پروژه رشته مواد در مورد ساختارهای میكروسكوپی قطعات ریختگی – قسمت چهارم

ساختار داخلی:

در شكل 121 ساختار میكروسكپی یك نمونه از چدنی كه نیتروژن محتوی ان افزایش پیدا كرده مشاهده می شود:

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن   سیلیسیم   منگنز   گوگرد   فسفر   نیتروژن   كربن معادل

3.6         1.7          0.7       0.05       0.15     0.008        

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

فسفر در چدن خاكستری:

چدن های خاكستری مشابه چدن هایی كه شرح داده شد ممكن است محتوی بیش از 0.5% فسفر باشد كه معمولا” چنین چدن های فسفردار كمتر مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش فسفر باعث افزایش بیش از حد سختی گردیده و در بیشتر موارد استحكام بیشتر از حد انتظار بوجود میآید.

ساختار داخلی:

در صورتیكه مقدار فسفر از 0.15% بیشتر باشد یك تركیب یوتكتیكی در مناطق بین دندریتی و بین سلولی ساختار میكروسكپی ظاهر می شود.شكلهای 122 و 123 ساختار میكروسكپی اچ شده از یك چدن خاكستری فسفر داررا نشان می دهد كه حاوی گرافیت های ورقه ای و بدون جهت در زمینه ای از پرلیت فاز یوتكتیكی فسفید بصورت گوشه دار است و نا خالصی های سولفور منگنز كه به صورت گوشه دار و خاكستری رنگ است در دو نقطه در شكل 123 مشاهده میشود.شكل 124 فسفر اهن را كه با محلول اپی پرسولفات امونیوم اچ شده است نشان می دهد. در این ساختار میكروسكپی فاز یوتكتیكی فسفید بطور كاملا” واقعی بصورت شبكه ای بین سلولی توزیع شده و نسبت به بقیه ساختار بمیزان كمتری اچ گردیده است.

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن     سیلیسیم     منگنز     گوگرد     فسفر     كربن معادل

3.2           2.3           0.5           0.1       1-0.5         4.25

تركیب یوتكتیكی سه تائی فسفید در چدن:

فسفر در تركیب یوتكتیكی بصورت فسفید اهن است كه ساختار تركیبی ان تغییر می كند.یوتكتیك سه تائی فسفید مخلوطی از سه فاز است كه عبارتند از:فسفید اهن – كاربید اهن و فریت كه فاز استنیت نیز غنی از اهن است حین انجماد و سرد شدن تبدیل به فریت می گردد. یوتكتیك سه تائی فسفید اغلب در چدنها با سیلیسیم كم است یا حاوی عناصر كاربیدزا از قبیل كرم – منگنز و در چدنهای دارای سیلیسیم نسبتا” كم و مقاطع ریخته گری كوچكتر ایجاد می شود بطوری كه در شكل های 125 تا 127 مشاهده می گردد. اجزا یوتكتیك سه تائی فسفید با روش های مناسب اچ ظاهر می شود. محلول های قلیایی پیكراتسدیم كاربید اهن را سیاه رنگ كرده و بر روی فازهای فریت و فسفید اهن اثری ندارد.در شكل 126 اچ و ظاهرگشتن سه جز مورد نظر در یوتكتیك مذبور با محلول قلیا یی پیكرات سدیم نشان داده شده است.

چدن مقاوم در برابر حرارت:

این نوع چدن در برابر حرارت مقاوم بوده و حاوی 6-5% عنصر سیلیسیم و مقادیری تیتانیم است.ریخته گری چدن مورد نظر با فوق گداز مناسبی انجام می گیرد و ساختار میكروسكپی ان دارای گرافیت ظریف ورقه ای و گرافیت های فوق تبرید شده و زمینه ای صد در صد فریتی است.              

