سایت دانلود

تحقیق ها مقاله ها و پایان نامه ها
مواد - متالوژی

پروژه رشته مواد در مورد ساختارهاي ميكروسكوپي قطعات ريختگي – قسمت دوم

ساختار ماكروسكپي فولاد ريختگي:

با در نظر گرفتن عناصر محلول در مذاب فلز و آلياژ و اندازه شكل و خواص قالب و همچنين درجه حرارت و ريختن مذاب ان ساختارهاي مختلفي پس از انجماد در داخل قالب ايجاد شده بلورها و جامد هاي اوليه كه بلورهاي تبريد شده (chill) نيز گفته مي شود.اندازه هاي بسيار كوچك بر روي ديواره هاي قالبي بوجود آورده و معمولا" بعلت گرماي بيش از حد مذاب و همچنين به مناسبت كم بودن هدايت حرارتي ماسه مجددا" ذوب و در نتيجه بطور عادي مشاهده آنها در قطعات ريخته گري شده امكان پذير نمي گردد.

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

مرحله بعدي در روند انجماد شكل گرفتن بلورهاي بلندي است كه در جهت شيب حرارتي و عمود بر ديوار قالب رشد مي كنند و بدليل شكل هاي مشخصي كه اين بلورها دارند آنها را بلورهاي ستوني مي نامند و داراي اندازه و طول محدودي در فولادهاي كربني ساده و فولادهاي آلياژي هستند اما همين بلورها در فولادهاي پرآلياژ داراي اندازه و طول هاي بزرگتري بوده و تقريبا" در تمامي سطوح قطعه گسترده شده اند.در فولادهاي كربني ساده و فولادهاي كم آلياژي امكان جوانه زني و رشد داشته باشند و منطقه مركزي شش تشكيل خواهند گرديد و همچنين ساختار ماكروسكپي كاملا" از بلورهاي شاخه اي تشكيل گرديده است.

در صورتي كه فولادهاي پرآلياژي حكاري هيچ گونه علامت و نشانه از بلورهاي شاخه اي يا رشد دندريتي در ساختار ماكروسكپي ظاهر نمكنند.حتي در فولادهاي كربني ساده و فولادهاي كم آلياژي نيز ساختار داخلي هميشه بصورت دندريتي نبوده و در بسياري موارد نيز بلورهاي كوچكي شكل مي گيرند كه آنها را بلورهاي هسته اي نيز مي نامند.به همان ترتيبي كه در شكل(241) نشان داده شده است بجز چند بلور هم محور منطقه مركزي تقريبا" بطور كامل از بلورهاي هسته اي تشكيل گرديده است. اما در قطعات كه بطريقه ريخته گري گريز از مركز توليد مي شوند در اصل حرارت از يك جهت و توسط قالب فلزي به خارج هدايت مي گردد و در نتيجه امكان دارد مناطق بصورت تماما" ستوني (242-الف) مخلوطي از ستوني و هم محور(242-ب) يا بطور كامل از بلورهاي هم محور (242-ج) تشكيل شده باشد.

ساختار داخلي و خواص فولادهاي كربني ساده:

آلياژ وآلياژهايي كه در نتيجه اضافه كردن كربن و عناصر آلياژي ديگر به اهن توليد مي گردند ارزش زيادي در صنعت داشته و داراي كاربردو موارد استفاده متنوع و بسيار وسيعي هستند.به همان ترتيبي كه قبلا" نيز اشاره شد تقسيم بندي فولادهاي كربني ساده بر اساس درصد كربن بصورت فولادهاي يوتكتوئيدي با 0.8% كربن و فولادهاي قبل از يوتكتوئيدي با كمتر از 0.8% كربن و ساختار فريت و پرليتي و فولادهاي بعد از يوتكتوئيدي با بيشتر از 0.8% كربن و ساختار ميكروسكپي سمانتيت و پرليت است كه اين فولادها عاري از عناصر آلياژي ديگر بوده و فآيده اصلي آنها در ارزان بودن آنهاست.ضمنا" تقسيم بندي ديگري كه اغلب در اين فولادها مورد استفاده قرار مي گيرد و يك تقسيم بندي نسبتا" عملي تري است بصورت زير انجام مي گيرد:

  • فولادهاي كم كربن :     .... ميزان كربن 0.2 درصد ....
  • فولادها با كربن متوسط: .... ميزان كربن در حدود 0.2 تا 0.5 درصد...
  • فولادهاي پر كربن            .... ميزان كربن بيش از 0.5 درصد....

