عنوان :

مقاله چدن های پر آلیاژ

تعداد صفحات :۳۹

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

نخستین خانواده چدنهای پر آلیاژ که بیشترین اهمیت را کسب کردند چدنهای نایهارد بودند با زمینه مارتنزینی، کاربیدی، کربن در آنها از ۵/۲% تا ۶/۳% متغیر می‌باشد.

هدف اصلی در ساختار چدن نایهارد نوع ۴ به دست آوردن کاربیدهای ناپیوسته M₇c₃ در زمینه مارتنزیت تمپر شده می‌باشد.

در حالت ریخته‌گری ساختمان زمینه شامل کاربید M₇c₃ در زمینه آستنیت، و همچنین می‌تواند پرلیت، مارتنزیت و مقداری آستنیت باقی‌مانده باشد که بستگی به ترکیب شیمیایی دارد. شایان ذکر است که نیکل و منگز پایدار کننده آستنیت هستند و مولیبدن نیز به باقیماندن مقدار بیشتری از آستنیت کمک می‌کند.

سیکل عملیات حرارتی انجام شده عبارت از قرار دادن قطعات به مدت ۴ ساعت در دمای ^۰c800 و سپس سرد کردن آنها و قرار دادن مجدد آنها در دمای ^۰c550 به مدت ۴ ساعت دیگر به منظور تمپر کردن مارتنزیت می‌باشد.

ساختار زمینه شامل پرلیت، آستنیت باقیمانده، کاربیدهای نوع M₇c₃که به صورت ریز و ناپیوسته هستند و همچنین کاربیدهای سوزنی شکل می باشد. کاربیدهای سوزنی کشیده کاربیدهای اولیه‌ای می باشند که دارای خواص مکانیکی و ضربه‌پذیری مطلوبی نیستند و دلیل باقی‌مانده آنها کافی نبودن دمای عملیات حرارتی می‌باشد. زیرا کاربیدهای یوتکتیکی در حوالی ^۰c1200 تا ^۰c1500 در کاربیدهای اولیه حل می‌شوند ضمن این که فرم کاربیدها نیز ار حالت داشتن لبه‌های تیز نیز خارج می‌شود.

دلیل به وجود آمدن گرافیت نیز به دلیل بالا بودن میزان کربن می‌باشد.

واژه های کلیدی: چدنهای نیکل سخت، آستنیت، مارتنزینی، کاربیدی، کربن

فهرست مطالب

مقدمه   ۱
ساختمان سطح مقطع و تاثیر آن روی خواص مکانیکی:   ۴
فازهای کاربیدی در چدنهای نیکل سخت   ۴
تاثیر شکل و اندازه کاربیدها   ۵
اندازه دانه‌ها   ۶
ساختمان زمینه:   ۶
اثر عناصر آلیاژی   ۸
تجهیزات ذوب   ۱۳
عملیات ذوب چدن در کوره‌ القایی بدون هسته:   ۱۴
ملاحظات خاک نسوز کوره   ۱۵
حرکت مذاب در قالب و سیستم راهگاهی   ۱۶
قالبگیری   ۱۹
انواع ماسه   ۱۹
۱-   ماسه سلیسی:   ۱۹
۲-   ماسه ریز کن   ۲۰
۳-   ماسه کرومیتی   ۲۰
۴-   ماسه اولیون   ۲۰
۵-   ماسه شاموتی   ۲۰
مخلوط‌های ماهیچه‌ برای قطعات چدن   ۲۲
استفاده از بازدارنده   ۲۳
تغذیه:   ۲۳
تمیز کاری   ۲۴
عملیات حرارتی چدنهای سفید   ۲۴
تبدیل آستنیت در ارتباطبا عملیات حرارتی   ۲۶
تبدیل مارتنزیتی   ۲۷
تعیین سختی   ۲۹
محاسبات شارژ به قرار زیر می‌باشد:   ۳۱
عملیات حرارتی   ۳۲
منابع   ۳۷

منابع

۱-                                                                     haud book – Casting

۲-                                                                      متالورژی کاربردی چدنها – جلد ۱ مرعش مرعشی

۳-                                                                     تکنولوژی چدن – روی الیوت، ترجمه: مهندس علیرضا علیپور

۴-     چدن سفید مارتنزیتی – احمد ساعتچی  مجله ریخته‌گری، جامعه ریخته‌گران ایران- سال سوم- بهار ۶۱- شماره ۱

۵-           دفتر فنی لوله و ماشین سازی ایران ، از آقای عبدالعظیم سعدیان، اسفند ۶۷

مقدمه

نخستین خانواده چدنهای پر آلیاژ که بیشترین اهمیت را کسب کردند چدنهای نایهارد بودند با زمینه مارتنزینی، کاربیدی، کربن در آنها از ۵/۲% تا ۶/۳% متغیر می‌باشد. در این چدنها تشکیل عنصر اساسی است که به منظور به تعویق افتادن تشکیل پرلیت است و کاهش سرعت بحرانی سرد شدن در رنج ۳/۳% تا۵/۰ به کار می‌رود که نتیجتاً مارتزیت به همراه مقداری آستیت باقیمانده در زمینه ساختار به وجود می‌آید. کروم در رنج %۵/۳ – ۴/۱% اضافه می‌شود، برای حصول اطمینان از اینکه مازاد کربن آلیاژ به جرم کاربیدهای پایدار می‌سازد و همچنین از خاصیت گرافیت زایی نیکل نیز جلوگیری به عمل می‌آید. ترکیب کاربیدها به علاوه مارتنزیت زمینه‌ای با مقاومت سایشی خوبی ایجاد می‌کند. تعیین درصد عناصر آلیاژی در چدنهای نایهار بستگی دارد به ابعاد قطعه و خواصی که از آن انتظار می‌رود. زمانیکه مقاومت سایشی خوب و ضربه‌پذیری پایین مورد نظر باشد کاربیدهای درشت‌تر انتخاب شده و نتیجتاً درصد کربن بین ۶/۳ -۳/۳% انتخاب می‌شود و زمانیکه قطعه در معرض بارهای ضربه‌ای قرار می‌گیرد کربن بین ۲/۳-۷/۲% متغیر خواهد بود. درصد عناصر بستگی به سرعت سرد شدن و ضخامت قطعه دارد برای قطعات با ضخامت ۱ تا ۲ اینچ سیکل بین ۲/۴ – ۴/۳% برای به تعویق انداختن در تبدیل پرلیتی و اطمینان از تبدیل کامل مارتنزیتی ضروری است. چنانچه ضخامت قطعه بالاتر باشد نیکل از ۵/۵ – ۴% مورد استفاده قرار می‌گیرد تا پرلیت تشکیل شود.

در نایهارد نوع II چنانچه درصد نیکل پایین باشد پرلیت تشکیل می‌شود و چنانچه مقدار نیکل زیاد باشد به پایداری استنیت کمک می‌کند. تفاوت اصلی در بین ۴ آلیاژ چدنهای نایهارد در کاربردد آنهاست. در جدول زیر که بر اساس ASTM است مشخصات کلی این ۴ کلاس متفاوت نایهارد با هم مقایسه شده است:

مقاومت به ضربه نوع D بسیار بالاتر از سه مورد قبل (A, B, C) می‌باشد. SI در آن بالاست و نقش کمک کردن به تشکیل کاربید را تسریع می‌کند چون حلالیت کربن در گاما را کاهش می‌دهد. چدنهای نیکل- سخت بوفور در عملیات خرد کردن، پودر کردن، نورد کردن، و حمل مواد به کار برده می‌شوند. دو گروه عمده چدن نیکل سخت وجود دارند، چدنهای با ۴% نیکل و چدنهای با ۶% نیکل و ۹% کروم که معمولاً به نیکل سخت ۲ و ۴ موسوم‌اند. نوع ۲ چدن نیکل سخت شامل کاربیدهای یوتکتیکی M₃C  لدبوریتی است و بنابراین دارای چقرمگی کمی است در صورتیکه نوع ۴ چدن نیکل سخت عمدتاً شامل کاربیدهای ناپیوسته M₇C₃ است و در نتیجه چقرمگی نیکل سخت ۴ بیشتر است. چدن نیکل سخت نوع ۲ چقرمگی کمتری دارد عمدتاً در تولید غلطکهای فلز کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

متالورژی و کاربرد چدنهای نیکل- سخت نوع ۴ تقریباً مشابه چدنهای پرکروم است. اما مشاهده شده است  که در کاربردهای خاص مانند گلوله‌های آسیاب و جدار پوسته آسیابهای سیمان با قطر زیاد که قطعات ریختگی در آن هم تحت سایش و هم ضربات مکرر سنگین قرار دارند نیکل سخت ۴ مقاومت لازم برای شکست را ایجاد نمی‌کند. به طور کلی مقاومت شکست چدنهای پرکروم بیش از چدنهای نیکل سخت ۴ است. مشخصه‌ای که سبب ارجحیت بارز چدنهای نوع نیکل سخت ۴ در مقایسه با چدنهای پرکروم می‌شود قابلیت سختی‌پذیری عالی آن است.

محدودیت استفاده از این نوع چدنها مخصوصاً در نوع ۲، مربوط به شبکه پیوسته کاربید آهن می‌شود که دانه‌های آستینت رادر خود احاطه کرده است و باعث تردی آن می‌گردد. همچنین در مقاطع ضخیم این نوع چدنها را نمی‌توان تولید نمود زیرا امکان به وجود آمدن گرافیت آزاد و کاهش مقاومت به سایش وجود دارد. دیگر اینکه سختی فاز کاربید آهن از کاربیدهای آلیاژی کمتر است. سمانتیت یا کاربید آهن را می‌توان با کاربیدهای دیگر جایگزین نمود به این طریق این امکان وجود دارد که چدنی تولید نمود که فاز کاربید آن از سمانتیت سخت تر بوده و از نظر ساختاری نیز خواص مکانیکی بهتری را عاید نماید.

ساختمان سطح مقطع و تاثیر آن روی خواص مکانیکی:

عواملی که روی خواص این گونه چدنها مخصوصاً بر روی سختی ضربه‌پذیری آن اثر می‌گذارند عبارتند از:

۱-   نوع کاربید

۲-   شکل و اندازه کاربیدها

۳-   اندازه دانه‌ ها

۴-   ساختمان زمینه

فازهای کاربیدی در چدنهای نیکل سخت

ترکیب شیمیایی تمام چدنهای نیکل – سخت طوری انتخاب می‌شود که بیشتر ساختار به صورت کاربید یوتکتیک و آستنیت جامد شود. مقدار کاربید یوتکتیک که تشکیل می‌شود و نیز ساختار زمینه به ترکیب شیمیایی چدن بستگی دارند.

تفاوت بین ساختار کاربیدی در انواع ۲ و ۴ چدنهای نیکل – سخت در شکل زیر نشان داده شده است.

 چدن نیکل – سخت نوع ۲ دارای ساختار لدبوریتی خاصی است که در آن کاربید M₃C در برابر زیر ساختار پیوسته حضور دارد. ساختار کاربیدی علاوه بر اینکه محل مساعدی برای شروع ترک است مسیر بهتری برای اشاعه ترک نیز است. بر عکس چدن نیکل سخت نوع ۴ دارای ساختار یوتکتیکی است که در آن کاربیدهای نوع M₇C₃به طور ناپیوسته حضور دارند. مزیت این نوع ساختار کاربیدی این است که گر چه کاربید M₇C₃  به اندازه M₃C  ترد است ولی ترکهایی که در آن ایجاد می‌شوند قبل از این که وارد زمینه به مراتب نرمتری شوند نمی‌توانند خیلی اشاعه پیدا کنند و به این دلیل چدن نیکل- سخت نوع ۴ مقاومت به وضوح بیشتری به شکست دارند تا نوع چدن نیکل سخت ۲٫

کاربیدهای نوع M₇C₃  نسبت به کاربیدهای M₃C از سختی بیشتری برخوردارند ضمن این که کاربیدهای نوع M₇C₃ساختار ظریفتر را ایجاد می‌نماید که منجر به سختی‌پذیری بهتر می‌گردد. کاربیدهای M₃C عموماً دارای شبکه پیوسته هستند که باعث می‌شوند در مقایسه با کاربیدهای M₇C₃ضربه‌پذیری و سختی کمتری داشته باشند.

تمام عناصر آلیاژی موجب افزایش درصد حجمی فاز کاربید در چدنهای نیکل – سخت می‌شوند. اما تاثیر این عناصر در مقایسه با اثر خود کربن جزئی است. دامنه حجمی کاربید در نوع ۴ چدن نیکل- سخت کلی چدن‌های نیکل- سخت دخالت دارد.

تاثیر شکل و اندازه کاربیدها

معمولاً ریزتر بودن کاربیدها و یک‌نواختی آنها نیز خواص ضربه را بهتر می‌کند لذا استفاده از روشهای انجماد سریع و اضافه کردن پاره‌ای مواد تلقیحی نظیر فرونیتانیوم یا فروکروم کربن به ذوب می‌‌تواند ساختاری ظریفتر و یکنواخت‌تر را ترغیب نماید. البته اخیراً با روشهای دیگری نظیر عملیات حرارتی خاص و یا کنترل ترکیب آنالیز توانسته‌اند شکل کاربیدها را نیز کنترل نماید.

 اندازه دانه‌ها

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 .