ساختار:

ساختار سطح میكروسكپی یك نمونه از چدن (Stlal) 20 میلی متر كه در قالب های ماسه ای ریخته گری شده است در شكل 130 مشاهده می شود.بمنظور ایجاد گرافیت های ورقه ای و گرافیت فوق تبرید شده دمای ذوب قبل از ریخته گری در داخل قالب تا حرارت 1600 درجه سانتیگراد فوق گداز بالاتر برده می شود زمینه این نمونه صد در صد فریتی می باشد.

چدن های آلیاژی با ساختار وزنی شكل:

چدن های خاكستری كه در شرایط ریخته گری زمینه بینایتی هستند به چدن های آلیاژی با ساختار سوزنی شكل معروف هستند.این نوع چدنها محتوی عناصر مولیبدن-نیكل و در برخی موارد مس هستند كه عهده دار وظایف سنگین حین كار بوده و استحكام و خواص مهم دیگری مانند خستگی و مقاومت در برابر سایش از ویژگی های آنهاست.عناصر آلیاژی سیلیسیم- نیكل و مولیبدن در این چدنها دارای مقادیر بحرانی بوده و نسبت به سطح قطعه ریخته گری متغییر است و از طرف دیگر بعلت تركیب پیچیده ای كه مولیبدن و فسفر ایجاد می كند و در نتیجه باعث جلوگیری از ایجاد و گسترش كامل ساختار سوزنی شكل در قطعه می گردد.بایستی مقدار فسفر در حد بسیار كمی نگه داشته شود.ایجاد سهختار بینایتی در آلیاژها بوده و برخی موارد حتی بدون اضافه كردن عناصر آلیاژی خاص توسط عملیات حرارتی استمپرینگ در سطوح مقاطع ریختگی نازك امكان پذیر است.  

ساختار:

قطعه ریخته گری شده از این آلیاژ بشكل میله ای و به قطر 30 میلی متر در قالب مهسه ای است.ساختار میكروسكپی نمونه ای از قطعه ریخته گری شده در فوق دارای یك ساختار سوزنی شكل همراه با مقادیر جزئی پرلیت و كاربیدها در زمینه نمونه حاوی گرافیت های ورقه ای متوسط است.شكل 131 فلزات اهنی در مواردی كه دارای ساختار سوزنی شكل باشند اصولا” بكونه ای ناهمگن وغیریكنواخت اچ می شوند.  

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن     سیلیسیم     منگنز     گوگرد     فسفر     نیكل       مولیبدن

3.2-2.7   2.5-2.2     1-0.5           0.1         0.08     2.5-2.2    0.9-0.7

چدن خاكستری با ساختار مارتنزیتی:

با استفاده از عناصر آلیاژی می توان سختی و مقاومت به سایش را با یك ساختار مارتنزیتی افزایش داد.شكل 132 ساختار میكروسكپی نمونه ای از یك قطعهمیله ای شكل به قطر 30 میلی متر را كه در قالب ماسه ای ریخته گری شده است را نشان می دهد كه عنصر آلیاژكننده ان نیكل بوده و ساختاری شامل زمینه ای كاملا” مارتنزیتی با مقادیر جزئی از فاز استنیت باقی مانده و به رنگ روشن میباشد.

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن       سیلیسیم       منگنز       گوگرد       فسفر         نیكل

3.3-2       1.4-1        1-0.5         تا 0.1       تا 0.08     5.2-4.8

عملیات حرارتی چدن های خاكستری:

اصول عملیات حرارتی كه برای چدنهای خاكستری مورد استفاده قرار می گیرد شامل

الف) عملیات حرارتی تابكاری بمنظور نرم و بهتر كردن قابلیت تراشكاری قبل از عملیات سخت كردن.

ب) اصلاح و بهبود استحكام سختی و مقاومت سایشی از طریق عملیات حرارتی و باز پخت كردن چدن ها.

ساختار داخلی:

شكل 133 ساختار میكروسكپی یك چدن محتوی فسفر را كه در یك مقعط نازك ریخته گری شده است را نشان می دهد.این نمونه قبل از لعاب دادن در حرارت 850 تا 950 درجه سانتیگراد تابكاری سپس به ارامی سرد شده است. ساختار میكروسكپی در این چدن حاوی گرافیت ظریف از نوع Roestte با شبكه ای از فسفید یوتكتیكی در یك زمینه كاملا” فریتی است.

در شكل 134 ساختار سطح میكروسكپی انیل شده از یك چدن خاكستری مشاهده می گردد كه حاوی گرافیت های ورقه ای نسبتا” متوسط در یك زمینه فریتی است.

در شكل 135 ساختار ریخته گری شده میكروسكپی گرافیت های ورقه ای در زمینه ای از مارتنزیت باز پخت شده و نیز شامل فسفید یوتكتیكی در برخی مناطق است و به دلیل جدایش اچ شده در زمینه چدن بطور غیر یكنواخت صورت می گیرد.

این نوع چدن بطور معمولی برای تولید چرخ دنده ها مورد استفاده قرار می گیرد.

چدن سفید:

تمام كربن یوتكتیكی در چدنهای غیر آلیاژی قطعاتی كه در حین انجماد در قالب های ماسه ای دارای ضخامت های نازك و متوسطی بوده و حاوی مقدار سیلیسیم كمتری باشند بدون استفاده از تلقیح مواد جوانه زا به كاربید اهن تبدیل می گردد.

چنین چدنهایی دارای مقاطع شكست سفید بوده و به چدنهای سفید موسوم هستند.این نوع چدنها بصورت غیر آلیاژی و همراه مقادیر قابل توجهی از عناصر كاربید زا مانند كرم یا وانادیم مورد استفاده قرار می گیرند.مقاومت در برابر سائیدگی و سایش و چدنهای سفید دلیل اصلی استفاده از این نوع چدنها در صنعت محسوب می گردد و چدنهای مالیبل نیز جز همین چدنها میباشد.

ساختار داخلی:

در شكل های 136 و 137 ساختار میكروسكپی دو نوع غیرآلیاژی مشاهده می شود كه بدلیل اختلاف در تركیب شیمیایی دارای ساختارهای متفاوتی هستند.

در شكل 136 یك چدن سفید پركربن كه برای تولید چدن مالیبل مغز سفید مورد استفاده قرار می گیرد و دارای ساختار یوتكتیكی لدبوریت شامل كاربید اهن در زمینه پرلیت است نشان داده شده است.

در شكل 137 یك چدن كم كربن كه در ساخت و تولید چدن مالیبل مغز سیاه استفاده می گردد و حاوی كاربیدهای صفحه ای در زمینه ای از پرلیت و نیز مقادیری كاربیدهای سوزنی شكل بیش از یوتكتوئیدی است مشاهده میگردد.چدن سفید یا ساختار مشابه شكل 137 دارای استحكام بیشتری نسبت به چدنی با ساختار میكروسكپی شبیه بشكل 136 است.

چدن مختلط:

در صورتی كه تركیب شیمیایی چدنی كه در یك قالب ماسه ای ریخته گری می گردد در حدود وسط یك چدن خاكستری و چدن سفید قرار گیرد و دارای ساختاری مخلوط از گرافیت و كاربید اهن خواهد بود كه به چدن مخلوط مشهور است.این نوع چدن دارای سطح شكست مخلوط از سفید و خاكستری بوده و در بسیاری از موارد بعنوان یك چدن مقاوم در مقابل سا یش نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

نمونه تركیب شیمیایی :

كربن       سیلیسیم       منگنز       گوگرد       فسفر

3.2-3       1.4-1.2         1-0.5         1-0.5         0.15

چدن خاكستری با زمینه استنیتی:

بمنظور پآیدار كردن فاز استنیت در زمینه چدنهای خاكستری در حرارت متعارفی از عناصر نیكل – مس و منگنز استفاده می شود كه مقدار عناصر آلیاژی مورد نظر بر اساس سطح قطعه ریخته گری برآورد می گردد.چدنهای خاكستری با زمینه استنیتی اغلب همراه با مقادیر عنصر كرم نیز هستند كه باعث ایجاد كاربید كرمدر ساختار داخلی ان می گردد.

نمونه تركیب شیمیایی:

                     كربن       سیلیسیم       منگنز       نیكل       كرم         مس

شكل146:     3-2.6         2.8-1         1.5-1       22-18         2             7

شكل147:     3-2.6         2.8-1         1.5-1       22-18         3             7

میكروسیلان:

این نوع چدن در مقابل حرارت و خوردگی مقاوم بوده و حاوی عناصر آلیاژی نیكل – سیلیسیم و كرم میباشد.

ساختار میكروسكپی این چدن كه در شكل 148 مشاهده می شود حاوی گرافیت های فوق تبرید نوع D و مقدار كمی كاربید یوتكتیكی در زمینه ای كاملا” استنیتی است.همچنین میزان عنصر كرم در این چدن برابر 1.8% میباشد كه با ازدیاد ان بقدار كاربیدها نیز اضافه میشود.

نمونه تركیب شیمیایی:

       كربن           سیلیسیم           منگنز            نیكل           كرم

1.6-1.2           5.5-4.5           1.5-1           22-18         4.5-1.8

چدن غیر مغناطیستی:

چدن مورد نظر حاوی عناصر آلیاژی نیكل و منگنز بوده و ضونا” یك چدن آلیاژی غیر مغناطیستس میباشد.

ساختار میكروسكپی:

در شكل 149 ساختار میكروسكپی این نوع چدن كه حاوی گرافیت های ورقه ای بدون جهت و مقادیری كاربید در یك زمینه كاملا” استنیتی است مشاهده می گردد.

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن               سیلیسیم               منگنز               نیكل

3                         2                       6.5                13-10

موارد كاربرد:

تجهیزات الكتریكی از قبیل رینگها و حفاظ الترناتورها و دریچه های مقاومتی و …

چدن مالیبل:

اصولا” چدنهای مالیبل چدنهای قبل از یوتكتیكی كم آلیاژی یا غیر آلیاژی هستند كه بمنظور ایجاد گرافیت های كروی و فشرده در آنها و نیز دسترسی به مجموعه ای از استحكام و نرمی تحت عملیات حرارتی و تابكاری قرار می گیرند. قطعات چدن مالیبل ابتدا بصورت چدن سفید ریخته گری می شوند بدین معنی كه تمام كربن در این چدن در شرایط سیاه تاب بشكل تركیبی بوده و سپس در مرحله عملیات حرارتی تا حرارت دادن تا منطقه استنیتی تشكیل می شود و بالاخره ادامه تابكاری و استفاده از یك عملیات حرارتی مناسب همچنین سرعت سرد كردن و با استفاده از یك مرحله توقف یا بدون استفاده از ان میتوان ساختار زمینه چدن را از فریتی كامل تا یك ساختار پرلیتی تغییر داد.ساختار زمینه قطعات را میتوان با سرد كردن سریع آنها در اخرین مرحله بازپخت كردن تغییر داد و خواص مطلوب را در این نوع چدنها بدست آورد.

چدن مالیبل سیاه تاب:

بهمان ترتیب كه در شكل 150 نشان داده شده است ساختار چدن مالیبل در شرایط سیاه تاب شامل كاربیدهای یوتكتیكی در زمینه ای از پرلیت است.

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن           سیلیسیم           منگنز           گوگرد           فسفر

2.57               1.48                 0.43               0.14               0.05

تابكاری ناقص در چدن مالیبل:

در مرحله اول عملیات حرارتی كه كاربیدها در زمینه استنیتی حل می شوند كربن برفكی نیز جوانه زایی رشد می كند.شكل 151 ساختار میكروسكپی چدنی را كه قبل از كامل شدن مرحله اول عملیات حرارتی بطور ارام سرد شده است را نشان می دهد.این چدن حاوی ذرات گرافیت و مقادیری از كاربیدها حل شده در زمینه ای از پرلیت است.این شكل روند ایجاد كربن برفكی را به وضوح نشان می دهد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل با فرمت ورد

Leave a comment