نمونه اي از موارد كاربرد فولادهاي كربني ساده:

فولادهاي ريخته گري شده كم كربن در عموم قطعات مهندسي ساختمان –كشتي ها-راه اهن و كارهاي ساختماني ديگر و در مواردي كه احتياج به كاري سخت و محكم و قابل اطمينان باشد بسيار مناسب هستند.

همچنين اين فولادها داراي قابليت جوشكاري خوب-نفوذپذيري مغناطيستي زياد و در مواردي كه قطعات بطور سطحي سخت گردند مورد استفاده قرار مم گيرند.

فولادهاي ريخته گري شده با كربن متوسط در قطعات مربوط به راه اهن و صنايع حمل و نقل ديگر ماشين الات و دستگاههاي نورد معادن راه سازي و ساختمان سازي و در مواردي كه سايش در حد متوسطي مورد لزوم باشد بسيار نامناسب هستند.

فولادهاي ريخته گري با كربن زياد (پر كربن) در مواردي از قبيل خم كردن و شكل دادن قطعات-ساخت فولادها- غلطكها-ابزارالات ماشين هاي صنعتي ودر مواردي كه سختي قابل ملاحظه اي در قطعات ريخته گري شده مورد احتياج است-در قطعات با مقاومت در مقابل سائيدگي خوب زياد مورد استفاده قرار مي گيرند.

تاثير ميزان كربن در ساختار ميكروسكپي فولادهاي سياه تاب:

در حالتي كه يك فولاد كربني با ميزان تقريبي كمتر از 0.5 % كربن به ارامي در يك قالب سرد گردد اولين فاز جامدي كه در ان بوجود ميآيد فاز دلتا مي باشد كه با ادامه سرد شدن اين فولاد فاز درشت استنيت از تركيب فاز دلتا و مذاب موجود ايجاد گرديده و به همين ترتيب نيز با كاهش درجه حرارت فاز استنيت به يك ساختار فريتي به شكل ساختار صفحه اي ويدمن اشتاتن تجزيه ميگردد.در اين حال استنيت باقي مانده و در درجه حرارت يوتكتوئيدي به پرليت تغيير حالت داده و در مورد نتيجه پس از انجماد ساختار نهايي فولاد حاوي مزيتي ويدمن اشتاتن به رنگ روشن است كه در مرز دانه هاي استنيت رسوب كرده و بقيه ساختار داخلي فولاد در اين حالت به رنگ تيره از لايه هاي فريت و سمانتيت و پرليت تشكيل مي گردد.

بطور كلي فولاد فوق در شرايط سياه تاب داراي خواص پاييني است و معمولا" براي دسترسي به خواص بهتر در اين نوع فولادها آنها را پس از ريخته گري در داخل يك كوره تا درجه حرارت استنيت حرارت مي دهند كه ميزان درجه حرارت اعمال شده بستگي كاملي به ميزان درصد كربن محتوي فولاد خواهد داشت سپس بمنظور بدست آوردن خواص و ساختار دلخواه قطعات فولادي را با سرعت مناسبي سرد مي كنند.

شكل هاي (243) تا (249) تاثير افزايش كربن را در ساختارهاي ميكروسكپي فولادهاي قبل از يوتكتوئيدي نشان مي دهند.

ساختار سطوح مقاطع ميكروسكپي فولادهاي پس از اچ كردن توسط محلول 2% نايتال مناطق تيره رنگ پرليتي و سفيد رنگ فريتي را كه فريت بشكل ويدمن اشتاتن از دانه هاي استنيتي اصلي تشكيل گرديده است نشان مي دهند.همچنين سرد شدن نسبتا" ارام قطعات در قالب هاي ماسه اي باعث درشت تر شدن لايه هاي پرليتي در ساختار آنها گرديده است بطوري كه در شكل هاي (245)و(249) ملاحظه مي گردد بدليل افزايش مقدار منگنز محتوي فولاد تركيب شيميايي يوتكتوئيدي تغيير كرده و در نتيجه نسبت پرليت و فريت با در نظر گرفتن مقدار عادي و از قبل پيش بيني شده آنها را در دياگرام عادي اهن-كربن افزايش يافته است.شكل (248) ساختار يك منطقه پرليتي را كه حاوي لايه هاي فريت و سمانتيت است در بزرگنمائي بيشتر از 50 برابر نشان مي دهد و نيز ساختار ميكروسكپي از سطح ريخته گري يك فولاد بعد از يوتكتوئيدي با مقدار كربن 1.2 % كه حاوي فازهاي سمانتيت اوليه در مرزدانه هاي استنيتي و جزاير پرليتي است در شكل (250) مشاهده مي گردد.

