سایت دانلود

یک سایت دیگر با وردپرس فارسی
مواد - متالوژی

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

ساختار ميكروسكپي:

ساختار ميكروسكپي فولاد آلياژي محتوي 0.8% كربن و 28% كرم در شكل هاي 345 و346 نشان داده شده است.ساختار زمينه در اين فولاد فريتي به رنگ خاكستري همراه با مقدار كمي از فاز استنيت است كه در بين دندريتها پخش گرديده است.همچنين تعدادي از كاربيدهاي ثانويه در داخل دانه ها و نيز كاربيدهاي اوليه در مرز دانه ها رسوب يافته اند.در صورتي كه مقدار نيكل تا 12% افزايش يابد باعث ايجاد ساختار زمينه استنيتي همراه با بخش هاي كوچكتري از فريت كه در شكل 347 و348 مشاهده مي شود.كه ملاحظه مي گردد فازهاي فريتي عموما” در مرزدانه ها و در برخي موارد نيز توسط كاربيدهاي اوليه كه از تحول يوتكتيكي بوجود امده اند احاطه گرديده اند. حال در صورتي كه موارد نيكل به 20% افزايش يابد ساختار زمينه بطور صد در صد به استنيت تبديل شده شكل هاي 349 و 350 ساختار ميكروسكپي فولاد آلياژي محتوي 0.4% كربن و 35% نيكل و 25% كرم و نيز فولاد حاوي عناصر آلياژي 0.4% كربن 40% نيكل و 20% كرم در شكل هاي 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 ترتيب كه مشاهده مي گردد كاربيدهاي اوليه در اين ساختارهاي ميكروسكپي مشابه كاربيدهاي اوليه در شكل 349 و 350 از تحول يوتكتيكي بوجود امده و در مرز و همچنين داخل دانه ها قرار گرفته اند و نيز نسبت به آنها پيوسته و گسترش يافته تر هستند.از طرف ديگر مشخص تر شدن و پيوستن بيشتر كاربيدها در اين نمونه ها بدليل افزايش بيشتر مقدار نيكل در اين نوع فولادهاي كرم دار است.

فولادهاي ضد زنگ با سختي رسوبي:

اين نوع فولادها مقاومت بسيار خوبي در مقابل خوردگي داشته و داراي تنش تسليم و استحكام كششي عالي هستند.از طرف ديگر بعلت زياد بودن سختي در آنها مقاومت خوبي در مقابل سايش داشته و همچنين داري قابليت جوشكاري عالي و از نظر چكش خواري نيز در حد قابل قبول هستند.اما چون خواص مورد نظري كه در بالا بدان اشاره شد نسبت به سيكل هاي اعمال شده توسط عمليات حرارتي بر روي اين فولادها بسيار حساس است.به اين علت در بيشتر حالات بايستي اين عمليات بطور كاملا” مناسبي بر روي اين فولادهاي مورد نظر اعمال گرددتا خواص بدست امده در حد قابل قبولي در آنها ايجاد گردد.

ساختار ميكروسكپي اين نوع فولادها به سه دسته تقسيم مي شوند:

1) ساختار مارتنزيتي       2) ساختار استنيتي           3) ساختار نيمه استنيتي

اين فولادها براي استفاده در محيط هاي خورنده و ساينده بسيار مناسب بوده و از طرف ديگر با يك عمليات حرارتي ساده در درجه حرارت كم و بطور مثال در حرارت C490 مي توان سختي فولاد را بهبود بخشيد.به همين ترتيب مشكلات جانبي ديگر از قبيل تنش هاي داخلي و پيچيدگي هاي داخلي را در فولاد و پيوسته شدن در سطح فولاد را نيز مي توان با اين روش به حااقل مقدار در قطعه كاهش داد.

ساختار ميكروسكپي:

ساختار ميكروسكپي فولاد آلياژ مصرفي 14% كرم و 4% نيكل و 2% موليبدن و2.5% مس و 0.06% كربن در شكل هاي 353 – 354 و همچنين ساختارهاي مربوط به فولاد آلياژي محتوي 17% كرم و 4% نيكل و 2.5% مس و 0.06% كربن در شكل هاي 355 – 356 نشان داده شده اند.

ساختارهاي ميكروسكپي                                                                                          

دو فولاد آلياژي فوق در شرايط عمليات حرارتي شده و بدون عمليات حرارتي كاملا” مارتنزيتي بوده و بعلت انكه در ساختارهاي مورد نظر در بزرگنمائي هاي كمتر مورد بررسي قرار گرفته اند در نتيجه رسوب هايي كه باعث سخت گرديدن و بيشتر شدن استحكام در فولادهاي مذبور گرديده در زير ميكروسكوپ قابل رويت نيستند.            

چدن ها ……………………………………………Cast Iron

چدن ها آلياژي از اهن و كربن هستند كه حاوي تعداد ديگري عناصر آلياژي مانند:سيليسيم – منگنز – گوگرد و فسفر هستند.تركيبات يوتكتيكي چدن ها شامل گرافيت (كاربيداهن) و استنيت است كه در ادامه سرد شدن فاز استنيت به فازهاي ديگر تبديل مي شود و بهمين ترتيب عوامل مهم ديگري كه خواص چدن هاي ريختگي توسط آنها تعيين مي گردد مقدار اندازه – شكل و توزيع گرافيت ها و يا كاربيداهن است يا به عبارت ديگر كنترل عوامل نامبرده مهمترين اصل در توليد چدنها مي باشد.تغيير عواملي از قبيل تركيب شيميايي – نحوه جوانه زني – سرعت انجماد در چدنها و نيز برخي عناصر آلياژي در مقادير بحراني باعث تغيير زيادي در نوع شكل – اندازه و توزيع گرافيت ها مي گردد.

استحكام در چدنهاي خاكستري به نسبت گرافيت هاي نرم مناسبتر است يا بعبارت ديگر استحكام در اين نوع چدنها به نزديكتر بودن درصد كربن چدن به تركيب يوتكتيكي بستگي دارد.

ساختار زمينه در اين چدنها تاثير زيادي در استحكام آنها دارد. كمتر بودن مقدار سيليسيم در چدنها يا زيادتر بودن برخي عناصر آلياژي از قبيل كرم و مجموعه عوامل كه از تجزيه كردن جلوگيري مي كند موجب مي شود كه دسته سومي از چدنها تحت عنوان چدنهاي سفيد با سختي زياد قابليت ماشين كاري كم و مقاطع شكست سفيد توليد شود. چدنهاي چكش خوار گروه ديگري از چدنها هستند كه داراي اهميت زيادي در صنعت بوده بمنظور توليد اين چدنها ابتدا قطعات را بصورت چدن سفيد ريخته گري و سپس با استفاده از يك سيكل عمليات حرارتي مناسب كاربيدها را تجزيه كرده و گرافيت به اشكالي خاص رسوب پيدا مي كند. در ساختار ميكروسكپي چدنها گرافيت ها و كاربيدهاي يوتكتيكي بسهولت در زير ميكروسكوپ قابل تشخيص هستند. گرهفيت ها را مي توان حتي در پوليش شده و بدون اچ به وضوح مشاهده كرد در حاليكه براي تشخيص كاربيدها سطح پوليش شده از نمونه حداقل بمقدار كمي اچ گردد و تركيب مهم ديگري كه در نتيجه تحول يوتكتيكي بوجود ميايند فاز استنيت است كه اين فاز در مراحل نهايي انجماد حين سرد شدن قطعه به فازهاي فريت و پرليت يا فازهاي تغيير يافته ديگر كه زمينه نمونه را تشكيل مي دهند اطراف گرافيت ها يا كاربيدهاي يوتكتيكي را احاطه مي كنند.

ساختار عمومي چدن هاي با گرافيت ورقه اي:

برخي از ساختارهاي ميكروسكپي در چدن هاي خاكستري را كه در اصل بشكل ميله اي با قطرmm 30 در قالب ماسه اي ريخته گري شده است در شكل 89 تا 92 مشاهده كرد . در شكل 89 ساختار ميكروسكپي يك چدن خاكستري قبل از يوتكتيكي نشان داده شده است. بمنظور مشاهده ساختار ماكروسكپي ابتدا توسط سمباده نرمي ساييده شده سپس بمدت 2 دقيقه با محلول stedut اچ مي گردد.در بررسي ساختار ماكروسكپي جزاير يوتكتيكي داراي 4.6 سلول در هر سانتيمتر مربع هستند و نيز جدايش عناصر ناخالصي كه اغلب در چدنهاي با فسفر ذياد بوجود ميآيد در مرز سلول ها مي توان مشاهده كرد.ساختار سطح ميكروسكپي يك نمونه اچ شده از چدنهاي خاكستري 90 نشان داده شده است.همانگونه كه ملاحظه مي شود در زمينه بجز گرافيت هاي ورقه اي هيچ گونه جزئيات ديگري قابل رويت نيست. در شكل 91 ساختار ميكروسكپي اچ شده از يك چدن خاكستري قبل از يوتكتيكي مشاهده مي گرددكه حاوي گرافيت هاي ورقه اي با زمينه اي كاملا” پرليتي مي باشد. در شكل 92 ساختار سطح چدن مربوط بشكل 91 پس از اچ عمقي توسط ميكروسكوپ الكتروني نشان داده شده است. در اين نوع ميكروسكوپ ها شكل سه بعدي و شعاعي گرافيت ها به سادگي قابل مشاهده است.

تغيير كربن معادل در چدن هاي خاكستري:

مقدار گرافيت هاي ورقه اي مهمترين عاملي است كه بر روي استحكام و خواص ديگر چدن خاكستري تاثير مي گزارد و تغيير در درمان مقدار آنها علت اصلي تغيير استحكام چدن ها مي باشد كه با استاندارد انگليسي BS1457 مشخص شده است.ساختار زمينه در صورتي پرليتي كامل است كه مقدار سيليسيم كمتر يا مقدار منگنز زيادتر باشدو بهمين ترتيب بر اثر وجود مقادير بسيار كم و جزئي از عناصر پآيدار كننده پرليت از قبيل ارسنيك –كرم – مس – نيكل و قلع در موارد اوليه با قراضه هاي برگشتي مي توان زمينه اي كا ملا” پرليتي بدست آيد.

در مورد چدن هايي كه داراي استحكام كمتري هستند ساختار زمينه داراي اهميت كمتري نسبت به نوع گرافيت ها در چدن است. در صورتي كه در چدن هاي با استحكام و مقاومت زياد نوع ساختار زمينه اهميت زيادي دارد بطوريكه در چنين مواردي سعي مي شود تا ساختارهايي كاملا” پرليتي يا بينايتي توليد گردد.

تاثيرات تغييرات ضخامت در ساختار ميكروسكپي چدن خاكستري:

با افزايش ضخامت قطعه در چدن خاكستري استحكام افت مي كند و بهمين دليل معمولا” يك نمونه اي ميله اي با قطر 30 ميلي متر بعنوان مرجع براي استحكام و ساختار مورد استفاده قرار مي گيرد.

ساختار ميكروسكپي:

چگونگي افزايش ابعاد گرافيت ورقه اي شكل با زيادتر شدن سطح يك ميله ريخته گري شده در قالب ماسه اي به قطر 15 ميلي متر در شكل هاي 103 تا 106 نشان داده شده استكه تمام ساختارهاي مسكروسكپي داراي زمينه اي پرليتي مي باشد.ساختار سطح ميله اي به قطر 30 ميلي متر در شكل 95 نشان داده شده است كه اطلاعات مربوط به ان در جدول زير آورده شده است:

طبقه بندي گرافيت:

                                   نوع                                     اندازه                                                                                                                                

شكل95:                       A                                           4

شكل103:                     A                                           5

شكل104:                    A                                           4

شكل105:                     A                                           3

شكل106:                     A                                         2-1

 

تلقيح موارد گرافيت زا در چدن خاكستري:

تلقيح يك مواد جوانه زا در چدن خاكستري عبارت است از اضافه كردن مقدار كمي از ان ماده بمنظور ازاد شدن گرافيت ها از حالت تركيبي سمانتيت كه در اين حالت شكل هاي يوتكتيكي در ساختار چدن افزايش پيدا كرده همچنين فوق تبريد در حين انجماد نيز كاهش مي يابد.بطور كلي مواد جوانه زا را اغلب بصورت تركيباتي آلياژي شامل عنصر جوانه زا است كه بطور مثال مواد جوانه زايي كه در چدن ها مورد استفاده قرار
مي گيرد معمولا” فروسيليسيم و كلسيم سيليس است.

يك ماده جوانه زاي مناسب عبارت است از ماده اي كه افزودن مقادير كمي از ان بدون انكه تغيير قابل ملاحظه در تركيب شيميايي آلياژ كند اثر مناسب و كافي بر روي ساختار داخلي ايجاد كند.استحكام چدني كه قبل از تلقيح يك ماده جوانه زا داراي ساختار گرافيتي است معمولا” پس از اعمال تلقيح بدلايل زير افزايش ميابد:

الف)افزايش در تعداد شكل هاي يوتكتيك

ب) گرافيت هاي فوق تبريد اغلب همراه با فريت هستند و در صورت ايجاد گرافيت هاي بدون جهت در اين حالت اغلب زمينه بصورت كاملا” پرليتي مي گردد كه در نتيجه استحكام را افزايش مي دهد.

ج) مواد جوانه زاي سيليسيم دار معمولا” حاوي آلومينيوم هستند و وجود آلومينيوم در چدنهاي پرليتي باعث افزايش استحكام آنها مي شود.

ساختار ميكروسكپي:

نمونه هايي كه ساختار ماكروسكپي و اچ شده آنها قبل و بعد از تلقيح فرو سيليسيم در شكل هاي 111 و 112 نشان داده شده اند بصورت ميله اي و با قطر 30 ميلي متر در قالب ماسه اي ريخته گري گرديده اند كه قبل از عمل تلقيح تعداد شكل يوتكتيكي كمتر شكل 111 و تعداد زيادتر يوتكتيكي پس از عمل تلقيح در شكل 112 مشاهده مي گردد.بهمين ترتيب مونه هايي كه ساختار ميكروسكپي و اچ نشده آنها قبل و بعد از تلقيح فروسيليسيم در شكل هاي 113 و 114 نشان داده شده اند بصورت ميله اي و با قطر 30 ميلي متر در قالب ماسه اي ريخته گري گرديده كه در شكل 113 گرافيت هاي ورقه اي پس از مرحله يوتكتيكي و گرافيت هاي ورقه اي بدون جهت نسبت به گرافيت هاي موجود در شكل 113 و 114 مشاهده مي شوند.

گرافيت نوع Rosette در چدن خاكستري:

در چدن هايي كه حاوي مقادير فسفر بوده و در قالبهاي ماسه اي ريخته گري شده باشند بويژه در سطوح مقاطع 7-6 ميلي متر و كمتر از ان و بدون استفاده از تلقيح مواد جوانه زا گرافيت هاي نوع Rosette بدست ميايند.(شكل 115)

نمونه تركيب شيميايي:

كربن      سيليسيم   منگنز  گوگرد     فسفر     كربن معادل

3.1           2.6         0.5       0.08         0.6               4

چدن خاكستري با گرافيت هاي فوق تبريد:

گرافيت هاي فوق تبريد بسيار ريز بوده وبدون استفاده از مواد جوانه زا از چدن ها ايجاد مي گردد(شكل113) اين نوع گرافيت ها را مي توان با نگهداري بيشتر مذاب قبل از ريختن ان بداخل قالب و همچنين در چدن هايي كه داراي ميزان گوگرد بسيار كمي هستند تا با خارج كردن هيدروژن داخل مذاب به يك نسبت و در سرتاسر قطعه گسترش داد. در شكل 116 اين نوع گرافيت ها يك چدن حاوي تيتانيم و با استفاده از فوق گداز 1500 درجه سانتيگراد و دميدن گاز اكسيد كربن بمنظور خارج كردن هيدروژن مذاب انجام گرفته است مشاهده مي شود.نمونه مورد نظر بشكل ميله اي به قطر 30 ميلي متر بوده كه داخل قالب ماسه اي ريخته گري شده و ساختار سطح ميكروسكپي ان داراي زمينه اي فريتي با مقادير بسيار كمي از پرليت با رشد دندريتي است.

نمونه تركيب شيميايي:

كربن     سيليسيم     منگنز     گوگرد     فسفر     تيتانيم     كربن معادل

2.1           0.6           0.5         0.1         0.15         0.1             3.6

ريخته گري چدن خاكستري در قالب هاي دائم:

معمولا” چدن هاي خاكستري كه در قالب هاي دائمي فبزي ريخته گري مي گردد از نوع چدن هاي بعد از يوتكتيكي هستند و بدليل ايجاد كاربيدها در لبه ها تقاطع نازك قطعات را پس از ريخته گري انيل مي كنند كه بهمين لحاظ زمينه آنها اصولا” بصورت فريتي است.

ساختار ميكروسكپي:

در شكل 117 ساختار ميكروسكپي چدن با مقدار كربن معادل زياد مشاهده مي شودكه در يك قالب فلزي ريخته شده و در مرحله بعد در حرارت 950-800 درجه سانتبگراد انيل و سپس به ارامي سرد گرديده است.ساختار اينچدن حاوي گرافيت ورقه اي و گرافيت فوق تبريد شده همراه با گرافيت هاي ضخيم و بعد از يوتكتيكي كيش Kish در زمينه فريتي است.

نمونه تركيب شيميايي:

كربن     سيليسيم     منگنز     گوگرد     فسفر     كربن معادل

3.6           2.7           0.5         0.08       0.75           4.7

ساختار ميكروسكپي:

ساختار داخلي يك نمونه قالب شمش در بزرگنمائي كم در شكل 118 نشان داده شده است كه داراي گرافيت ورقه اي بسيار درشت و سلول هاي يوتكتيكي بزرگ است.شكل 119 ساختار ميكروسكپي و اچ شده يك نمونه از قالب شمش را كه حاوي گرافيت هاي ورقه اي درشت در يك زمينه پرليتي با فريت بسيار اندك است نشان ميدهد. در شكل 120 ساختار اچ شده يك قالب شمش با گرافيت فشرده نشان ميدهد .در اين ساختار گرافيت هاي كروي در برخي نقاط بطور اتفاقي بوجود امده و زمينه تماما” فريتي است.

گرافيت هاي فشرده در قطعاتي از جنس چدن خاكستري با مقاطع بزرگ:

گرافيت هاي فشرده كه خود از نوع گرافيت هاي ورقه اي هستند بمنظور اصلاح استحكام قطعاتي از جنس چدن خاكستري در مقاطع بزرگتر مورد استفاده قرار مي گيرند.براي ايجاد اين نوع گرافيت ها شبيه به روش مورد استفاده در قالب شمش ها (شكل 120) ميتوان با اضافه كردن منيزيم – تيتانيم يا بوسيله تركيب نيتروژن در چدن هايي كه داراي مقدار كمي از آلومينيوم – تيتانيم 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

پاسخ دهید

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