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

مشخصاتی از ساختارهای میكروسكوپی قطعات ریختگی:

آلیاژهای ریختگی دارای ساختارهای میكروسكوپی متفاوتی هستند كه نسبت به نوع استفاده آنهابایكدیگرتفاوت كلی داشته ودرمقابل تغییر در هر كدام از عوامل معین درآلیاژخواص مشخصی ازان تغییر پیدامیكند.دانه هاومرزدانه هایی كه درمناطق ستونی وهم محور وجوددارددارای رنگهای متفاوتی هستند كه توسط چشم غیر مسلح وبدون استفاده ازمیكروسكوپ یادربزرگنمایی های خیلی كم به وضوح قابل رویت هستندو ساختار ماكروسكپی هم همچنین مكانیزم های متفاوت و پیچیده ای كه باعث ایجادانواع مختلف جدانشینیهای ماكرسكپی می گردند.عدم یكنواختی تركیب شیمیایی در داخل قطعه ریختگی رابه وجود آورده ودر برخی مواقع همراه باایجادغیریكنواختی خواص مكانیكی موجب تغییرات موضعی درخواص قطعات میگردد.

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

ساختارهای دوتائی نیزدربرخی قطعات یا محصولات ریختگی به خصوص در غلطكها مورد استفاده قرار می گیرد.دانه های اولیه كه درمرحله انجماد بدست می آید ودانه هائی كه حاصل تغییر حالت های فازی در حالت جامد هستند بصورت ساختار میكروسكوپی و ماكروسكوپی قابل مشاهده هستند.

رشد دندریتی ویوتكتیكی دو نوع مهم از حالت های ویژه را در حالت های ریختگی پدید می اورند كه در داخل دانه های اصلی ساختار میگروسكوپی بسیار تعیین كننده می باشد.جدانشینی عناصر آلیاژی در بین دانه ها یك پدیده عادی می باشد به طوری كه جدانشینی دندریتی عناصر آلیاژی در محلول های جامد بصورت هسته دار شدن و در سیستمهای پیچیده تر بصورت فاز دوم مشاهده می گردد.

عملیات حرارتی و ساختارهای ناشی از ان مختص قطعات و آلیاژهای ریختگی نبوده بلكه برای ایجاد استحكام زیاد در موارد ساختمانی از اهمیت خاصی برخوردار می باشد.این ساختارها و محصولات بدست امده از عملیات حرارتی شامل تغییر حالت های مارتنزیتی ودیگر روش های مختلف رسوب دادن و عملیات انحلال هستند.همچنین مشاهده نتایج دست آوردهای برخی از اعمال كه در عملیات حرارتی صورت می گیرد همیشه با میكروسكوپ های نوری امكان پذیر نبوده و به بزرگنمائی های بیشتری از طریق استفاده از میكروسكوپ های در الكترونی نیاز دارد كه مثال هائی از این نوع مشاهده می گردد.

لازم به یاداوری است كه در مورد استفاده از میكروسكوپ های الكترونی هدف انحصارا” بزرگ نمائی بیشتر نیست بلكه به منظور مشاهده سه بعدی نمنه ها نیز به كار می رود.

موردی دیگردر ساختار میكروسكوپی آلیاژهای ریختگی مربوط به مرحله ذوب و درصد خالص بودن مواد اولیه مذاب است.ناخالصی های موارد منگنز در فولاد در این طبقه بندی قرار میگیرد و نوع شكل موارد منگنز ایجاد شده در داخل فولاد در خواص مكانیكی و همچنین در حساسیت فولاد نسبت به شرایط محیطی تاثیر بسیار دارد.

اخال های مكانیكی بطور معمول بزرگتر بوده و در مراحل اصلی در مرحله ذوب از كوره بوته و از مواد نسوز مربوط به قالب ها در داخل قطعه ایجاد می شوند.

نفوذ داخل شدن گازها در داخل مذاب یا انقباض قطعه حین انجماد باعث ایجاد ریزی می گرددو به همین ترتیب از پیوستن ناخالصی ها از قطعات ریختگی از آنها ابعاد بزرگتری بوجود ما ایند كه در بخش عیوب ریختگی مورد بررسی قرار می گیرند.به منظور بحث و بررسی صحیح و مناسب در ساختارهای میكروسكوپی استفاده از نمودارهای فازی بسیار لازم وضروری می باشد.

تهیه نمونه برای آزمایش ریز ساختار:

مطالعه ریز ساختار داخلی قطعات فلزی در آلیاژها همچنین بررسی صحیح آنها بستگی به مقدمات اولیه تهیه و اماده كردن نمونه های آزمایش دارد.اساس كار در روش های عملی در تمامی مراحل تهیه و اماده كردن نمونه ها می باشد.

قدم اول برای تهیه یك نمونه جهت آزمایش انتخاب محل و سپس بریدن ان است.بایستی در بریدن و تهیه یك نمونه متالوگرافی از گرم شدن زیاد در هنگام بریدن نمونه جلوگیری و ممانعت به عمل آید.معمولا” در حین مواقعی به منظور اجتناب از گرم شدن نمونه ها در حین برش از مایعات خنك كننده استفاده میگردد. در تهیه نمونه متالوگرافی از یك قطعه بزرگ كه برش ان با گاز اكسی استیلن صورت میگیرد بدلیل اثرات نامطلوب گرم شدن نمونه در حین برش توسط گاز اكسی استیلن و در نتیجه تغییر ساختار نمونه تهیه شده نسبت به قطعه اصلی ابتدا یك قطعه كانی بزرگتر از نمونه اصلی تهیه نمود و سپس نمونه اصلی برای متالوگرافی را از قسمت وسط ان بریده و در مراحل بعد كار را روی ان انجام می دهند.به همین ترتیب در مورد قطعات بسیار سخت برای تهیه نمونه های متالوگرافی از آنها برش نمونه ها با استفاده از برنده های سختانجام می شودو سپس تحت شرایط قابل كنترل قشری از سطح حرارت دیده نمونه ها بوسیله سمباده از بین می رود.

در بسیاری از موارد پس از بریدن نمونه ها بهتر است آنها را در داخل مواد پلاستیكی حفاظت یا مانت نمائیم كه معمولا” دو طریق برای مانت كردن نمونه ها وجود دارد:

الف:مانت سرد:

در این روش كه معمولا” در مانو شیمیایی بصورت پودر مایع و یا مایع-مایع به نسبت های معین استفاده می شود.محلول بدست امده در حدود 50-40 درجه سانتیگراد حرارت دیده سپس در داخل قالب های پلاستیكی حاوی نمونه ها ریخته میشود.مانو مذبور پس از مدتی   (از 1 تا 24 ساعت)پلیمریزه و سخت شده و نمونه ها را در بر
می گیرد.

ب:مانت گرم:

روش دوم با استفاده از مواد پلاستیكی ویژه ای انجام می گیرد.در این مرحله پس از قرار دادن نمونه در داخل محفظه دستگاه مانت و ریختن پودر پلوستیكی مورد نظر بر روی ان تحت فشاری حدود 3 تا 5 تن بر اینچ مربع و حرارت 200-150 درجه سانتیگراد پلیمیریزه و سخت می گردد و در بیشتر موارد با استفاده از مانت گرم و تحت فشار نتیجه نسبت به مانت های سرد بدست می آید.همچنین در این طریق مرز بین نمونه با مواد پلاستیكی پر شده و نفوذ موادی از قبیل محلول اچ الكل در ان قسمت تا مقدار زیادی كاهش می یابد.

اما ناگفته نماند كه هر كدام از روش های فوق مزایای ویژه ای داشته و در مواردی خاص دارای مزایای بهتری نسبت به روش های دیگر دارد و انتخاب هر كدام به سلیقه شخصی و تجارب علمی فرد مذبور در این زمینه دارد.

سائیدن:

در ابتدا سائیدن نمونه ها با سمباده زدن به روش خیس بر روی دیسك هائی كه با سرعت معینی می چرخد و با استفاده از كاغذهای سمباده ضد اب و یا سمباده هائی كه بشكل نوار هستند انجام می گیرد.كاغذهای سمباده حاوی مواد ساینده ای از جنس بسیار سخت كربراندوم و كاربید كلسیم هستند و اندازه ذرات آنها تعیین كننده سختی و نرمی آنها نسبت به هم بوده و متناسب با سختی ما دو مورد نظر برای سائیدن سطح فلز یا آلیاژ انتخاب می گردند. قطر ذرات سختی كه در روی كاغذهای سمباده قرار می گیرند مشخص كننده مش آنها بوده و معمولا” برای سمباده زدن و سائیدن سطوح فلزات و آلیاژها از سمباده هائی با شماره های 120-240-280-330-400-600 استفاده می شود. در هنگامسمباده زدن سطح یك جسم جریان اب بطور مداوم بر روی سمباده ها جاری می شود و نمونه در هر مرحله از سمباده زنی به اندازه 90 درجه نسبت به حالت قبل چرخیده و معمولا” قبل از شروع كار با سمباده ریزتر متوسط اب یا الكل شسته شده و بالاخره پس از مرحله نهایی و اخرین سایش نمونه پس از شستشوی اب یا الكل خشك شده و در مرحله دیگر براق یا صیقلی می گردد.دقت در سمباده زدن سطوح نمونه ها از فلزات و آلیاژهای مختلف نسبتا” متفاوت است. بطور مثال در مورد چدن های گرافیتی بدلیل از بین نرفتن گرافیت ها در سطوح زمان ادامه هر مرحله از سمباده زدن در مورد سمباده نهایی دقت بیشتری لازم است.

در بیشتر موارد پس از سمباده زدن نمونه ها به روش خیس معمولا” در مرحله نهایی از یك سمباده خشك 210 نیز استفاده می گردد كه بدلیل از بین رفتن ذرات ریز كننده شده در حین سمباده زدن سطح نمونه بطور مداوم توسط الكل شسته شده و با پارچه نرمی خشك می گردد.برای مشاهده ساختار ماكروسكپی نمونه ها را پس از سمباده زدن كامل و اتمام مرحله نهایی سمباده كاری اچ ماكروسكپی می نمایند.

صیقل یا پولیش:

مرحلهپولیش و صیقل كردن سطح نمونه ها پس از مرحله سمباده زدن انجام می گیرد.در این مرحله پولیش سطح نمونه در روی دیسك چرخان كه از نمد پوشیده شده با استفاده از خمیر الماس در اندازه های0.25-05-1-6 میكرون انجام می گیرد. برای پولیش نمونه های آلیاژی قلع-سرب-روی-منیزیمو آلومینیوم دستگاهی مشابهی با نمد مخصوص بكار میرود.در ابتدا با استفاده از خمیر الماس و به ترتیب با اندازه و دانه های 1و6 میكرون پولیش شده سپس بوسیله پولیش دستی و اب مقطر با خمیر اكسیر منیزیم و با اندازه دانه0.5 میكرون صیقل می شود.

برای پولیش چدن سفید ابتدا از خمیر الماس 1 میكرون و در اخر از خمیر 0.5 میكرون استفاده می گردد.پولیش نمونه های چدن خاكستری گرافیتی در چند مرحله پیاپی انجام می گیرد.بدین ترتیب كه ابتدا پس از اتمام مرحله سمباده كاری نمونه مورد نظر با محلول شیمیایی كه معمولا” پیكرال است اچ می گردد و پس از شستن و خشك كردن انرا پولیش می كنند.بدین ترتیب حداقل سه مرحله پیاپی سطح نمونه مورد نظر پولیش را اچ می گردد.در هر مرحله نمونه شسته و برای مرحله بعدی كاملا” خشك می گردد.برای نمونه هایی با كیفیت عالی و به منظور سطح تمام شده مناسب برای عكسبرداری معمولا” یك مرحله پولیش نهایی كوتاه مدت در روی نمد و خمیر الومینا با عدد ریزی زیاد انجام می گیرد.در مورد فلزات و آلیاژهای سخت تر از قبیل فولادهای نیكل و كبالت و پولیش نهایی با خمیر الماس 25% لازم و ضروری است. معمولا در مرحله پولیش نهایی با دو مسئله مهم مواجه هستیم كه ابتدا تغییر صیقل شده است كه به سیلات سطحی و نفوذ برخی ذرات خارجی از قبیل ذرات پولیش كننده در سطح نمونه ها در حین پولیش ایجاد می كند. با استفاده از عمل فشار سرعت و زمان مناسب برای پولیش و همچنین بكار بردن مقدار كافی از مواد صیقل دهنده شكل سریعا” برطرف می گردد.شكل دیگری كه ممكن است دز نمونه ها در حین پولیش ظاهر گردد و خارج شدن ناخالصی های غیرفلزی از سطح در حال سایش كه با كنترل مدت پولیش را بیش از حد صیقل نكردن سطوح نمونه ها این شكل نیز سایعا” برطرف خواهد شد.عیب ناخالصی های غیرفلزی را می توان قبل از اچ كردن سطح نمونه ها در زیر میكروسكوپ بطور كاری مشاهده نمود.همچنین در مورد برخی فلزات ریختگی روش پولیش و اچ كردن متناوب سطح نمونه ها نتایج بهتری در ظاهر شدن ریز ساختار و بطور كلی تهیه نمونه های میكروسكوپی خواهند داد.

پولیش الكترونی:

این مرحله كه در بسیاری از موارد پس از پولیش نهایی مورد استفاده قرار می گیرد اغلب برای نمونه های كوچك و در واقع برای فلزات خالص تجاری یا آلیاژهای تك فاز استفاده می گردد.نمونه ها را پس از پولیش الكترونی می توان با هر دو روش اچ الكترونی و اچ شیمیایی اچ نمود.

اچ شیمیایی:بمنظور مشاهده زمینه دانه های یوتكتیكی اندازه دانه ها بطور كلی برای بررسی ریز ساختارها و ساختارهای ماكروسكپی قطعات فلزی و آلیاژها معمولا از روش اچ كردن شیمیایی استفاده می كنند.همجنین برای تشخیص مرغوبیت خمیری و یكنواختی نمونه های اماده شده پس از صیقل نمودن روش اچ كردن بكار برده می شود.

در موارد دیگر برای مشاهده عیوب ریختكی در مقیاس ماكروسكپی قطعات را اچ ماكروسكپی می نمایند.معمولا” برای اچ كردن نمونه های محلول های شیمیایی قوی كه در داخل محفظه های مخصوص نگهداری می شوند مورد استفاده قرار می گیرند.همچنین اغلب محلول هایی كه برای اچ ماكروسكپی بكار برده می شود پس از تركیب شدن با فلز یا آلیاژ مورد نظر رسوباتی در روی سطح اچ شده باقی می گذارندو معمولا” به طریقه های شیمیایی یا مكانیكی آنها را از بین می برند.روش های علمی زیادی برای اچ ماكروسكپی و میكروسكپی مورد استفاده واقع می گردد اما بطور معمولی روش های غوطه ور سازی و همچنین اچ مالشی بیشتر استفاده می كنند كه در روش غوطه ورسازی نمونه مورد نظر را در داخل محلول اچ در مدت زمان معینی حركت می دهند سپس با اب و الكل سطح انرا تمیز می كنند.پارچه نرم یا پنبه را به محلول اغشته كرده سپس بر روی سطح اچ شونده انرا به ارامی مالش می دهند تا سطح مورد نظر توسط محلول اچ خورده شود. اچ میكروسكپی به خاطر چند علت زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

الف) بمنظور ظاهر شدن ساختار زمینه دار دانه های یوتكتیكی و فازها.

ب) بمنظور ظاهر شدن جزئیات بیشتر در ساختار میكروسكپی از قبیل شاخه های دندریتی مرز دانه ها و هسته دار شدن دانه ها.

در بیشتر مواد لازم است كه محلول های اچ متفاوتی را برای میكروسكپی مورد آزمایش قرار دهند وقتی ممكن است كه در برخی موارد با یك محلول اچ به نتیجه دلخواه دست یافت یا اینكه برای اچ شدن مناسب یك قطعه انرا با چندین محلول اچ شیمیایی متوالا” اچ نمود.بهر حال برای اغلب فلزات و آلیاژهایی كه ساخته شده است محلول های شیمیایی برای اچ كردن آنها مشخص شده است كه در جداول مربوطه می توان به آنها دسترسی پیدا كرد .بطور مثال برای چدن های غیر آلیاژی و بخصوص برای مشاهده ساختار پرلیتی در چدن ها و همچنین بدلیل انكه شكل گرافیتها در حین اچ كردن كیفیت خود را از دست ندهد از محلول پیكران استفاده می كنند.یا بطور معمولی برای مشاهده مرزدانه های فریت از محلول نایتال استفاده استفاده می كنند در حالی كه محلول شكل گرافیت را تغییر داده و باعث متورم شدن آنها می شود.پس از اتمام مرحله اچ كردن بآید نمونه های اچ شده را با دقت شسته و سپس خشك كرد در غیر این صورت پس از مدتی زمان كوتاه علائم زنگ زدگی در روی سطح اچ شده بوجود می آید كه موجب اختلال در مورد بررسی های میكروسكپی خواهند گردید بخصوص در مورد نمونه هایی كه اچ كردن آنها بطور عمقی صورت می گیرد.شستوشوی نمونه بآید با دقت كافی و بطریق غوطه ور سازی انجام گیرد و توصیه می گردد كه نمونه های مربوط به قطعات ریخته شده از فولادها و چدنها پس از پایان كار با الكل شسته شود سپس در داخل استون كاملا” غوطه ور گردند سپس در داخل جریان هوای گرم كاملا” خشك شوند.

رعایت نكات ایمنی:

محلول های شیمیایی كه به منظور اچ كردن مورد استفاده قرار می گیرند اغلب دارای اثرات خوردگی شدید سمی و حالت تبخیری و در بسیاری از موارد قابل اشتعال و انفجار هستند بهمین جهت ساختن و استفاده اینگونه محلول ها رعایت نكات ایمنی كاملا” ضروری و لازم است.

پیش بینی موارد احتیاطی لازم در جداول مربوطه یاداوری شده است اما به هر جهت لازم است در تمامی مواقع پیش بینی ها و احتیاط هایی از ‍‍‍قبیل: پوشیدن دستكش حفاظتی- عینك و حفاظ های چشم-استفاده از هواكش و نیز خودداری از استعمال دخانیات كاملا” مورد دقت نظر قرار می گیرند.

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