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

ساختار میكروسكپی:

ساختار میكروسكپی فولاد آلیاژی محتوی 0.8% كربن و 28% كرم در شكل های 345 و346 نشان داده شده است.ساختار زمینه در این فولاد فریتی به رنگ خاكستری همراه با مقدار كمی از فاز استنیت است كه در بین دندریتها پخش گردیده است.همچنین تعدادی از كاربیدهای ثانویه در داخل دانه ها و نیز كاربیدهای اولیه در مرز دانه ها رسوب یافته اند.در صورتی كه مقدار نیكل تا 12% افزایش یابد باعث ایجاد ساختار زمینه استنیتی همراه با بخش های كوچكتری از فریت كه در شكل 347 و348 مشاهده می شود.كه ملاحظه می گردد فازهای فریتی عموما” در مرزدانه ها و در برخی موارد نیز توسط كاربیدهای اولیه كه از تحول یوتكتیكی بوجود امده اند احاطه گردیده اند. حال در صورتی كه موارد نیكل به 20% افزایش یابد ساختار زمینه بطور صد در صد به استنیت تبدیل شده شكل های 349 و 350 ساختار میكروسكپی فولاد آلیاژی محتوی 0.4% كربن و 35% نیكل و 25% كرم و نیز فولاد حاوی عناصر آلیاژی 0.4% كربن 40% نیكل و 20% كرم در شكل های 351 و352 نشان داده شده است.

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

به همان ترتیب كه مشاهده می گردد كاربیدهای اولیه در این ساختارهای میكروسكپی مشابه كاربیدهای اولیه در شكل 349 و 350 از تحول یوتكتیكی بوجود امده و در مرز و همچنین داخل دانه ها قرار گرفته اند و نیز نسبت به آنها پیوسته و گسترش یافته تر هستند.از طرف دیگر مشخص تر شدن و پیوستن بیشتر كاربیدها در این نمونه ها بدلیل افزایش بیشتر مقدار نیكل در این نوع فولادهای كرم دار است.

فولادهای ضد زنگ با سختی رسوبی:

این نوع فولادها مقاومت بسیار خوبی در مقابل خوردگی داشته و دارای تنش تسلیم و استحكام كششی عالی هستند.از طرف دیگر بعلت زیاد بودن سختی در آنها مقاومت خوبی در مقابل سایش داشته و همچنین داری قابلیت جوشكاری عالی و از نظر چكش خواری نیز در حد قابل قبول هستند.اما چون خواص مورد نظری كه در بالا بدان اشاره شد نسبت به سیكل های اعمال شده توسط عملیات حرارتی بر روی این فولادها بسیار حساس است.به این علت در بیشتر حالات بایستی این عملیات بطور كاملا” مناسبی بر روی این فولادهای مورد نظر اعمال گرددتا خواص بدست امده در حد قابل قبولی در آنها ایجاد گردد.

ساختار میكروسكپی این نوع فولادها به سه دسته تقسیم می شوند:

1) ساختار مارتنزیتی       2) ساختار استنیتی           3) ساختار نیمه استنیتی

این فولادها برای استفاده در محیط های خورنده و ساینده بسیار مناسب بوده و از طرف دیگر با یك عملیات حرارتی ساده در درجه حرارت كم و بطور مثال در حرارت C490 می توان سختی فولاد را بهبود بخشید.به همین ترتیب مشكلات جانبی دیگر از قبیل تنش های داخلی و پیچیدگی های داخلی را در فولاد و پیوسته شدن در سطح فولاد را نیز می توان با این روش به حااقل مقدار در قطعه كاهش داد.

ساختار میكروسكپی:

ساختار میكروسكپی فولاد آلیاژ مصرفی 14% كرم و 4% نیكل و 2% مولیبدن و2.5% مس و 0.06% كربن در شكل های 353 – 354 و همچنین ساختارهای مربوط به فولاد آلیاژی محتوی 17% كرم و 4% نیكل و 2.5% مس و 0.06% كربن در شكل های 355 – 356 نشان داده شده اند.

ساختارهای میكروسكپی                                                                                          

دو فولاد آلیاژی فوق در شرایط عملیات حرارتی شده و بدون عملیات حرارتی كاملا” مارتنزیتی بوده و بعلت انكه در ساختارهای مورد نظر در بزرگنمائی های كمتر مورد بررسی قرار گرفته اند در نتیجه رسوب هایی كه باعث سخت گردیدن و بیشتر شدن استحكام در فولادهای مذبور گردیده در زیر میكروسكوپ قابل رویت نیستند.            

چدن ها ……………………………………………Cast Iron

چدن ها آلیاژی از اهن و كربن هستند كه حاوی تعداد دیگری عناصر آلیاژی مانند:سیلیسیم – منگنز – گوگرد و فسفر هستند.تركیبات یوتكتیكی چدن ها شامل گرافیت (كاربیداهن) و استنیت است كه در ادامه سرد شدن فاز استنیت به فازهای دیگر تبدیل می شود و بهمین ترتیب عوامل مهم دیگری كه خواص چدن های ریختگی توسط آنها تعیین می گردد مقدار اندازه – شكل و توزیع گرافیت ها و یا كاربیداهن است یا به عبارت دیگر كنترل عوامل نامبرده مهمترین اصل در تولید چدنها می باشد.تغییر عواملی از قبیل تركیب شیمیایی – نحوه جوانه زنی – سرعت انجماد در چدنها و نیز برخی عناصر آلیاژی در مقادیر بحرانی باعث تغییر زیادی در نوع شكل – اندازه و توزیع گرافیت ها می گردد.

استحكام در چدنهای خاكستری به نسبت گرافیت های نرم مناسبتر است یا بعبارت دیگر استحكام در این نوع چدنها به نزدیكتر بودن درصد كربن چدن به تركیب یوتكتیكی بستگی دارد.

ساختار زمینه در این چدنها تاثیر زیادی در استحكام آنها دارد. كمتر بودن مقدار سیلیسیم در چدنها یا زیادتر بودن برخی عناصر آلیاژی از قبیل كرم و مجموعه عوامل كه از تجزیه كردن جلوگیری می كند موجب می شود كه دسته سومی از چدنها تحت عنوان چدنهای سفید با سختی زیاد قابلیت ماشین كاری كم و مقاطع شكست سفید تولید شود. چدنهای چكش خوار گروه دیگری از چدنها هستند كه دارای اهمیت زیادی در صنعت بوده بمنظور تولید این چدنها ابتدا قطعات را بصورت چدن سفید ریخته گری و سپس با استفاده از یك سیكل عملیات حرارتی مناسب كاربیدها را تجزیه كرده و گرافیت به اشكالی خاص رسوب پیدا می كند. در ساختار میكروسكپی چدنها گرافیت ها و كاربیدهای یوتكتیكی بسهولت در زیر میكروسكوپ قابل تشخیص هستند. گرهفیت ها را می توان حتی در پولیش شده و بدون اچ به وضوح مشاهده كرد در حالیكه برای تشخیص كاربیدها سطح پولیش شده از نمونه حداقل بمقدار كمی اچ گردد و تركیب مهم دیگری كه در نتیجه تحول یوتكتیكی بوجود میایند فاز استنیت است كه این فاز در مراحل نهایی انجماد حین سرد شدن قطعه به فازهای فریت و پرلیت یا فازهای تغییر یافته دیگر كه زمینه نمونه را تشكیل می دهند اطراف گرافیت ها یا كاربیدهای یوتكتیكی را احاطه می كنند.

ساختار عمومی چدن های با گرافیت ورقه ای:

برخی از ساختارهای میكروسكپی در چدن های خاكستری را كه در اصل بشكل میله ای با قطرmm 30 در قالب ماسه ای ریخته گری شده است در شكل 89 تا 92 مشاهده كرد . در شكل 89 ساختار میكروسكپی یك چدن خاكستری قبل از یوتكتیكی نشان داده شده است. بمنظور مشاهده ساختار ماكروسكپی ابتدا توسط سمباده نرمی ساییده شده سپس بمدت 2 دقیقه با محلول stedut اچ می گردد.در بررسی ساختار ماكروسكپی جزایر یوتكتیكی دارای 4.6 سلول در هر سانتیمتر مربع هستند و نیز جدایش عناصر ناخالصی كه اغلب در چدنهای با فسفر ذیاد بوجود میآید در مرز سلول ها می توان مشاهده كرد.ساختار سطح میكروسكپی یك نمونه اچ شده از چدنهای خاكستری 90 نشان داده شده است.همانگونه كه ملاحظه می شود در زمینه بجز گرافیت های ورقه ای هیچ گونه جزئیات دیگری قابل رویت نیست. در شكل 91 ساختار میكروسكپی اچ شده از یك چدن خاكستری قبل از یوتكتیكی مشاهده می گرددكه حاوی گرافیت های ورقه ای با زمینه ای كاملا” پرلیتی می باشد. در شكل 92 ساختار سطح چدن مربوط بشكل 91 پس از اچ عمقی توسط میكروسكوپ الكترونی نشان داده شده است. در این نوع میكروسكوپ ها شكل سه بعدی و شعاعی گرافیت ها به سادگی قابل مشاهده است.

تغییر كربن معادل در چدن های خاكستری:

مقدار گرافیت های ورقه ای مهمترین عاملی است كه بر روی استحكام و خواص دیگر چدن خاكستری تاثیر می گزارد و تغییر در درمان مقدار آنها علت اصلی تغییر استحكام چدن ها می باشد كه با استاندارد انگلیسی BS1457 مشخص شده است.ساختار زمینه در صورتی پرلیتی كامل است كه مقدار سیلیسیم كمتر یا مقدار منگنز زیادتر باشدو بهمین ترتیب بر اثر وجود مقادیر بسیار كم و جزئی از عناصر پآیدار كننده پرلیت از قبیل ارسنیك –كرم – مس – نیكل و قلع در موارد اولیه با قراضه های برگشتی می توان زمینه ای كا ملا” پرلیتی بدست آید.

در مورد چدن هایی كه دارای استحكام كمتری هستند ساختار زمینه دارای اهمیت كمتری نسبت به نوع گرافیت ها در چدن است. در صورتی كه در چدن های با استحكام و مقاومت زیاد نوع ساختار زمینه اهمیت زیادی دارد بطوریكه در چنین مواردی سعی می شود تا ساختارهایی كاملا” پرلیتی یا بینایتی تولید گردد.

تاثیرات تغییرات ضخامت در ساختار میكروسكپی چدن خاكستری:

با افزایش ضخامت قطعه در چدن خاكستری استحكام افت می كند و بهمین دلیل معمولا” یك نمونه ای میله ای با قطر 30 میلی متر بعنوان مرجع برای استحكام و ساختار مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختار میكروسكپی:

چگونگی افزایش ابعاد گرافیت ورقه ای شكل با زیادتر شدن سطح یك میله ریخته گری شده در قالب ماسه ای به قطر 15 میلی متر در شكل های 103 تا 106 نشان داده شده استكه تمام ساختارهای مسكروسكپی دارای زمینه ای پرلیتی می باشد.ساختار سطح میله ای به قطر 30 میلی متر در شكل 95 نشان داده شده است كه اطلاعات مربوط به ان در جدول زیر آورده شده است:

طبقه بندی گرافیت:

                                   نوع                                     اندازه                                                                                                                                

شكل95:                       A                                           4

شكل103:                     A                                           5

شكل104:                    A                                           4

شكل105:                     A                                           3

شكل106:                     A                                         2-1

 

تلقیح موارد گرافیت زا در چدن خاكستری:

تلقیح یك مواد جوانه زا در چدن خاكستری عبارت است از اضافه كردن مقدار كمی از ان ماده بمنظور ازاد شدن گرافیت ها از حالت تركیبی سمانتیت كه در این حالت شكل های یوتكتیكی در ساختار چدن افزایش پیدا كرده همچنین فوق تبرید در حین انجماد نیز كاهش می یابد.بطور كلی مواد جوانه زا را اغلب بصورت تركیباتی آلیاژی شامل عنصر جوانه زا است كه بطور مثال مواد جوانه زایی كه در چدن ها مورد استفاده قرار
می گیرد معمولا” فروسیلیسیم و كلسیم سیلیس است.

یك ماده جوانه زای مناسب عبارت است از ماده ای كه افزودن مقادیر كمی از ان بدون انكه تغییر قابل ملاحظه در تركیب شیمیایی آلیاژ كند اثر مناسب و كافی بر روی ساختار داخلی ایجاد كند.استحكام چدنی كه قبل از تلقیح یك ماده جوانه زا دارای ساختار گرافیتی است معمولا” پس از اعمال تلقیح بدلایل زیر افزایش میابد:

الف)افزایش در تعداد شكل های یوتكتیك

ب) گرافیت های فوق تبرید اغلب همراه با فریت هستند و در صورت ایجاد گرافیت های بدون جهت در این حالت اغلب زمینه بصورت كاملا” پرلیتی می گردد كه در نتیجه استحكام را افزایش می دهد.

ج) مواد جوانه زای سیلیسیم دار معمولا” حاوی آلومینیوم هستند و وجود آلومینیوم در چدنهای پرلیتی باعث افزایش استحكام آنها می شود.

ساختار میكروسكپی:

نمونه هایی كه ساختار ماكروسكپی و اچ شده آنها قبل و بعد از تلقیح فرو سیلیسیم در شكل های 111 و 112 نشان داده شده اند بصورت میله ای و با قطر 30 میلی متر در قالب ماسه ای ریخته گری گردیده اند كه قبل از عمل تلقیح تعداد شكل یوتكتیكی كمتر شكل 111 و تعداد زیادتر یوتكتیكی پس از عمل تلقیح در شكل 112 مشاهده می گردد.بهمین ترتیب مونه هایی كه ساختار میكروسكپی و اچ نشده آنها قبل و بعد از تلقیح فروسیلیسیم در شكل های 113 و 114 نشان داده شده اند بصورت میله ای و با قطر 30 میلی متر در قالب ماسه ای ریخته گری گردیده كه در شكل 113 گرافیت های ورقه ای پس از مرحله یوتكتیكی و گرافیت های ورقه ای بدون جهت نسبت به گرافیت های موجود در شكل 113 و 114 مشاهده می شوند.

گرافیت نوع Rosette در چدن خاكستری:

در چدن هایی كه حاوی مقادیر فسفر بوده و در قالبهای ماسه ای ریخته گری شده باشند بویژه در سطوح مقاطع 7-6 میلی متر و كمتر از ان و بدون استفاده از تلقیح مواد جوانه زا گرافیت های نوع Rosette بدست میایند.(شكل 115)

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن      سیلیسیم   منگنز  گوگرد     فسفر     كربن معادل

3.1           2.6         0.5       0.08         0.6               4

چدن خاكستری با گرافیت های فوق تبرید:

گرافیت های فوق تبرید بسیار ریز بوده وبدون استفاده از مواد جوانه زا از چدن ها ایجاد می گردد(شكل113) این نوع گرافیت ها را می توان با نگهداری بیشتر مذاب قبل از ریختن ان بداخل قالب و همچنین در چدن هایی كه دارای میزان گوگرد بسیار كمی هستند تا با خارج كردن هیدروژن داخل مذاب به یك نسبت و در سرتاسر قطعه گسترش داد. در شكل 116 این نوع گرافیت ها یك چدن حاوی تیتانیم و با استفاده از فوق گداز 1500 درجه سانتیگراد و دمیدن گاز اكسید كربن بمنظور خارج كردن هیدروژن مذاب انجام گرفته است مشاهده می شود.نمونه مورد نظر بشكل میله ای به قطر 30 میلی متر بوده كه داخل قالب ماسه ای ریخته گری شده و ساختار سطح میكروسكپی ان دارای زمینه ای فریتی با مقادیر بسیار كمی از پرلیت با رشد دندریتی است.

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن     سیلیسیم     منگنز     گوگرد     فسفر     تیتانیم     كربن معادل

2.1           0.6           0.5         0.1         0.15         0.1             3.6

ریخته گری چدن خاكستری در قالب های دائم:

معمولا” چدن های خاكستری كه در قالب های دائمی فبزی ریخته گری می گردد از نوع چدن های بعد از یوتكتیكی هستند و بدلیل ایجاد كاربیدها در لبه ها تقاطع نازك قطعات را پس از ریخته گری انیل می كنند كه بهمین لحاظ زمینه آنها اصولا” بصورت فریتی است.

ساختار میكروسكپی:

در شكل 117 ساختار میكروسكپی چدن با مقدار كربن معادل زیاد مشاهده می شودكه در یك قالب فلزی ریخته شده و در مرحله بعد در حرارت 950-800 درجه سانتبگراد انیل و سپس به ارامی سرد گردیده است.ساختار اینچدن حاوی گرافیت ورقه ای و گرافیت فوق تبرید شده همراه با گرافیت های ضخیم و بعد از یوتكتیكی كیش Kish در زمینه فریتی است.

نمونه تركیب شیمیایی:

كربن     سیلیسیم     منگنز     گوگرد     فسفر     كربن معادل

3.6           2.7           0.5         0.08       0.75           4.7

ساختار میكروسكپی:

ساختار داخلی یك نمونه قالب شمش در بزرگنمائی كم در شكل 118 نشان داده شده است كه دارای گرافیت ورقه ای بسیار درشت و سلول های یوتكتیكی بزرگ است.شكل 119 ساختار میكروسكپی و اچ شده یك نمونه از قالب شمش را كه حاوی گرافیت های ورقه ای درشت در یك زمینه پرلیتی با فریت بسیار اندك است نشان میدهد. در شكل 120 ساختار اچ شده یك قالب شمش با گرافیت فشرده نشان میدهد .در این ساختار گرافیت های كروی در برخی نقاط بطور اتفاقی بوجود امده و زمینه تماما” فریتی است.

گرافیت های فشرده در قطعاتی از جنس چدن خاكستری با مقاطع بزرگ:

گرافیت های فشرده كه خود از نوع گرافیت های ورقه ای هستند بمنظور اصلاح استحكام قطعاتی از جنس چدن خاكستری در مقاطع بزرگتر مورد استفاده قرار می گیرند.برای ایجاد این نوع گرافیت ها شبیه به روش مورد استفاده در قالب شمش ها (شكل 120) میتوان با اضافه كردن منیزیم – تیتانیم یا بوسیله تركیب نیتروژن در چدن هایی كه دارای مقدار كمی از آلومینیوم – تیتانیم باشند.

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