بافت:.............................................................................................mcmory

اين نوع ساختارهاي ميكروسكپي كه اغلب در فولادهاي ريختگي مشاهده مي گردند در نتيجه عمليات حرارتي و سرد كردن ارام فولاد از درجه حرارت استنيتي ايجاد مي گردد.در شكل هاي (278)و(279) ساختار ميكروسكپي يك فولاد سياه تاب (ماكروسكپي) مشاهده مي گردد.

عمليات حرارتي فولادهاي كم كربن(0.2%)

در شكل هاي (251) تا (258) نمونه ساختارهاي ميكروسكپي يك فولاد كم كربن پس از عمليات حرارتي مختلف مشاهده مي شوند.

نوع عمليات حرارتي                                               سيكل عمليات حرارتي

1) تابكاري                                       بمدت دو ساعت در حرارت 950 درجه سانتيگراد

2) نرمال كردن                                 بمدت دو ساعت در حرارت 950 درجه سانتيگراد

3) كونچ روغن                                 بمدت دو ساعت در حرارت 950 درجه سانتيگراد

4) كونچ در اب                                 بمدت دو ساعت در حرارت 950 درجه سانتيگراد

5) كونچ در روغن و تمپر           الف:بمدت دو ساعت در حرارت 870 درجه سانتيگراد

ب: بمدت يك ساعت در حرارت 650 درجه سانتيگراد

عملا" كونچ كردن قطعات فولادي بدون باز پخت در صنعت مورد استفاده قرار
نمي گيرد.

ساختارهاي ميكروسكپي:                        

شكل251: تابكاري شده- حاوي دانه هاي چند وجهي فريت و پرليت.

شكل252: نرمال شده- توزيع ظريف تر دانه هاي فريت و پرليت.

شكل253: كونچ در روغن شامل فريت هاي ريز و سوزني شكل و پرليت.

شكل254: كونچ در اب شامل بينايت فوقاني-مقداري ساختار مارتنزيتي.

شكل255: كونچ در روغن و باز پخت- فريت بمقدار كمتري بصورت سوزني شكل بوجود امده و پرليت هاي ريز بصورت كروي شكل ايجاد گرديده است.

شكل256: كونچ در اب و بازپخت-شامل مخلوطي از بازپخت-بينايت-مارتنزيت-فريت.

شكل257: كونچ در روغن و باز پخت- مشابه شكل 255.

شكل258: كونچ در اب و باز پخت- مشابه شكل 256.

نمو نه اي از خواص مكانيكي:

                                   تابكاري شده             نرمال شده               كونچ در اب و باز پخت

استحكام كششي                 456                           487                                540

تنش تسليم N/MM) )         258                       289                                 380  

درصد ازدياد طول نسبي       28                           26                                   30

درصد كاهش سطح      50                              45                                   60

عمليات حرارتي فولاد با كربن متوسط:

در شكل هاي(259)تا (266) نمونه ساختارهاي ميكروسكپي يك فولاد با كربن متوسط پس از عمليات حرارتي هاي مختلف مشاهده مي شود:

     نوع عمليات حرارتي                                          سيكل عمليات حرارتي

1) تابكاري كردن                                   بمدت 2 ساعت در حرارت 920 درجه سانتيگراد

2) نرمال كردن :                                     "‌       ‌"         "           "‌‌‌         "       "

3) كونچ در روغن :                                   "       "           "           "         "     "

4) كونچ در اب:                                       "       "         "           "         "     "

5) كونچ در روغن و باز پخت:       الف:         "       "        "           900     "       "

                                                   ب:         "     1 "         "         650     "       "

6) كونچ در اب و باز پخت:         الف:         "     2 "       "           900     "   ‌   "

                                                ب:         "     2"         "           650   "         "

عمليات حرارتي شماره 3 تا 6 عملا" در صنعت انجام مي گيرد.                                      

ساختارهاي ميكروسكپي:

شكل 259: تابكاري شده- حاوي ساختار فريتي و پرليتي.

شكل 260: نرمال شده-توزيع ريزتر فريت و پرليت.

شكل 261: كونچ در روغن شامل ساختار بينايت و پرليت كاملا" ريز.

شكل 262: كونچ در اب- حاوي يك ساختار مارتنزيتي و بينايتي.

شكل 263: كونچ در روغن و بازپخت-بينايت و پرليت.

شكل 264: كونچ در اب و بازپخت – تمپر مارتنزيت و باز پخت بينايت.

شكل 265: كونچ در روغن و باز پخت – مشابه شكل 263.

شكل 266: كونچ در روغن و باز پخت – مشابه شكل 264.

.......... نمونه خواص مكانيكي..........

       تابكاري شده       نرمال شده     كونچ در روغن و بازپخت   كونچ دراب و باز پخت

استحكام   672                 704                         795                               806

تنش تسليم378                 15                           494                               586

%ازدياد

طول نسبي 16                   15                          15                                 14

% كاهش

سطح 25                 24                           28                                   30

عمليات حرارتي فولاد پر كربن(0.64):

در شكل هاي (267) تا (274) نمونه ساختارهاي ميكروسكپي يك فولاد پر كربن و

پس از عمليات حرارتي هاي مختلف مشاهده مي شود:

ساختارهاي ميكروسكپي:

شكل 267: تابكاري شده – ساختار فريتي و پرليتي.

شكل 268: نرمال شده – ساختار فريتي و پرليتي ريز.

شكل 269: كونچ در اب – ساختار مارتنزيتي.

شكل 270: كونچ در اب – مشابه شكل 269.

شكل 271: كونچ در اب وباز پخت- پرليت بازپخت شده- بينايت و مناطقي از فريت.

شكل 272: كونچ در اب و باز پخت – مارتنزيت باز پخت شده.

شكل 273: كونچ در روغن و باز پخت- مشابه ساختار شكل 271.

شكل 274: كونچ در اب و باز پخت – مشابه ساختار شكل 272.

فولاد هاي مقاوم در مقابل حرارت:

فولادهاي مقاوم در مقابل حرارت داراي(13-30 %) كرم بوده و در محيط هاي اكسيد كننده و احيا كننده مقاومت بسيار خوبي از خود نشان ميدهند و به همان صورتي كه در بخش مربوط به فولادهاي محتوي(13%) كرم (4%) نيكل (17%)كرم (0.2%) نيكل نشان داده شد. فولادهايي كه محتوي كرم هستندداراي ساختار مارتنزيتي بوده وكاربرد آنها حداكثر به حرارت تقريبي C 750 محدوديت پيدا ميكند.اما درصورت صورتي كه مقدار كرم در اين فولادها به مقادير بيشتري افزايش يابد باعث ازدياد مقاومت آنها در مقابل اكسيداسيون در درجه حرارت هاي بيشتر مي گردد.بديهي است كه ميزان كربن محتوي فولاد تاثيري زياد بر روي ساختار ميكروسكپي ان دارد بطوري كه نسبت به ميزان كربن حتي در فولادهاي با مقدار 20% كرم مي توان ساختاري بصورت فريتي ايجاد كردو بهمين جهت قطعات ريختهگري شده فولادهاي تجاري با ميزان 25تا 30 % كرم با وجود داشتن (0.5_1.5) درصد كربن يا حتي بالاتر بطور ثابت داراي ساختار فريتي و اندازه دانه هاي بزرگي هستند.

بمنظور توليد فولادهاي استنيتي مقاوم در برابر حرارت در حدود 40% نيكل به فولاد اضافه مي شود كه در ضمن افزايش اين نوع فولادها در مقابل اكسيداسيون در صورتي كه اين عنصر در فولادها همراه با عنصر كرم باشد باعث افزايش و بهبود خواص مكانيكي مانند استحكام و نرمي نيز در آنها مي گردد و عناصر آلياژي ديگر از قبيل كبالتco تنگستنw نيز داراي اثرات مشابهي هستند.

افزودن عنصر نيكل در فولادهايي كه محتوي كرم زيادي هستند مي تواند باعث افزايش بهتر فاز استنيت به فريت در ساختار آنها گرديده و نسبت به مقدار عناصر آلياژي ديگر در فولاد ساختار زمينه مي تواند بطور كامل استنيتي شود وقتي به ميزان 14% برسد.

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

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *