3%) باشد به طور كلي نرماله كردن ، ساختار پرليت ظريف توليد خواهد كرد. قطعات سنگين در صورتي كه نياز به نرماله شدن داشته باشند براي بدست آوردن ساختاري كاملاً پرليتي و سختي پذيري بيشتر بعداز نرماله كردن حاوي عناصر الياژي از قبيل موليبدن و نيكل و منگنز اضافي هستند. قطعا ت سبك چدن هاي آلياژي ممكن است بعد از نرماله كردن حاوي ساختارمارتنزيتي يا بينيتي باشند
دماي نرماله كردن معمولاً بين870C-940C مي باشد و زمان استاندارد نگهداري 1h براي هر اينچ ضخامت و نگهداري به مدت 1h به عنوان حداقل در اين دما كافي است.براي چدن هاي حاوي عناصر آلياژي به دليل كاهش نفوذ كربن در آستنيت زمان بيشتري نياز است به عنوان مثال قلع و آنتيموان براي گرافيت هاي كروي ، به طور موثري از حل شدن كربن در زمينه ي حاوي گرافيت كروي جلوگيري مي كنند.
گاهي اوقات بعد از نرماله كردن ، قطعات را به منظور دست يافتن به سختي مورد نظر و حذف تنش هاي باقي مانده در اثر تفاوت سرعت سرد كردن در قسمتهاي مختلف قطعه به دليل اختلاف اندازه ي مقطع، قطعه ي ريختگي را تمپرمي كنند.
تمپر كردن قطعات بعد از نرماله كردن براي دستيابي به چقرمگي بالا و مقاومت به ضربه مي باشد. تاثير تمپر كردن در سختي و استحكام كششي به تركيب شيميايي چدن و ميزان سختي بدست آمده از نرماله كردن بستگي دارد.
تمپر كردن شامل حرارت دادن مجدد تا دماي425C-650C و نگهداري در اين دما به مدت1h براي هر اينچ ضخامت از مقطع مي باشد. اين دما براي دستيابي به مشخصات گوناگون در مدت بالاي رنج معمول، متفاوت مي باشد.

 

[Nimitzo]

عمليات حرارتي چدن نشكن (داكتيل) (ادامه)

عمليات حرارتي چدن نشكن (داكتيل) (ادامه)

◄ كونچ و تمپر كردن چدن داكتيل :
قطعا ت تجاري قبل از كونچ و تمپركردن معمولاً در دمايي بين845C-925C آستنيته مي شوند.براي به حداقل رساندن تنش و جلوگيري از ترك خوردن قطعه براي كونچ متوسط روغن ترجيحاً از روغن استفاده ميشود ولي براي قطعات با اشكال ساده از آب يا آب نمك استفاده مي شود و قطعا ت پيچيده را به منظور جلوگيري از ترك خوردن در حين كونچ، در روغن پيش گرم شده تا دماي 80C-100Cكونچ مي كنند.
تاثيركونچ كردن درآب مكعبي ازجنس چدن نشكن كه تا دماي آستنيته گرم شده بود بدست آمدن سختي بالايي(55-75HRC) بوده است. دماي آستنيته كردن دراين مكعب بين 845C-870C بوده است. در دمايي بالاتر از 870C مقدار زمينه ي حاوي كربن (آستنيت) بيشتري بدست خواهد آمد به همين دليل مقدار آستنيت بيشتري(پس از كونچ كردن) حفظ خواهد شد كه در نتيجه ي اين امر سختي كاهش پيدا مي كند.
قطعا ت بعد از كونچ شدن بايد تمپر شوند تا تنش حاصل از كونچ شدن آزاد گردد. سختي حاصله بعد از تمپر كردن به
عناصر آلياژي موجود ، دماي تمپر كردن و به همان اندازه زمان تمپر كردن بستگي دارد. تمپر كردن در دماي 450C - 600C باعث كاهش سختي مي شود كه ميزان آن به عناصر آلياژي موجود،سختي اوليه وزمان تمپر بستگي دارد. سختي ويكرز چدن نشكن كونچ شده به وسيله ي دما و زمان تمپر كردن تغيير مي كند.
تمپر كردن چدن نشكن از يك فرآيند دو مرحله اي تشكيل مي شود. مرحله ي اول همانند فرآيند فولادها رسوب دادن كاربيدها است. مرحله ي دوم (معمولاً به وسيله ي كاهش سختي در زمان طولاني تر مشخص مي شود) جوانه زني و رشد گرافيت ثانويه كه حاصل از مصرف شدن كاربيدها مي باشد. كاهش سختي به همراه تشكيل گرافيت ثانويه همانند كاهش استحكام كششي و به همان اندازه كاهش استحكام خستگي مي باشد. هر آلياژي با در صد مشخص (عناصر) داري درجه حرارت تمپر مفيد خواهد بود.

◄ آستمپر كردن چدن نشكن:
هنگامي كه استحكام مناسب به همراه انعطاف پذيري مورد نظر باشد، عمليات حرارتي كننده اجازه مي دهد ساختار آستمپر شده از آستنيت و فريت توليد گردد. زمينه ي آستمپر شده باعث بهبود قابل توجه استحكام كششي و انعطاف پذيري مي شود كه در هر نوع چدن داكتيل ممكن مي باشد. براي بدست آوردن آن خواص مطلوب نياز است كه به اندازه ي سطح مقطع ، زمان و درجه حرارت داده شده به قطعه در خلال آستنيته و آستمپركردن دقت و توجه كافي شود.

◄ اندازه سطح مقطع و عناصر آلياژي :
با افزايش سطح مقطع سرعت كاهش درجه حرارت بين دماي آستنيته و دماي آستمپر كردن تغيير مي كند. آستمپر كردن يا شامل كونچ كردن در روغن داغ 240C ، كونچ كردن به وسيله ي جريان نيتريت / نيترات،كونچ كردن توسط جريان هوا (فقط براي قطعات نازك يا قسمت هاي كوچك) و براي نوع ابزار كونچ كردن در حمام سرب.
به منظور جلوگيري از واكنش محصولات در درجه حرارت بالا (مثل پرليت در مقاطع ضخيم) بايد آنها را در حمام نمك كونچ كرد. سختي به وسيله ي كونچ كردن در آب يا افزودن عناصر آلياژي (مثل مس ، نيكل ، منگنز ، يا موليبدن ) كه باعث تسهيل سختي پذيري پرليت مي شوند. اين نكته مهم است مه بدانيم عناصر فوق باعث به وجود آمدن جدايش در هنگام انجماد مي شوند كه اين امر براي قابليت آستمپر شدن و در نتيجه ي آن براي خواص مكانيكي مضر خواهد بود. انعطاف پذيري و مقاومت به ضربه پارامترهايي هستند كه شديداً تحت تاثير قرار مي گيرند.
منگنز و موليبدن بيشترين تاثير را در سختي پذيري پرليت دارند اما به منظور افزايش آهن يا تعديل كاربيدها هميشه موجب سگرگاسيون و سرد شدن ناحيه ي بين سلولي در قطعه مي شوند. در صورتيكه مس و نيكلبه همان اندازه تاثيري در سختي
پذيري ندارند ولي باعث جدا شدن گرافيت كروي در زمينه ميشوند و از به وجود آمدن كاربيدهاي مضرجلوگيري مي كنند. تركيبي از اين عناصر به اندازه ي مساوي به دليل تاثير آنها در سختي پذيري به قطعه افزوده مي شود.

◄ دما و زمان آستنيته كردن :
معمولاً شكل شماتيك دياگرام نشان مي دهد كه با افزايش دماي استنيته كردن ، زمينه ي حاوي كربن (آستنيت) نيز افزايش مي يابد. زمينه ي فعلي حاوي كربن ، به شكل مخلوط شدن عناصر موجود در زمينه ، مقدار آنها و موقعيت آنها در زمينه بستگي دارد (سگرگاسيون).
مهمترين عامل تعيين كننده در زمينه ي حاوي كربن در چدن داكتيل سيليسيم موجود در آن است ، با افزايش سيليسيم براي دماي آستنيته ي معيين مقدار كربن موجود در زمينه كاهش مي يابد. دماي آستنيته بين845C-925C معمولاً مناسب است و زمان آستنيته كردن براي كربن گيري مجدد تمام زمينه تقريباً 2 ساعت كافي مي باشد.
دماي استنيته كردن كاملاً تحت تاثير مقدار كربن موجود در زمينه مي باشد كه اثر مهم آن در سختي پذيري مي باشد. دماي آستنيته ي بالا و مقدار كربن بالا باعث افزايش سختي پذيري مي شود. كه باعث كاهش سرعت دگرگوني آستنيت همدما مي شود.

◄ زمان و دماي آستپمر كردن :
دماي آستمپر كردن اولين پارامتر تعيين كننده ي ميكروساختار نهايي در قطعه و در نتيجه ي آن سختي و استحكام محصول آستمر شده است. با افزايش دماي آستمپر كردن ، سختي و مقاومت به ضربه ي متفاوتي خواهيم داشت.
دستيابي به حداكثر انعطاف پذيري در دماي معيين آستمپر كردن ، تابع حساس زمان مي باشد. افزايش اوليه ي ازياد طول نسبي در مرحله ي (1) رخ مي دهد و پيشرفت ازياد طول نسبي در مرحله ي نهايي اتفاق مي افتد كه در آن نقطه ي شكست
آستنيت حداكثر مي باشد. آستمپر كردن مجدد فقط به منظور كاهش انعطاف پذيري در مرحله ي (2)واكنش كه در نتيجه ي تجزيه ي ساختار به تعادل بينيت مي باشد. زمان آستمپر كردن از 4-1 ساعت متفاوت مي باشد

 

[famfam666]

با سلام .
مهندس ممنون ميشم اگر مقالاتي در مورد كوره هاي پاتيلي و قوس الكتريكي در اختيار ما قرار بدين