عنوان :
مقاله عملیات حرارتی چدن نشکن
تعداد صفحات : ۱۵
نوع فایل : ورد و قابل ویرایش
چکیده
در این مقاله عملیات حرارتی چدن نشکن و آزمایشات آن بیان می شود.
چدنهای نشکن آستمپرشده ADI ( Astempered Ductile Iron) خانواده جدیدی از چدنهای نشکن هستند که در صنعت امروز از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند نیاز روزافزون به قطعات با استحکام بالا همراه با انعطاف‌پذیری خوب باعث رشد سریع این چدنها در دهه ۱۹۸۰ میلادی گشت. بطوریکه این دهه در صنایع ریخته‌گری جهان به دهه آستمپر مشهور شده است. در گذشته برای قطعات با استحکام و انعطاف‌پذیری بالا، عموماً از فولادهای کم آلیاژی و یا فولادهای فورج و عملیات حرارتی شده استفاده می شد. اما از آنجا که صنعت فولادریزی و آهنگری اصولاً مشکل‌تر از ریخته‌گری چدنها می‌باشد، سعی بر آن است که چدنهای آستمپرشده جایگزین آنها شده و به این ترتیب از مشکلات تولید آنها کاسته و سرعت تولید را نیز افزایش دهند.
ساختار اصلی زمینه چدنهای آستمپرشده، بینایت می باشد. این زمینه توسط افزودن عناصر آلیاژی مثل نیکل و مولیبدن به ترکیب چدن های داکتیل و انجام عملیات حرارتی آستمپرینگ ( حرارت دادن تا دمای آستنیت و سپس نگهداری در دماهای تشکیل بینایت) حاصل می گردد.
واژه های کلیدی: چدن نشکن ، آستنیته کردن ، آنیلینگ، نرماله کردن، سختی پذیری، کونچ و تمپر کردن
فهرست مطالب
عملیات حرارتی چدن نشکن.۱
آستنیته کردن چدن نشکن.۱
آنیلینگ چدن نشکن۲
سختی پذیری چدن نشکن.۳
نرماله کردن چدن نشکن۳
کونچ و تمپر کردن چدن داکتیل.۴
آستمپر کردن چدن نشکن.۵
اندازه سطح مقطع و عناصر آلیاژی۵
دما و زمان آستنیته کرد.۶
آزمایشات.۷
ریز ساختار:۸
شکست شناسی:.۹
موارد استفاده چدن نشکن۱۲
منابع۱۴
آستنیته کردن چدن نشکن
هدف معمول آستنیته کردن این است که تا حد امکان زمینه ی آستنیتی با مقدار کربن یکسان قبل از پروسه ى حرارتى تولید شود. به عنوان مثال در چدن نشکن هیپریوتکتیک برای آستنیته کردن باید از دماى بحرانى کمی بالاتر برویم به طورى که دماى آستنیته در منطقه ى دو فازى ( آستنیت و گرافیت(باشد. دماى آستنیته کردن به وسیله ى عناصر آلیاژى موجود در چدن نشکن تغییر مى کند . .
با افزایش دمای آستنیته کردن می توان آستنیت تعادلی حاوى کربن که در حال تعادل با گرافیت است را افزایش داد. که این پارامتر قابل انتخاب است( در زمان محدود). کربن موجود در زمینه ی آستنیتی کنترل دمای آستنیته کردن را مهم ساخته که این دما به منظور جلو بردن واکنش به مقدار زیادی به کربن موجود در زمینه ی آستنیتی بستگی دارد ، این ساختار مخصوصاً برای آستمر کردن ساخته می شود ، سختی پذیری (قابلیت آستمپر کردن ) به میزان زیادی به کربن موجود در زمینه و در واقع به عناصر الیاژی موجود در چدن نشکن بستگی دارد ، میکرو ساختار اصلی و سطح مقطع قطعه تعیین کننده ی زمان مورد نیاز برای آستنیته کردن می باشند .
مراحل بعد از آستنیته کردن هنگامی که مورد اهمیت باشند عبارتند از : آنیل کردن ، نرماله کردن ، کونچ و تمپر کردن و آستمپر کردن
آنیلینگ چدن نشکن
هنگامی که حداکثر انعطاف پذیری و قابلیت ماشینکاری عالی مورد نیاز باشد و استحکام بالا مورد نیاز نباشد ، عموماً چدن نشکن آنیل فریتی می شود . بدین گونه که میکروساختار به فریت متحول می شود و کربن اضافی به صورت می باشد، اگر ماشینکاری عالی مورد ۶۰-۴۰-۱۸ نوع ASTM کروی رسوب می کند. این عملیات حرارتی ساخته ی نیاز باشد باید مقدار منگنز ، فسفر و عناصر آلیاژی از قبیل کرم و مولیبدن درحد امکان پایین باشد زیرا باعث آهسته کردن پروسه ی آنیل می شوند .
نحوه ی آنیل کردن توصیه شده برای چدن نشکن آلیاژی و چدن نشکن با کاربید یوتکتیک و بدو ن کاربید یوتکتیک در پایین شرح داده شده است :
آنیل کامل برای چدن نشکن با ۲%-۳% سیلیسیم و بدون کاربید یوتکتیک :
گرم کردن تا دمای ۸۷۰- ۹۰۰ درجه ی سانتی گراد و نگهدار ی در این دما به مدت ۱ ساعت در ازای هر اینچ ضخامت ،سپس سرد کردن در کوره با سرعت ۵۵ درجه سانتی گراد در ساعت تا دمای ۳۴۵ درجه ی سانتی گراد سپس سرد کردن در هوا.
آنیل کامل در صورت وجود کاربید یوتکتیک :
گرم کردن تا دمای۹۰۰C-870C و نگهداری در این دما برای ۲ ساعت و بیشتر از این زمان برای ضاخمت های زیاد ، سپس سرد کردن در کوره با سرعت ۱۱۰C/hتا دمای ۷۰۰Cو نگهداری در این دما برای ۲ ساعت ، سپس سرد کردن در کوره تا دمای ۳۴۵Cبا سرعت ۵۵C/h ، سپس سرد کردن در هوا .
آنیل کردن زیر منطقه ی بحرانی برای تبدیل پرلیت به فریت:
گرم کردن قطعات تا دمای۷۰۵C-720Cونگهداری در این دما به مدت ۱ ساعت در ازای هر اینچ ضخانت ، سپس سرد کردن در کوره با سرعت۵۵C/h تا دمای ۳۴۵C و سپس سرد کردن در هوا .
وقتی که در چدن نشکن عناصر آلیاژی وجود داشته باشد از سرد کردن سرتاسری قطعه جلوگیری می شود و کاهش درجه حرارت از نقطه ی بحرانی تا۴۰۰C ادامه می یابد و سرعت سرد کردن از۵۵C/h کمتر می باشد .
به هر حال برخی عناصر در شکل کاربید خود اگر تجزیه ناپذیر باشند به شکل کاربید اولیه که بسیار سخت است می باشندکه این حالت بیشتر در کرم می باشد ، به عنوان مثال% ۰٫۲۵ کرم باعث تشکیل کاربید اولیه ی بین نشینی می شود که در اثر عملیات حرارتی تا دمای ۹۲۵C و نگهداری در مدت۲h-20h حتی نیز از بین نمی رود . زمینه ی حاصل از رسوب پرلیت ، زمینه ی فریتی با کاربید می باشد که فقط ۵% ازیاد طول دارد .
نمونه های دیگری از عناصر که به شکل کاربید در چدن نشکن وجود دارند عبارتند از مولیبدن بیشتر از ۰٫۳% و وانادیم وتنگستن در مقدیر بیش از ۰٫۰۵%
سختی پذیری چدن نشکن
سختی پذیری چدن نشکن یک پارامتر مهم تعیین کننده ی واکنش ثابت آهن برای نرماله کردن ، کونچ کردن و تمپرکردن یا آستنیته کردن می باشد
سختی پذیری معمولاً به وسیله ی آزمایش جامینی تعیین می شود ، که در آن از یک میله با اندازه ی استاندارد (قطر ۱ اینچ و ارتفاع ۴ اینچ) استفاده می شود که آن را آستنیته می کنند سپس یک سر آن را به وسیله ی آب سرد می کنند ، نوسان در سرعت سرد کردن باعث بی ثباتی (متفاوت بودن) در میکروساختار می شود که سختی آنها تغییر می کند سپس آنها را تعیین و ثبت می کنند.
زمینه ی با کربن بالا باعث بالا رفتن دمای آستنیته کردن و در نتیجه ی آن باعث افزایش سختی پذیری می شود (منحنی جامینی فاصله ی زیادی تا پایان سرد کردن پیدا می کند ) و همچنین قطعه حداکثر سختی بالاتری پیدا می کند.
هدف از اضافه کردن عناصر آلیاژی به چدن نشکن افزایش سختی پذیری است ، منگنز و مولیبدن برحسب وزن اضافه شده به چدن نشکن نسبت به مس و نیکل عناصر بسیار موثری در افزایش سختی هستند.
در هر حال همانند فولاد افزودن ترکیب نیکل – مولیبدن یا مس – مولیبدن یا مس – نیکل – منگنز نسبت به اینکه این عناصر را به صورت جداگانه به چدن اضافه کنیم ، تاثیر بیشتری خواهند داشت.
بنابراین برای ریخته گری مقاطع زیاد که نیاز به سختی و آستمر زیاد دارند معمولاً از ترکیب ان عنصر استفاده می کنند . سیلیسیم صرف نظر از تاثیری که روی زمینه ی حاوی کربن دارد تاثیر زیادی روی سختی پذیری ندارد .
نرماله کردن چدن نشکن
نرماله کردن (سرد کردن در هوا در جریان آستنیته کردن) به طور قابل توجهی می تواند باعث بهبود استحکام کششی شود.و امکان استفاده در ساخت چدن نشکن ASTM نوع ۳۰-۷۰-۱۰۰ وجود دارد .
میکروساختار حاصل از نرماله کردن به ترکیب شیمیایی چدن و سرعت سرد کردن بستگی دارد سختی تحمیل شده به وسیله ی ترکیب شیمیایی قطعه به موقعیت منطقه ی زمان – دمای دیاگرام CCT بستگی دارد .
سرعت سرد کردن به حجم قطعه ی ریختگی بستگی دارد ولی شاید بیشتر تحت تاثیر دما و جریان هوای اطراف قطعه ی در حال سرد شدن باشد .
اگر چدن حاوی مقدار زیادی سیلیسیم نباشد و دست کم حاوی مقدار مناسبی منگنز(یا بالاتر۰٫۵ %-۰٫۳%) باشد به طور کلی نرماله کردن ، ساختار پرلیت ظریف تولید خواهد کرد . قطعات سنگین در صورتی که نیاز به نرماله شدن داشته باشند برای بدست آوردن ساختاری کاملاً پرلیتی و سختی پذیری بیشتر بعداز نرماله کردن حاوی عناصر الیاژی از قبیل مولیبدن و نیکل و منگنز اضافی هستند . قطعا ت سبک چدن های آلیاژی ممکن است بعد از نرماله کردن حاوی ساختارمارتنزیتی یا بینیتی باشند
دمای نرماله کردن معمولاً بین۸۷۰C-940C می باشد و زمان استاندارد نگهداری ۱h برای هر اینچ ضخامت و نگهداری به مدت ۱h به عنوان حداقل در این دما کافی است .برای چدن های حاوی عناصر آلیاژی به دلیل کاهش نفوذ کربن در آستنیت زمان بیشتری نیاز است به عنوان مثال قلع و آنتیموان برای گرافیت های کروی ، به طور موثری از حل شدن کربن در زمینه ی حاوی گرافیت کروی جلوگیری می کنند .
گاهی اوقات بعد از نرماله کردن ، قطعات را به منظور دست یافتن به سختی مورد نظر و حذف تنش های باقی مانده در اثر تفاوت سرعت سرد کردن در قسمتهای مختلف قطعه به دلیل اختلاف اندازه ی مقطع، قطعه ی ریختگی را تمپرمی کنند.
تمپر کردن قطعات بعد از نرماله کردن برای دستیابی به چقرمگی بالا و مقاومت به ضربه می باشد. تاثیر تمپر کردن در سختی و استحکام کششی به ترکیب شیمیایی چدن و میزان سختی بدست آمده از نرماله کردن بستگی دارد.
تمپر کردن شامل حرارت دادن مجدد تا دمای۴۲۵C-650C و نگهداری در این دما به مدت۱h برای هر اینچ ضخامت از مقطع می باشد . این دما برای دستیابی به مشخصات گوناگون در مدت بالای رنج معمول، متفاوت می باشد.
جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .
