بررسی اثر محیط های سردکننده در کوینچ فولاد

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:55 | بازدید : 1304 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

در عمليا ت سخت کردن فولاد پس از آستنيته کردن آن لازمست به سرعت تا دماي محيط کوئنچ شود. براي اين کار به يک محيط سردکننده نياز ميباشد. محيط هاي سرد کننده بر حسب ماهيت شان داراي سرعت هاي مختلفي ميباشند به عبارت ديگر قابليت و توانايي استخراج حرارت از قطعه در آنها متفاوت است . از اين رو آگاهي از قدرت سردکنندگي آنها در دستيابي به سختي مورد نياز ضروري است.
هدف از سخت کردن فولاد ها مارتنزيت کردن حداقل لايه سطحي آنهاست. بنابراين آهنگ سرد کردن بايد به گونه اي باشد که پرليت و بينيت به وجود نيايد. از آنجايي که ضخامت و ابعاد قطعه از پيش تعيين شده است . ضخامت پوسته ي مورد نياز براي سخت کردن بايد با انتخاب صحيح فولاد به محيط سرد کننده کنترل گردد. در عمل براي سخت کردن فولاد هاي کربني ساده از آب استفاده مي شود. هرچه فولاد آلياژي تر باشد محيط سرد کننده ي ملايمتري نياز مي باشد.
بطو کلي هر محيط سرد کننده يک منحني سرد کنندگي دارد که رفتار آن محيط را هنگام سرد کردن يک قطعه نشان مي دهد . اين منحني از رسم کردن تغييرات درجه حرارت به هنگام سرد شدن قطعه بر حسب زمان در سطح يا عمق قطعه بدست مي آيد و در واقع معياري براي مقايسه محيط هاي سرد کننده با يکديگر مي باشد .اين منحني داراي سه منطقه مي باشد که خصوصا ت هر يک به شرح زير است

منطقه A: (مرحله سرد شدن توسط فيلم بخار )
در اين مرحله حباب هاي گازي در اطراف قطعه را فرا گرفته و بصورت يک قشر پايدار عايق عمل مي کند. علت تشکيل اين منطقه اين است که حرارت موجود در سطح قطعهبيش از حرارت لازم جهت تشکيل بخار است . انتقال حرارت از قطعه به محيط در اين مرحله به آهستگي صورت مي گيرد . اين مرحله در آب بوضوح ديده مي شود در صورتيکه در محيط هاي آب نمک اين چنين نيست .
منطقه B: (سرد شدن در حين شکسته شدن فيلم بخار)
در اين مرحله سرعت سرد کنندگي محيط بسيار زياد است دماي سطح قطعه کاهش يافته و فيلم بخار شروع به شکسته شدن مي کند . مايع اطراف قطعه شديدا مي جوشد و قطعه با سرعت زياد سرد مي شود.نقطه جوش مايع تعيين کننده ي پايان اين مرحله است.
منطقه C:(سرد شدن توسط مايع )
هنگامي شروع مي شود که درجه حرارت سطح قطعه به نقطه ي جوش محيط رسيده باشد و جوششش مايع قطع گردد.
عوامل موثر در قدرت سرد کنندگي محيط هاي سرد کننده:
تلاطم:
تلاطم باعث افزايش قدرت سرد کنندگي محيط مي گردد.
درجه حرارت محيط سرد کننده:
هر چه درجه حرارت محيط زياد تر باشد قدرت سرد کنندگي کاهش مي يابد زيرا مرحله A طولاني تر و پايدارتر مي شود .از طرف ديگر بدليل کاهش انتقال حرارت قدرت سردکنندگي در ناحيه Cکاهش مي يابد.
شدت سرد کنندگي محيط سرد کننده را توسط پارامتر انتقال حرارت معادل که مشخص کننده شدت يا قدرت سرد کنندگي محيط است و توسط “H” نشان داده مي شود معين مي کنند . مقدار H را مي توان از معادله زير بدست آورد:
H=F/K
F= پارامتر اتنقال حرارت با واحد Btu/in*sec*F
K= هدايت حرارتي فولاد با واحد Btu /in*sec*F
از محيط هاي سرد کننده مورد استفاده مي توان به آب و هوا وحمام نمک و روغن اشاره کرد . قدرت سرد کنندگي آب زماني است که دماي آن بين 20 تا 40 درجه سانتيگراد است . البته از آنجا که قدرت سرد کنندگي آب در محدوده دما يي تشکيل مارتنزيت زياد است قطعه بطور همزمان تحت تاثير تنش هاي حرارتي و استحاله اي قرار مي گيرد که در نتيجه احتمال ترک خوردن و يا تاب برداشتن آن افزايش مي يابد .
روغن نسبت به آب محيط خنک کننده ي ملايمتري مي باشد و به اين دليل از آن به عنوان محيط سرد کننده در فولاد هاي کم آلياژاستفاده مي شود . ضخامت هاي نازک از فولاد هاي کم آلياژ تر و ضخامت هاي نسبتا ضخيم تر از فولاد هاي پر آلياژ را مي توان در هوا خنک کرد . يکي از مزاياي سرد کردن در هوا ناچيز بودن تغيير شکل و تاب برداشتن احتمالي قطعه و از معايب آن احتمال اکسيد شدن سطوح قطعه است .
حمام نمک بعنوان محيط سرد کننده استفاده مي شود اين حمام نمک شامل نسبت هاي مساوي نيتريت سديم و نيترات پتاسيم (K2No3 , NaNo3) مي باشد . که غالبا اين حمام نمک محيط سرد کننده ي مناسبي براي سخت کردن فولادها است که از سختي پذيري نسبتا خوبي برخوردار هستند وحمام هاي نمک ديگري نيز با ترکيبات شيميايي مختلف براي سرد کردن به کار مي روند.
نتايج حاصل از سرد کردن فولاده در يک محيط سرد کننده بستگي به دما و ميزان تلاطم محيط دارد.
دماي محيط سرد کننده بايد بطور مداوم کنترل شود . يکي از روش هاي گرم نگه داشتن محيطي مانند روغن استفاده از المان هاي الکتريکي مي باشد .
قطعات کوچک را مي توان داخل محيط سرد کننده حرکت داده و تلاطم لازم را ايجاد کرد اما در مورد قطعات بزرگ از پروانه پمپ جهت ايجاد تلاطم استفاده مي شود.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

آزمايش سختي در مقابل خراشيدن (Mohs)

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:54 | بازدید : 1176 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

يك مقياس بندي قرار دادي براي ازمايش سختي سنج، توانايي يك ماده براي خراشيدن مواد ديگر با عدد سختي كمتر مي باشد. ماده اول نيز مي تواند توسط موادي كه عدد سختي آنها بالاتر باشد، خراشيده شود. اين موضوع ادامه مي يابد، به اين صورت كه موادي كه سخت تر باشند، مواد با سختي كمتر را مي توانند بخراشند.
يكي از مقياس هاي مشهور، مقياس «مو» (Mohs) مي باشد كه بيشتر مورد استفاده كاني شناسان قرار مي گيرد. در جدول مربوطه مقياس سختي «مو» نشان داده شده است.
با استفاده از جدول مقياس مو چنانچه ماده اي، ماده ديگري را بخراشد ولي ماده بعدي در جدول با سختي بيشتر را نتواند بخراشد، عدد سختي اين ماده، معدل سختي ماده اول و دوم خواهد بود. چنانچه ماده اي بتواند ماده كوارتز با عدد سختي 7 را بخراشد ولي ياقوت زرد با عدد سخت 8 را نتواند بخراشد، عدد سختي «مو» براي اين ماده 5/7 مي باشد.
با استفاده از دستگاه سلرومتر مي توان مقادير فشار لازم براي ايجاد يك خراش با اندازه معين و يا اندازه يك خراش ايجاد شده توسط يك سوزن تحت اثر يك نيروي ثابت را اندازه گيري نمود.
استاندارد نمودن آزمايشات با سلرومتر و اجراي آن بسيار مشكل است. به منظور بازرسي و يا كنترل كيفيت فولادهاي سخت كاري شده، آزمايش با سوهان در سطح وسيعي استفاده مي شود.

چنانچه ماده اي بتواند ماده كوارتز با عدد سختي 7 را بخراشد ولي ياقوت زرد با عدد سخت 8 را نتواند بخراشد، عدد سختي «مو» براي اين ماده 5/7 مي باشد. با استفاده از دستگاه سلرومتر مي توان مقادير فشار لازم براي ايجاد يك خراش با اندازه معين و يا اندازه يك خراش ايجاد شده توسط يك سوزن تحت اثر يك نيروي ثابت را اندازه گيري نمود. استاندارد نمودن آزمايشات با سلرومتر و اجراي آن بسيار مشكل است. به منظور بازرسي و يا كنترل كيفيت فولادهاي سخت كاري شده، آزمايش با سوهان در سطح وسيعي استفاده مي شود. بازرسين و يا كاربران آزمايشگاه، يك سوهان را بر روي سطح قطعه مي كشند، سوهان از روي قطعات سخت كشيده شده و عبور مي نمايد ولي بر روي سطح قطعات نرم، شيار ايجاد مي نمايد. لذا با ازمايش سوهان، قطعات مورد قبول ويا مردود، مشخص مي شوند.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

سختی سنجی ویکرز

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:54 | بازدید : 1224 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

محاسبه سختي مواد با استفاده از نسبت بار وارده به سطح فرو رفتگي (مثل آزمايش برينل) شامل ساير آزمونها نيز مي گردد كه يكي از آنها آزمايش تعيين سختي به طريقه و يكرز مي باشد. در اين ازمايش از يك دندانه الماسه كوچك، به شكل هرم مربع القاعده استفاده مي گردد كه زاويه نوك آن 136 درجه و بار وارده از 5 تا 120 كيلوگرم با تقسيمات 5 كيلوگرمي مي تواند تغيير نمايد.

به منظور اجراي آزمايش، قطعه نمونه را روي سندان قرار داده و به وسيله يك پيچ، سندان به سمت بالا حركت مي نمايد تا قطعه دقيقا نزديك نوك دندانه قرار گيرد. سپس با آزاد كردن اهرم شروع كننده آزمايش، يك بازوي سنگين كه نسبت آن 20 به يك مي باشد، رها شده و وزن بازو به ارامي بر روي وارد مي آيد و سپس بازو به محل اوليه بر مي گردد. آماده كرده مجدد دستگاه براي ازماي، به وسيله فشار دادن يك پدال پايي انجام مي شود. پس از آنكه سندان به پايين آورده شده يك ميكروسكوپ بر روي قطعه قرار گرفته و قطر مربع فرور فتگي با دقت 001/0 ميلي متر اندازه گرفته مي شود. در صورت لزوم از ساچمه اي به قطر 1 يا 2 ميلي متر به عنوان دندانه نيز مي توان استفاده نمود. از دستگاه و يكرز اصولا در پژوهشها استفاده مي شود، يكي از مزاياي دستگاه و يكرز كه بعضي از كاربران اين دستگاه به آن اعتراف كرده اند، دقت اندازه گيري ابعاد فرو رفتگي حاصله است. اندازه گيري قطر يك مربع، بسيار دقيق تر از اندازه گيري قطر يك دايره است زيرا براي اندازه گيري قطر دايره بايستي فاصله دو خط مماس بر دايره اندازه گرفته شود. روش ويكرز، نسبتاض سريع بوده و با آن مي توان سختي نمونه هاي نازك تا 006/0 اينچ ضخامت را اندازه گرفت. گفته شده است كه تا محدوده 1300 درجه سختي (تقريباَ 150 درجه سختي برينل) نتايج اين روش داراي دقت مطلوب مي باشد. به نظر مي رسد كه امكان مسطح شدن دندانه دستگاه و يكرز كمتر از دندانه برينل باشد. از معايب آزمايش ويكرز اين است كه اين آزمايش، مخرب بوده و سرعت اجراي آنم كمتر از ازمايش برينل و راكول است و سطح قطعه نمونه را بايستي قبل از آزمايش پرداخت نمود كه اين كار وقت زيادي را مي گيرد. اگرچه آزمايش ويكرز بسيار دقيق تر از راكول و برينل است ولي قيمت دستگاه آن نيز بسيار گرانتر مي باشد. در مقابل، نتايج ازمايش ويكرز در سطح وسيعي از صنايع پذيرفته شده است. عدد سختي دستگاه ويكرز با دندانه الماس هرمي شكل، كه به صورت خلاصه، DPH نوشته مي شود، از فرمول زير محاسبه مي شود.

كه در اين فرمول، DPH عبارتست از عدد سختي و يكرز با دندانه الماسه هرمي شكل برحسب كيلوگرم بر ميلي متر مربع، P بار وارده بر حسب كيلوگرم و d قطر مربع فرو رفتگي برحسب ميلي متر است.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

سختی سنجی راکول

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:53 | بازدید : 1304 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

آزمايش راكول:
آزمايش سختي راكول شبيه آزمايش برينل است كه در آن عدد سختي، نسبتي از بزرگي حفره اي است كه توسط يك دندانه(عمق نفوذ) و با وارد آوردن يك بار ثابت معين بر روي قطعه نمونه بوجود مي آيد. آزمايش راكول با آزمايش برينل از نظر اصول متفاوت است، زيرا در آزمايش راكول سه نوع بار و دندانه مختلف را مي توان انتخاب نمود.
اختلاف آزمايش راكول با آزمايش برينل در كوچكتر بودن بار وارده و شكل دندانه ايجاد كننده حفره است و در نتيجه حفره ايجاد شده كوچكتر و كم عمیق تر خواهد بود. بنابراين طيف كاربرد آن وسيعتر از آزمايش برينل و انجام آن سريعتر مي باشد چون مي توان مستقيماَ قرائت عدد سختي را انجام داد.

شكل زیر، يك نمونه از دستگاه سختي سنج راكول و دندانه آنرا نشان مي دهد.

دندانه فرو رونده يا نفوذ كننده ممكن است يك ساچمه فولادي سخت شده به قطر اينچ يا اينچ بوده و يا يك مخروط الماسه با زاويه 120 درجه كه نوك مخروط آن گرد شده و بريل ناميده مي شود، باشد. عدد سختي كه روي نشانگر مدرج مي توان قرائت نمود، يك عدد دلخواه قراردادي است كه به طور معكوس با عمق حفره ايجاد شده، متناسب مي باشد. مقياس بكار رفته براي آزمايش، نشان دهنده بار وارده و نوع دندانه استفاده شده مي باشد.

آزمايش سختي سنجي سطحي راكول
بعضي از دستگاههاي آزمايش راكول، به صورت خاص براي تعيين سختي سطح ساخته شده اند. اين آزمايش براي تعيين سختي سطح قطعاتي طراحي شده است كه در آن فقط يك فرو رفتگي سطحي و كم عمق، مورد نظر مي باشد. دستگاههاي آزمايش سختي سنجي سطحي از لحاظ اصول كاركرد، بادستگاههاي معمولي راكول يكسان مي باشند هر چند اين دستگاهها، نيروهاي كوچك تر و سبكتري را مورد استفاده قرار داده و داراي سيستم هاي دقيق تري جهت اندازه گيري عمق فرو رفتگي مي باشند. دستگاههاي آزمايش سختي سنجي سطحي راكول مي توانند بار كوچكي به مقدار 3 كيلوگرم و بارهاي بزرگي به مقدار 15، 30 يا 45 كيلوگرم را به كار ببرند. يك درجه بر روي نشانگر داراي دندانه هايي مشابه با ساير دستگاههاي سختي سنج راكول مي باشند. آزمايش راكول هم مثل آزمايش برينل داراي مزايا، معايب و محدوديت هايي مي باشد. آزمايش راكول يك آزمايش دقيق و حساس است و مي توان آن را سريع اجراء نمود و نتيجه را مستقيماَ از روي دستگاه قرائت نمود، بدون اينكه نياز به محاسبه داشته باشد. اين آزمايش مانند آزمايش برينل در سطح جهاني مورد قبول قرار گرفته است.
آزمايش راكول يك ازمايش معتبر است كه هر كس مي تواند‌ آن را انجام داده و نتايج يكساني را بر روي يك نمونه بدست آورد و بستگي به مهارت اپراتور ندارد.
آزمايش راكول را بر روي طيف وسيعي از مواد گوناگون مي توان انجام داده و سختي آنها را بدست آورد. معايب آزمايش راكول بسيار شبيه آزمايش برينل است. دستگاه آزمايش نسبتاَ گران و مناسب استفاده در خارج از آزمايشگاه نبوده و ازمايش عموماَ مخرب محسوب مي شود.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

سختی سنجی برینل

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:53 | بازدید : 1202 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

معمولاَ اصطلاح سختي به خاصيت اجسام در مقابل نفوذ جسم ديگري به سطح آنها و ميز ان مقاومت و نفوذپذيري آنها اطلاق مي شود.
رايج ترين آزمايش سختي، مشتمل بر حركت يك جسم نفوذ كننده و يا فرو رونده بداخل جسم مورد آزمايش و ثبت نيروي لازم براي اين كار و يا اندازه گيري مقدار فرو رفتگي در برابر يك نيروي معين مي باشد، كه اين ازمايش، آزمايش سختي فرو روندگي ناميده مي شود. چنانچه جرم معيني از يك ارتفاع مشخص بر روي سطح قطعه(که خاصيت الاستيک زيادي دارد) مورد آزمايش انداخته شود و مقدار واجهش آن جرم معين اندازه گرفته شود، به اين آزمايش، آزمون سختي واجهشي گفته مي شود. ساده ترين نوع سختي سنجي، خراشيدن سطح جسم نمونه به وسيله يك سوهان مي باشد. مقدار خراشهاي ايجاد شده از نظر كمي و كيفي نشان دهنده ميزان سختي نسبي جسم خواهد بود. مقدار ساييدگي سطح جسم تحت شرايط تعيين شده، به عنوان سختي سايشي و مقاومت در مقابل سايش ناميده مي شود.

اصول
اصول سختي سنجي بر پايه اندازه گيري مقاومت جسم در مقابل فرو رفتگي است كه اساس و مبناي دستگاههاي اندازه گيري مختلف مي باشد. ابزار فرو رونده، در جسم، در آزمون سخت سنجي ممكن است به صورت ساچمه، مخروط ناقص، يك سطح و يا هرم باشد كه معمولا از فولاد سخت يا الماس ساخته شده و تحت يك نيروي ايستا (استاتيك) بكار برده مي شود.
در سختي سنجي فرو روندگي، به دو طريق ممكن است سختي را اندازه گيري نمود. يا باري كه بايستي تا عمق معيني فرو رفتگي را ايجاد نمايد، اندازه گيري مي شود و يا مقدار گودي ايجاد شده توسط يك بار مشخص اندازه گرفته خواهد شد. در آزمايش واجهش ، يك بار متحرك و يا ضربه اي بر روي سطح قطعه مورد آزمايش انداخته مي شود.
مقدار واجهش اندازه گرفته شده، سختي قطعه مورد آزمايش را نشان مي دهد. شايد متداول ترين آزمايش هاي سختي سنجي بر روي فلزات، آزمونهاي برينل و راكول باشد، هر چند انواع آزمايشات سختي سنجي ديگري نيز امروزه با توجه به زياد شدن فولادهاي سخت و سخت تر شدن سطوح فولادها مورد استفاده قرار گرفته اند.
اين آزمايشات شامل سختي سنج شور، و يكرز، مونوترون (آزمايش با گلوله الماس)، راكول سوپرفيشيال (سختي سطحي راكول) و سختي سنج هربرت مي باشد.
همچنين لزوم تعيين سختي قطعات بسيار نازك، قطعات بسيار ريز و تعيين گراديان سختي (افت نسبي سختي) در فواصل بسيار كم و در لايه هاي نازك، سبب ابداع دستگاههاي ريز سختي سنج ها مثل ريز سختي سنج توپ شده است. در ادامه، چند نمونه از دستگاههاي سختي سنج و نحوه آزمايش با آنها، به عنوان نمونه و مثالي از روش، اصول و تجهيزاتي كه در تعيين سختي مواد كاربرد دارند، شرح داده مي شود.

تجهيزات و روش
آزمايش برينل:
يكي از قديمي ترين آزمايشات سختي سنجي، آزمايش برينل مي باشد. اين آزمايش، يك آزمون سختي سنجي ايستايي مي باشد كه عبارتست از فشردن يك ساچمه فولادي سخت بر روي سطح يك قطعه نمونه.
در اين آزمون معمولاَ از يك ساچمه به قطر 10 ميلي متر از جنس فولاد سخت و يا كربور تنگستن، براي اعمال يك بار بر روي سطح ماده استفاده مي شود كه براي فلزات سخت، مقدار بار 3000 كيلوگرم، براي فلزات نيمه سخت 1500 كيلوگرم و براي نرم 500 كيلوگرم و يا كمتر مي باشد.

تفاوت انواع مختلف اين دستگاهها به شرح زير است:
1-روش وارد آوردن بار، به عنوان مثال اعمال نيرو توسط فشار روغن، چرخ دنده و پيچ و يا استفاده از اهرم و وزنه.
2-روش اجراي عمليات، به عنوان مثال استفاده از نيروي دست و يا نيروي ماشين.
3-روش اندازه گيري بار وارده، به عنوان مثال استفاده از پيستون و وزنه، فشار سنج بوردون، نيروسنج و يا اهرم و وزنه.
4-اندازه دستگاه، براي مثال دستگاه بزرگ و يا دستگاه كوچك (سيار و قابل حمل).

آزمايش برينل را مي توان توسط يك دستگاه آزمون عمومي (يونيورسال) با اضافه كردن يك مبدل مناسب كه ساچمه را نگهدارد، انجام داد. آزمايش بر روي ورق هاي فلزي را مي توان با استفاده از ابزارهاي دستي مثل انبردست و ساچمه هايي به قطر اينچ و گيره فنري با قدرت 22 پوند انجام داد. براي انجام آزمايش برينل، قطعه نمونه را بر روي سندان قرار داده و سندان را بالا مي برند به طوري كه يا ساچمه مماس شود. پمپ نمودن روغن به داخل سيلندر اصلي، سبب اعمال يك نيروي رو به پايين به پيستون اصلي دستگاه و در نتيجه فشار وارد آوردن بر روي ساچمه مي شود. اين فشار باعث فرو رفتن ساچمه بر روي سطح قطعه مورد آزمايش مي گردد. پيستون كاملاَ روان، كار مي نمايد لذا تلفات اصطكاك قابل چشم پوشي است. با نصب يك فشار سنج بوردون، مقدار تقريبي بار وارده نشان داده مي شود. هنگامي كه بار وارده، به مقدار مورد نظر برسد، وزنه تعادل بالاي دستگاه با عمل يك پيستون كوچك، به بالا كشيده مي شود. اين عمل به منزله ضامن اطميناني است كه بار زيادي بر روي ساچمه وارد نشود. در آزمايشات استاندارد، قطر حفره ايجاد شده توسط ساچمه، به وسيله يك ميكروسكوپ ميكرومتر و يا ميكروسكوپ برينل كه يك صفحه شفاف مدرج در ميان ديد آن مي باشد، اندازه گرفته مي شود. آزمايش برينل معيار خوبي براي اندازه گيري سختي مي باشد ولي داراي محدوديت هايي است. يكي از اين محدوديت ها، مناسب نبودن آن براي مواد بسيار سخت مي باشد. در اين موارد، ساچمه اكثراَ تغيير شكل مي دهد. همچنين براي قطعات خيلي نازك كه احتمالاَ عمق حفره ايجاد شده بيشتر از ضخامت قطعه باشد، اين روش مناسب نمي باشد. يكي ديگر از محدوديت ها، مناسب نبودن آن براي قطعاتي است كه سطح آنها سخت شده باشد. در اين موارد ممكن است عمق حفره ايجاد شده از ضخامت لايه سخت شده بيشتر باشد، و در نتيجه نرمي مغز قطعه، نتيجه آزمون را بي اعتبار نمايد. در آزمايشات استاندارد، بار كامل بمدت 30 ثانيه بر روي فلزات آهني و 60 ثانيه بر روي فلزات نرمتر وارد مي آيد. عدد سختي برينل، مقدار اسمي فشار بر واحد سطح حفره ايجاد شده برحسب كيلوگرم بر ميليمتر مربع مي باشد. اين عدد با تقسيم بار وارده بر سطح حفره ايجاد شده كه كره در نظر گرفته مي شود محاسبه مي گردد. مقدار بار وارده و قطر حفره ايجاد شده در فرمول زير قرار داده مي شود:

كه در اين فرمول BHN عدد سختي برينل (كيلوگرم بر ميلي مترمربع)، L مقدار بار اعمال شده (به كيلوگرم)، D قطر ساچمه (ميلي متر) و d قطر حفره ايجاد شده به ميلي متر مي باشد. به منظور آزادي عمل قابل قبول در ازمايشات، اين اعداد به گونه اي انتخاب شده اند كه با يكديگر همپوشي داشته باشند. ضخامت قطعات نمونه جهت آزمايش نبايستي كمتر از ده برابر عمق حفره ايجاد شده باشد. چنانچه قطعات نازكتر بعنوان نمونه مورد آزمايش قرار گيرند، عدد سختي بدست آمده، در حقيقت عدد سختي اندازه گيري شده مربوط به سندان زير قطعه مورد آزمايش مي باشد. آزمايش برينل داراي محدوديت ها و معايبي نيز مي باشد. يكي از اين معايب اين است كه اين آزمايش، مخرب مي باشد، زيرا بر روي نمونه آزمايش ، حفره اي بر جا مي ماند. در بيشتر موارد باقي ماندن اين حفره، قطعه را غيرقابل استفاده مي نمايد. از طرف ديگر اكتريت دستگاه هاي آزمايش برينل سنگين هستند (بيشتر از 200 پوند) كه باعث ايجاد اشكال در جابجايي و تحرك گرديده و مناسب استفاده در خارج از آزمايشگاه نمي باشد. همچنين دستگاه برينل نسبت به ساير دستگاه ها گرانتر مي باشد. براي مثال يك دستگاه برينل ساده با متلقات و ميكروسكوپ، معمولاَ بيش از 5000 دلار قيمت دارد. از طرف ديگر اين آزمايش يك آزمايش نظري است كه عواملي مثل آموزش كاربران، تجربه و استعداد آنها در اندازه گيري ابعاد حفره ايجاد شده، ممكن است در نتايج آزمايش اثر داشته باشد. اگرچه اين اثرات معمولا كم است، ولي نتايج خوانده شده توسط دو نفر از كاربران بر روي يك قطعه نمونه و در يك آزمايش، ممكن است به طور متوسط تا 10 درصد اختلاف داشته باشد. هم چنين لزوم محاسبه شده عدد برينل (BHN) بجاي خواندن مستقيم، يك محدوديت و نقص محسوب مي شود.
از طرفي آزمايش برينل هم محاسني دارد، چون قدمت آن زياد و كاملاَ جا افتاده است، بيشتر مردم با آن آشنايي داشته و عموماَ نتايج آزمايشات برينل، در صنايع مورد قبول واقع گرديده است. اين آزمايش را مي توان سريع و معمولا در كمتر از دو دقيقه انجام داد. صرفنظر از قيمت و هزينه اوليه دستگاه، انجام آزمايش معمولا ارزان تمام مي شود و در نهايت وجود نقايص دروني مواد از جمله وجود يك نقطه سخت و يا يك حفره ، اثر بزرگي در نتيجه آزمايش برينل نخواهد داشت.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

معرفی آلیاژ 6061Al

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:52 | بازدید : 1582 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

معرفی آلیاژ 6061
این آلیاژ یکی از آلیاژهای قابل عملیات حرارتی پذیر سری xxx6 میباشدکه برای استحکام های بالا و متوسط استفاده می شود که دارای تافنس خوبی می باشد.6061 دز استاندارد به شکل میله و میل گرد و یکپارچه و لوله ای مورد استفاده قرار می گیرد.این آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی عالی در محیط اتمسفری و مقاومت به خوردگی خوب در آب دریاست.
6061 به راحتی به وسیله روش های سنتی جوش و اتصال داده می شود.
تعاریف بعضی عملیات حرارتی این آلیاژ در جدول زیر آورده شده است.

در زیر نیز بعضی خواص آن مورد مقایسه قرار گرفته است.

جدول 2- مقایسه خواص آلیاژ 6061 در عملیات حرارتی¬های متفاوت

ترکیب شیمیایی 6061
این آلیاژ از جمله آلیاژ های Al-Mg-Si می باشد که در سری 6000 آلیاژ آلومینیوم جا دارد و ترکیب شیمیایی آن در ASM Handbook طبق جدول زیر است.

جدول 3- ترکیب شیمیایی آلومینیوم 6061
این ترکیب شیمیایی می تواند گویای نکاتی در مورد رسوبات تشکیل شده در این آلیاژ باشد که شکل متالوگرافی زیر نیز موید این مطلب است.همان¬طور که مشاهده می شود به علت وجود 0.7% عنصر آهن حضور رسوبات AlFeSi در مرز دانه ها مشاهده می شود.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

معرفی فولادهای رنگ نزن آستنیتی

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:51 | بازدید : 1816 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

حدود 60% از تولیدات فولادهای زنگ نزن آمریکا مربوط به انواع شکل های نوع آستنیتی آن می باشد. زنگ نزن های آستنیتی مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارند؛ چقرمگی و شکل پذیری عالی به همراه کار سختی پذیری بالایی دارند به طوری که با کار سرد استحکام تسلیم آن ها از 300MPa تا بالای 1000MPa می رسد. چون تحت تاثیر استحاله فازی قرار نمی گیرند در رنج دمایی وسیعی قابل استفاده اند؛ از دماهای پایین و کاربرد در محیط های سرد تا دماهای حدود 700°C برای انواع پر کروم و پر کربن آن ها. حضور حداقل 12% Cr جهت ایجاد لایه غیر فعال اکسید کروم نیاز است تا فولاد، مقاوم به خوردگی در شرایط معمول محیطی شود(تصویر 1). نوع آستنیتی علاوه بر کروم حاوی حداقل 8%Ni می باشد که فاز آستنیت را در دمای محیط پایدار می کند.
از آنجا که پایه بسیاری از آلیاژهای این خانواده بر مبنای حداقل 18%Cr – 8%Ni (موسوم به 18-8) است برای بررسی رفتار انجمادی آن ها در آینده به جای استفاده از فاز-دیاگرام سه تایی Fe – Cr – Ni از دیاگرام شبه دوتایی Cr-Ni در 70% Fe اسنفاده می شود(تصویر 2 و 3).
انواع رایج خانواده آستنیتی آلیاژهای خانواده UNS S20000 and S30000 (AISI 200 and 300) است که ترکیب شیمبایی اعضای این خانواده برای بهبود خواص می تواند تفاوت کند، مثلا در نوع 316 مولیبدن به جهت مقاومت به حفره دار شدن یا در انواع دیگر نایوبیوم و تیتانیوم برای جلوگیری از حساس شدن و خوردگی مرزدانه ای افزوده شده است. با توجه به ترکیب شیمیایی متفاوت جوش پذیری و ریزساختار حاصل از جوش نیز می تواند متفاوت باشد.

خانواده AISI 300 از 8 تا 20% نیکل و 16 تا 25% کروم دارند. دیگر عناصر جزیی حدود 1% سیلیسیوم، جهت اکسیژن زدایی؛ 0.02 تا 0.08% کربن، به عنوان پایدارکننده آستنیت؛ و حدود 1.5% منگنز جهت پایداری آستنیت و تشکیل ترکیبات گوگردی و سیلیسیومی است.

برای مدل کردن این آلیاژها و پیش بینی ریزساختار دو پارامتر کرم معادل و نیکل معادل تعریف می شود تا تاثیر همه عناصر آلیاژی در پایدارسازی فریت یا آستنیت در کنار هم بررسی شود.
Nieq = %Ni + 30*%C + 0.5*%Mn
Creq = %Cr + %Mo + 1.5%Si + 0.5%Nb

شفلر (Schaeffler) در سال 1949 رابطه کمی بین ترکیب شیمیایی و ریزساختار را ارائه نمود(تصویر 4)، این نمودار به عنوان نقشه راه (roadmap) فولادهای زنگ نزن مطرح است.
در 1974 دیلانگ(Delong) نمودار شفلر را اصلاح کرد و تاثیر نیتروژن به عنوان آستنیت زای قوی را به آن اضافه کرد.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

تیتانیوم فلزی ارزشمند

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:50 | بازدید : 1233 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

مهم ترين مورد مصرف فلز تيتانيوم که در تلاقي با زندگي روزمره ما قرار مي گيرد، بيشتر در اشياي قيمتي نظير ساعت هاي مچي، عينک ها و جواهرات است. اين کاربرد ها به اين تصور هرچه بيشتر دامن زده اند که تيتانيوم فلزي گران است.
از طرف ديگر انتخاب فلز مورد استفاده در طراحي هاي مختلف از اولين مراحل ساخت اشيا به شمار مي رود و در اين مرحله بسياري از فلزاتي که به نظر مي آيد بايد گران قيمت باشند، بدون انجام تحليل اقتصادي از ميان گزينه هاي احتمالي حذف مي گردند. در نگاه اوليه به درستي تيتانيوم در صدر ليست فلزات گران قيمت و داراي استفاده هاي خاص قرار دارد. اما اين مسئله اشتباهي است که بسياري از طراحان در همان مرحله اول طراحي مرتکب مي شوند. آن ها در محاسبات مقدماتي، وزن فولاد مورد استفاده در طراحي خود را با وزن تيتانيوم مورد نياز، بدون آن که به حجم آن توجه داشته باشند جايگزين مي کنند و مسلم است که يک کيلوگرم تيتانيوم بسيار گران تر از يک کيلوگرم فولاد است. در حاليکه اين مقدار تيتانيوم، چندين برابر همان مقدار فولاد کاربري دارد.
عده بسيار کمي از مردم به مقايسه وزن دو قطعه مشابه که يکي از فولاد و ديگري از تيتانيوم ساخته شده است توجه دارند. هنگامي که از لحاظ هندسي، اين دو قطعه داراي حجم مشابه باشند، نسبت بهاي قطعه تيتانيومي به بهاي قطعه فولادي با آلياژ درجه بالا به عدد ?/? تا ? مي رسد.
مواد تيتانيومي از قدرت تحمل بسيار بالايي برخوردارند و همچنين نقطه تسليم آن ها در برابر نيروي کششي وارد شده بسيار بالا است. مقاومت بيشينه آلياژ تيتانيوم ?? که در آن از فلزات آلومينيوم، اناديوم و قلع استفاده شده، در برابر نيروي کششي، معادل يک هزار و ??? نيوتون بر متر مربع است و اين در حاليست که تيتانيوم خالص هم مي تواند فشار ناشي از نيروي کششي را تا حد ??? نيوتن بر متر مربع تحمل کند؛ با اين وجود همچنان مي توان اين فلز را سخت تصور کرد. (با توجه به اين که حد شکست در برابر کشيدگي آن حداقل ? درصد است)
در حال حاضر تعداد طراحاني که در زمينه ساخت اشياء متحرک به استفاده از اين فلز علاقه نشان داده اند رو به فزوني گذاشته است. يکي از کاربردهاي جديد تيتانيوم، استفاده از آن در توربين هاي بخار است. تيتانيوم مهندسان را قادر مي سازد تا طول پره هاي توربين را زياد کرده و بدين ترتيب نسبت نيروي توليد شده را افزايش دهند.
از ديگر کاربردهاي رو به افزايش تيتانيوم، استفاده از آن در موقعيت هايي است که نياز به مقاومت بالا در برابر برش احساس شده و يا ترکيبي از دو نيروي برشي و کششي ديده مي شود. در اين حالت خاص از نوع ويژه اي از تيتانيوم استفاده مي شود که بر روي آن پوششي از نيتريد قرار دارد. اين پوشش از حرارت دادن فلز در فضاي نيتروژني بدست مي آيد.
همينطور در صنايع خودرو سازي، کاربردهاي جديد و جالبي براي تيتانيوم پيدا شده است. به عنوان مثال جايگزين کردن تيتانيوم با فولاد، در موتور مولد قطار، باعث کاهش ?? درصدي وزن اين وسيله شده است. از ديگر کاربردهاي تيتانيوم در اين صنعت، استفاده در ميل لنگ، مفتول هاي اتصالي و سيستم اگزوز خودرو است. مهم ترين حوزه هاي رشد استفاده از تيتانيوم در حال حاضر صنايع هوا – فضا، نيروگاه ها و دستگاه هاي شيرين کننده آب هستند.
يکي ديگر از خواص مهم تيتانيوم، قابليت قرارگيري آن به عنوان فلز واسط ميان دو فلز ديگر است. به عنوان مثال از تيتانيوم در صفحات انتقال دهنده گرما در کارخانه هاي شيميايي يا شيرين کننده آب استفاده مي شود.
يکي از دلايل مقاومت بالاي تيتانيوم در برابر خراشيدگي و عدم انفعال اين عنصر در برابر ديگر مواد شيميايي، پوسته اي است که بر روي فلز تشکيل مي شود. هنگامي که تيتانيوم با اکسيژن تماس پيدا مي کند، سطح آن به سرعت واکنش نشان داده و اکسيده مي شود. در اثر اين فعل و انفعال شيميايي، پوسته اي بسيار مقاوم تشکيل مي شود که جلوي هرگونه فعل و انفعال ديگري را مي گيرد. اگر به اين پوسته آسيبي برسد، در صورت حضور اکسيژن و يا حتي آب، تيتانيوم مجدداً اکسيده شده و در محل خراش، پوسته جديدي تشکيل مي شود. اين مکانيزم بسيار به آلومينيوم شباهت دارد. با اين تفاوت که پوسته تشکيل شده بر روي تيتانيوم، ضخيم تر و پايدار تر از پوسته آلومينيوم است. اين لايه محافظ علاوه بر ايجاد مقاومت در برابر خراشيدگي، حد تحمل بيولوژيک فلز را افزايش مي دهد. با اين وجود بعضي از ترکيبات شيميايي نظير فلئورين مي توانند اين پوسته محافظ را تخريب کنند.
با توجه به کاربردهاي فراوان تيتانيوم، اين فلز در گروه فولادهاي آلياژي و يا آلياژهاي نيکل قرار مي گيرد، اما به خاطر سختي و قدرت تحمل آن در برابر کشش و برش، نيروي بيشتري براي شکست اين فلز نسبت به فلزات آهني لازم است. يکي از دلايل اين که هزينه توليد تيتانيوم بسيار بالا است، استفاده از فن آوري موجود جهت توليد محصولات با کيفيت بسيار بالاست که بتواند نيازهاي صنايع حساسي مانند هوا – فضا را پاسخگو باشد. مقيد بودن به توليد محصولات با کيفيت بسيار بالا، مسلماً موجب ايجاد هزينه هاي اضافي مي گردد، اما اگر حوزه هاي جديدي براي مصرف اين فلز که نياز به کيفيت بسيار بالا هم نداشته باشد، ايجاد گردد؛ اين امکان وجود دارد که فن آوري هاي جايگزيني براي توليد ساخته شوند تا هزينه ها را کاهش دهند. صنايع ساختماني و خودرو سازي، از جمله صنايعي هستند که اگر به صورت عمده وارد بازار مصرف شوند، به ساخت فن آوري ارزان قيمت تر کمک خواهند کرد.
تا زماني که تيتانيوم به عنوان فلزي گران قيمت تلقي مي شود، اين چرخه ادامه دارد و آثار آن مثل تقاضاي محدود و مصرف پايين باعث مي شود تا توليدکنندگان هيچ علاقه اي به توسعه فن آوري هاي ارزان تر و ساده تر نداشته باشند.
يکي از شرکت هايي که در زمينه توليد تيتانيوم فعال بوده و پيشرفت هاي مهمي هم داشته است، شرکت دويچه تيتان (Deutsche Titan) از زير مجموعه هاي گروه تيسن کراپ (Thyssen Krupp) در آلمان است. اين شرکت به همراه شرکت ايتاليايي تيتانيا، گروه تيتانيوم را تشکيل داده اند.
دويچه تيتان، تيتانيوم اسفنجي مورد نياز خود را از کشورهاي روسيه، قزاقستان، اوکراين، ژاپن و چين خريداري مي کند و سالانه ظرفيت توليد ? هزار تن شمش را دارا مي باشد. اين شمش ها مي توانند تا ?? تن وزن داشته باشند. دويچه تيتان طيفي از محصولات نيمه تمام را با استفاده از تأسيسات خود شرکت، گروه تيسن کراپ و همينطور کوره هاي ذوب ديگر توليد مي کند. محصولات اين شرکت در غالب شمش، اسلب، ورق، کلاف، صفحه، لوله جوش کاري شده و مفتول عرضه مي شوند.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

درجه حرارت آستنیته کردن فولاد

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:50 | بازدید : 1422 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

فرایند سخت کردن فولاد مبتنی بر تحولات استحاله فازی است که این عمل توسط آستنیته کردنکه یک فرایند دیفوزیونی است در حالت جامد انجام می شود.در سخت کردن فولاد باید به 1- نوع فولاد 2- دما و زمان آستنیته کردن 3- محیط سرد کننده توجه کرد زیرا در نتیجه نهای موثر هستند .در این آزمایش تاثیر درجه حرارت آستنیته کردن درسخت کردن دو نوع فولاد را بررسی می کنیم.
برای هر نوع فولادی یک گستره ی دمای آسنیته کردن برای سخت کردن مشخص شده که به دمای سخت کردن موسوم می باشد. انتخاب این دما به گونه ای می باشد که فولاد پس از کوئنچ شدن دارای ساختاری با دانه های ریز بوده ودر ضمن حداکثر سختی را نیز داشته باشد.
اگر دمای سخت کردن پائین تر از حد مطلوب هم منجر به تشکیل پرلیت وبینایت شده و با ایجاد این دو فاز سختی کاهش خواهد یافت.در اثر کوئنچ کردن فولاد در محیط با قدرت سرد کنندگی زیاد آستنیت تبدیل به مارتنزیت می شود.
کلا برای سخت کردن فولاد در ابتدا باید فولاد را آستنیته کنیم.فرایند آستنیته کرده فولاد یک فرایند نفوذی در حالت جامد است و وارد منطقه مذاب نمی شود. هر چه ساختار فریت وسمانتیت ظریفتر باشد تعداد هسته های آستنیت بیشتر خواهد بود و زمان نفوذ کوتاهتر خواهد بود.
دمای آستنیته کردن در فولا هیپو یوتکتوئید حدودا 50 تا 30 درجه بالاتر از Ac3 می باشد و در هیپر یوتکتوئید 50 تا 30 بالا تر از Ac1 می باشد.بعد از آستنیته کردن کوئنچ می کنیم .

حرارت دادن فولاد بالاتر از Ac3 باعث تشکیل هسته های آستنیت در فصل مشترک فریت و سمانتیت می شود و افزایش دما باعث می شود فریت حذف شود و سمانتیت حل شود و کاملا
تک فاز آستنیت تشکیل شود.و اگر در مدت زمان کافی در این دما نگه داریم دانه ها کاملا همگن می شوند . اگر فولا هیپو در منطقه ی دو فازی + قرار گیرد برای مدت زمان کافی در نهایت فولاد تبدیل به آستنیت شده و مقداری هم فریت خواهد داشت.و بعد از کوئنچ کردن مارتنزیت و فریت خواهیم داشت.فریت فازی نرم است و مارتنزیت فازی بسیار سخت که با کنار هم قرار گرفتن این دو خواص مکانیکی افت خواهد کردو یک نوع سخت کردن ناقص است. ولازم است که فولاد هیپو را حتما تا بالاتر از Ac3 حرارت دهیم.ولی در فولاد هیپر نیازی نیست که تا بالاتر از Acm حرارت بدهیم و تا بالاتر از Ac1 حرارت دادن کافی است.و احتیاجی نیست که کاملا آستنیته شود و حضور مقداری سمانتیت کروی در ساختار مفید بوده و مقاومت به سایش فولاد را افزایش می دهدبه علت اینکه سمانتیت فازی سخت است.در صورتی کاملا فولاد هایپو را آستنیته کنیم خطرناک است زیرا سمانتیت زیادی که در آستنیت حل شده است درصد کربن را افزایش می دهد و منجر به تشکیل آستنیت باقیمانده پس از کوئنچ می شود.در نهایت منجر به کاهش سختی خواهد شد.
افزایش دما آستنیته کردن موجب1- درشت شدن دانه های آستنیت و کاهش مقاومت به ضربه و در نهایت اشاعه ترک راحتر صورت می گیرد.2-در اثر کوئنچ کردن فولاد شکست کریستالی خشن اتفاق می افتد و قطعه تاب بر می دارد که اثرات بسیار نا مطلوبی هستند.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

برگشت دادن فولاد (Tempering )

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:49 | بازدید : 1283 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

تقریبا تمام قطعات سخت شده در ضمن سرد شدن بعلت تنش های داخلی ایجاد شده نسبتا ترد وشکننده هستند. از این رو به ندرت فولادها پس از سرد کردن و در شرایط مارتنزیت شده استفاده می شوندمگر در مواردی استثنایی نظیر هنگامی که به سختی زیادی نیاز باشد و یا در مورد فولادهای کم کربن . معمولا فولادها پس از سریع سرد شدن و قبل از استفاده با =ید بازپخت شوند. بازپخت عبارت است از حرارت دادن فولاد سخت شده تا دمای زیر دمای AC1 ونگه داشتن برای مدت زمان مشخص و سپس سرد کردن آهسته تا دمای اتاق . دما وزمان حرارت دادن به ترکیب شیمیایی فولاد و ابعاد قطعه و خواص مکانیکی مورد نظر بستگی دارد. در اثر بازگشت دادن تنش های داخلی کاهش یافته یا حذف می شوند بنابراین افزایش استحکام قطعه سخت شده تا حدودی کاهش خواهد یافت.
سه مرحله کاملا مجزا از یکدیگر را در رابطه با تغییر میکروساختار مارتنزیت در ضمن بازپخت وجود داردکه این سه مرحله عبارتند از:
• مرحله اول – تشکیل کاربیدهای انتقالی نظیر کاربید اپسیلن و یا کاربید اتا و در نتیجه کاهش درصد کربن زمینهمارتنزیتی تا حدود 0.25 درصد.
• مرحله دوم – تبدیل آستنیت باقیمانده به فریت و سمانتیت.
• مرحله سوم – جایگزین شدن کابیدهای انتقالی و مارتنزیت کم کربن توسط فریت و سمانتیت .
نیز می توان به تشکیل کاربیدهای آلیاژی و ایجاد سختی ثانویه بعنوان مرحله چهارم برگشت اشاره کرد.مهمترین مسئله از دست دادن سختی در اثر برگشت دادن و تشکیل کاربیدهای ثانویه و رشد آنها است.
دما و زمان برگشت دادن به ترکیب شیمیایی فولاد و خواص مکانیکی و ابعاد قطعه بستگی دارد. گستره ی دمایی بازگشت به سه صورت پایین و متوسط و بالا می تواند باشد.
• بازگشت در درجه حرارت بالا در محدوده دمایی 550 – 650 درجه سانتیگراد انجام می شود و تقریبا تمام تنش های داخلی حذف می شوند. مقاومت به ضربه افزایش می یابد و استحکام و سختی یاهش می یابد.
• بازگشت در درجه حرارت متوسط در محدوده دمایی 350 - 500 درجه سانتیگراد انجام می شود. این بازگشت باعث نرمی قطعه می شود و امکان بدست آوردن یک حد الاستیک را می دهد. سختی حاصل بین 40 تا 50 راکول سی می باشد .
• بازگشت در درجه حرارت پایین در محدوده دمایی 200 – 50 درجه سانتیگراد انجام می شود. در طی آن کاهش تنش های داخلی را داریم و مارتنزیت آبداده شده به مارتنزیت بازگشت داده شده تبدیل می شود. در نتیجه استحکام افزایش می یابد و قابلیت چکش خواری ومفتول شدن افزایش می یابد بدون آنکه سختی آلیاژ بطور قابل توجهی کاهش یافته باشد. بعد از این بازگشت سختی معمولا بین 58 تا 72 راکول سی می گردد . مدت زمان غالبا 1 نا 2.5 ساعت است .

بازگشت دادن در دمایی نظیر 200 منجر به کاهش سختی نهایی فولاد آلیاژی معمولی می شود.اماوجود عناصر آلیاژی باعث به تعویق انداختن کاهش سختی واستحکام می شود.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

مشخصات و مکانیزم تشکیل فاز مارتنزیت

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:48 | بازدید : 1531 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

در آلیاژهای آهن – کربن مارتنزیت در اثر سریع سرد کردن آستنیت به وجود می آید. از آنجایی که دگرگونی آستنیت به مارتنزیت بدون نفوذ انجام می شود بستگی به ترکیب آلیاژ تا 2 % کربن ماتنزیت دقیقا همان ترکیب شیمیایی آستنیت اولیه را دارد. اتم های کربن در فضاهای هشت وجهی bccمبحوس می شوند و فاز جدید مارتنزیت را بوجود می آورند.با تشکیل ماتنزیت کربن محلول در شبکه bcc به شدت افزایش می یابد وباین افزایش جاهای خالی بیشتری توسط اتم های کربن اشغال می شود. در نتیجه شبکه بلوری bcc به سمت bct میل می کند.از آنجایی که در تشکیل مارتنزیت نفوذ نقشی نداردمارتنزیت فازی نا پایدار است.اگر ماتنزیت تا دمایی حرارت داده شود که اتم های کربن قدرت تحرک کافی جهت نفوذ پیدا کننداز فضاهای خالی هشت وجهی خارج شده و تشکیل سمانتیت می دهند . در نتیجه شبکه بلوری مارتنزیت از حالت مکعب مستطیلی خارج شده و فازهای تعادلی موجود در نمودار تعادلی آهن – کربن یعنی سمانتیت و فریت بوجود می آیند. مارتنزیت توسط یک مکانیزم برشی به وجود می آید. در این مکانیزم جهت انجام دگرگونی اتم های زیادی با همدیگر وبطور همزمان جابجا می شوند.این جابجای گروهی اتم ها کاملا متفاوت از جابجایی انفرادی اتم ها در نفود و حرکت در فصل مشترک از فازهای قدیم به جدید است. بلور تشکیل شده در اثر برش از یک طرف به بالا و از طرف دیگر به پایین سطح آستنیت اولیه بطور مورب جابجا شده است. سطح افقی آستنیت مادر توسط دگرگونی برشی چرخیده و در موقعیت جدید بلوری قرار گرفته است.چرخش یا کج شدن سطوح یکی دیگر از مشخصه های مهم دگرگونی مارتنزیتی یادگرگونی برشی است. ماتنزیت همواره با مقدار زیادی تغییر شکل مومسان در فاز آستنیت مادرهمراه است.نیروی عکس العمل حاصل از تغییر شکل مومسان آستنیت برروی بلور ماتنزیت رشد بلور ماتنزیت را محدود کرده وادامه دگرگونی فقط با جوانه زنی بلورهای جدید مارتنزیت امکان پذیر است. اگر فاز آستنیت نتواند تغییر شکل مومسان ناشی از برش های مارتنزیت را تحمل کند در فصل مشترک مارتنزیت – آستنیت مادر دچار جدایش یا ترک خوردگی می شود. فولاد ها آستنیتشان از انعطافپذیری خوبی برخوردار است و میتواند تحمل کند.صفحاتی که بلور های آستنیت ترجیحا بر روی آنها تشکیل می شوند به صفحات رابط موسوم هستند.در شرایط سه بعدی بلورهایی مارتنزیت به شکل لایه ای یا بشقابی با فصل مشترک صاف و مسطح وجود دارند.

BCC

FCC

BCT

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

بررسي اثر درصد تغيير فرم و درجه حرارت در تبلور مجدد

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:47 | بازدید : 1919 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

تغير فرم پلاستيك باعث ايجاد عيوب مختلف در ساختار مي شود. ساختار از نظر ترموديناميكي ناپايدار است بنابراين با دادن زمان كافي به حالت تعادل با انرژي پايين تر بر مي گردد. ساختار تغيير فرم يافته به حالت تعادلي با چگالي پايين نابجايي ها (حدود10^7lines/cm2) باز خواهد گشت. مكانيزم اتمي بستگي به نوع ماده عمليات تغيير فرم و عمليات حرارتي دارد.براي ايجاد تغييرات محسوس در فلز كار سرد شده بالا بردن دما مورد نياز استكه اين عمليات آنيلينگ ناميده مي شود.دمايي كه براي اين منظور لازم است بستگي به نوع ماده دارد.براي بيشتر آلياژها و فلزات در يك زمان مناسب آنيلينگ بالاي 25C است اما در بعضي از فلزات ممكن است كمتر از اين دما باشد.
    منحني آنيلينگ شامل سه قسمت است:
1. بازيابي
2. تبلور مجدد
3. رشد دانه ها
    در قسمت بازيابي سختي ثابت باقي مي ماند و يا به ميزان كمي افزايش مي يابد. اين فرايند با كاهش زياد سختي در مرحله تبلور مجدد ادامه پيدا مي كند.اما در مرحله رشد دانه نيز كاهش محسوسي ديده نمي شود.
    دماي تبلور مجدد بستگي به چند متغير دارد زمان در دماي آنيلينگ تركيب شيميايي آلياژ و ميزان نوع تغيير فرم پلاستيك. هر متغيري كه ميزان انرژي ذخيره شده ماده كارسرد يافته را افزايش دهد ساختار ناپايدارتري نسبت به حالت آنيل به وجود مي آورد. اين اختلاف انرژي نيروي محركه براي بازگشت به حالت نرم و بدون تنش است و معمولا با افزايش اختلاف انرژي فرايند سريع تر اتفاق مي افتد.معمولا تبلور مجدد در دماي0.3_0.6 Tm اتفاق مي افتد. عوامل موثر بر تبلور مجدد عبارتند از:
• درصد تغيير فرم
• زمان
• درجه حرارت

بازيابي:در اين مرحله تغييرات ميكروسكوپي قابل توجهي صورت نمي گيرد و مرز دانه ها هيچگونه تغييري نمي كند. مهمترين اثر بازيابي حذف تنش هاي داخلي ايجاد شده در طي كارسرد است. همچنين نابجايي ها در اين مرحله منظم مي شوند.اثر ديگر افزايش هدايت الكتريكي است.

تبلور مجدد:در اين مرحله دانه هاي جديد بسيار ريزي ايجاد مي شود. مكانيزم اين مرحله بر اساس مكانيزم جوانه زني و رشد است كه بر اساس نفوذ است. تعداد اين دانه ها بسيار زياد و نسبتا هم شكل مي باشند و تركيب شيميايي اين دانه ها با تركيب شيميايي اوليه يكسان مي باشند. در اين مرحله سختي و استحكام كششي كاهش مي يابد در مقابل نرمي و داكتيليته افزايش مي يابد. مرز هاي دانه تغيير مي كند و دانه هاي جديد تشكيل ميشود.

رشد دانه:دانه هاي تبلور مجدد يافته در اثر افزايش زمان و دما شروع به رشد مي كنند و دانه هاي بزرگتري را به وجود مي آورند.

نيروي محركه مكانيزم و تاثير هر يك از مراحل در شكل زير نشان داده شده است.

• قبل از تبلور مجدد افزايش درصد تغيير فرم باعث افزايش سختي در ماده مي گردد. بعد از تبلور مجدد با افزايش درصد تغيير فرم اوليه در دماي ثابت سختي كاهش پيدا مي كند زيرا در تغيير فرم مقداري انرژي در ماده ذخيره مي شود و اين انرژي نيروي محركه اي براي تبلور مجدد مي باشد هر چقدر ميزان انرژي داده شده به سيستم بيشتر باشد ميزان برگشت خواص بيشتر خواهد بود.

• افزايش دما با تغيير فرم اوليه ثابت باعث كاهش سختي مي گردد زيرا فرايندهاي نفوذي راحت تر انجام مي شوند و نفوذ در هر سه مرحله تبلور مجدد نقش دارد.نفوذ در صعود نابجايي ها و رشد مناطق بدون تنش نقش مهمي دارد در نمودارها در بعضي نقاط اين موضوع مشاهده نمي شود اين خطا مي تواند ناشي از خطا در اندازه گيري سختي و يا كاليبره نبودن كوره ها ويا اختلاف در سرعت سرد شدن ها باشد همينطور كه مشاهده مي شود در صورت كم بودن تغيير فرم دما بايد بالاتر باشد تا به بازگشت سختي مناسب برسيم.
• فرايندهاي نفوذي تابع زمان هستند با گذشت زمان برگشت خواص بيشتر است و سختي كاهش پيدا مي كند.در اينجا هم همان خطاها ديده مي شود.

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 0

تعداد امتیازدهندگان : 0

مجموع امتیاز : 0

كربوره كردن

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:47 | بازدید : 1525 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

هنگامي كه يك قطعه فولاد كم كربن مثلا 0.15% را در مواد كربن دار مثلا ذغال قرار داده و در درجه حرارت بالايي نظير 925C حرارت دهيم كربن از ماده كربن دار به داخل سطح قطعه نفوذ مي كند.گرچه عمليات فوق به زمان دارد ولي در مدت چند ساعت سطح قطعه مقدار قابل ملاحظه اي كربن تا 1.2% جذب خواهد كرد. اگر قطعه مزبور را سخت كنيم در سطح مارتنزيت پركربن تشكيل شده و بنابراين از سختي زيادي برخوردار خواهد بود در حاليكه مغز از چقرمگي خوبي برخوردار خواهد بود.
عمق نفوذ كربن بر حسب فاصله از سطح از رابطه زير بدست مي آيد:

Cs:درصد كربن سطح
Co:درصد كربن اوليه فولاد قبل از كربوره كردن
Cc:درصد كربن در فاصله Xاز سطح
X:فاصله از سطح(cm)
D:ضريب ديفوزيون كربن در آستنيت(cm2/sec)
t:زمان كربوره شدن
كربوره كردن جامد
در اين روش قطعات مورد نظر را با مواد كربوره كننده كه معمولا ذغال چوب و يك ماده انرژي زا مي باشد كربن دهي مي كنند . درجه حرارت كربوره كردن معمولا بين 875_925C است .زمان نگهداري بستگي به ضخامت دارد.
عامل اصلي كربوره كننده گاز مونوكسيد كربن است:
2CO+O2→2CO
2CO→CO2+C(atm)

نقش مواد انرژي زا:

BaCO3→CO2+BaO
CO2+C→2CO
مناسب ترين روش به صورت سيكل عملياتي زير مي باشد

كربوره كردن مايع
كربوره كردن مايع در مذاب مخلوط نمكهاي سيانيد سديم كربنات سديم و مقادير مشابهي از كلريد سديم و يا كلريد باريم در درجه حرارت 780_950C مي گيرد.واكنش هاي انجام شده به قرار زير است:
2NaCN+O2→2NaCNO
8NaCNO→4NaCN+2Na2CO3+2CO+4N(atm)
2CO↔CO2+C(atm)

كربن دهي گازي
معمولا از هيدروكربن ها نظير متان اتان يا پروپان در دماي 900C به مدت 3_4hr استفاده مي شود.واكنش هاي انجام شده به قرار زير است:
2CO↔CO2+C(atm)
CH4↔2H2+C(atm)
CO+H2↔H2O+C(atm
CO2+CH4↔2H2+2CO

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,

امتیاز مطلب : 5

تعداد امتیازدهندگان : 1

مجموع امتیاز : 1

سوپرآلیاژهای پایه نیکل

شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:46 | بازدید : 1535 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

آلياژهاي پايه نيكل از جمله اين مواد هستند كه اين مواد را در طبقه مواد دما بالا قرار ميدهد. استفاده اين آلياژها به سال 1941 در طول جنگ جهاني برميگردد كه براي اولين بار شركت رولزرويس Rolls Royce انگليسي از اين سوپرآلياژها بعنوان پره توربين استفاده نمود. از امروزه سوپرآلياژها تا گستره دمايي بيش از 1000 درجه نيز به خوبي مورد استفاده قرار ميگيرند. گاه تا 15 عنصر متفاوت به اين سوپرآلياژها افزوده ميشود و هركدام ويژگي معيني به سوپرآلياژ ميبخشد. آن زمان اين سوپرآلياژها توسعه ودگرگوني زيادي پيدا كرده اند. قطعات كارشده مورد استفاده به ريختگي با دانه هاي هم محور، دانه هاي ستوني و تك كريستال ها در طول زمان تغيير يافته اند.

است ميزان كروم در اين سوپرآلياژها قابل ملاحظه است و علت مقاومت به خوردگي داغ و اكسيداسيون هم همين درصد بالاي كروم است كه سبب تشكيل اكسيد كروم شده كه اين پوسته اسيدي اين مقاومت را بوجود مي آورد.
كبالت موجود در اين سوپرآلياژ ( كه در Hastelloy X جاي خود را به آهن داده) همان نقش نيكل در سوپرآلياژ را دارد، اما Al و Ti موجود در اين سوپرآلياژ عامل استحكام بخشي به صورت رسوب سختي ميباشد. عناصر ديگر مانند Mo، Cr و W نيز از طريق محلول جامد سبب استحكام بخشي بيشتر اين سوپرآلياژ ميگردد.
عناصر ديگر مانند Ta ، Ti ، Cr و Mo از طريق تشكيل كاربيد و بوريدها در مرز دانه ها سبب بهبود خواص خزشي خواهند شد. اما عناصر ديرگدازي مانند W ، Nb و Hf بدليل نقطه ذوب بالاي آنها سبب جلوگيري از ذوب موضعي در سوپرآلياژ خواهند شد. عنصري مانند Zr نيز سبب بهبود خواص ريختگي سوپرآلياژ خواهد شد.

در سوپرآلياژ پايه نيكل (Inconel 738 LC) فاز زمينه كه آستنيت نيكل g¢ است. بعلت وجود رسوبات فراوان به سختي قابل ملاحظه است. g¢ هم كه بصورت مكعبي و رسوبات ريز (اوليه و ثانويه) در ريزساختار قابل ملاحظه است.كاربيد ها هم در مرز دانه g به خوبي قابل تشخيص است.
فاز g زمينه پيوسته آستنيت نيكل ميباشد كه ساختاري FCC دارد. عناصري مانند Cr ، Mo ، W ، Co ، Al‌ و... بصورت محلولي استحكام آنرا افزايش ميدهند. مكانيزم استحكام بخشي به روش محلولي از اختلاف اين عناصر با نيكل ناشي ميشود. از آنجا كه اختلاف اين عناصر با نيكل 1 تا 13% است . لذا اين عناصر كه بصورت جانشيني يا بين نشيني در نيكل حل شده اند ميدان كرنشي در اطراف خود ايجاد كرده كه انرژي اين ميدان كرنشي حركت نابجايي ها را كند ميكند و لذا استحكام را بهبود ميبخشد.
علاوه بر آن در دماهاي بيش از 0.6 نقطه ذوب كه محدوده فعال شدن مكانيزم خزش است و استحكام وابسته به نفوذ است، عناصر موليبدن و تنگستن به آهستگي نفوذ ميكنند و مقاومت به خزش را بهبود ميبخشند.
فاز g¢ در اثر عمليات حرارتي رسوب سختي رسوب ميكند. اين فاز نيز ساختاري FCC دارد و تركيب شيميايي آن از نوع A3B ميباشد كه در آن A عناصري الكترونگاتيو مانند نيكل، كبالت (و آهن) است و B عناصري الكتروپوزيتيو مانند آلومينيوم و تيتانيم هستند.
عدم تطابق رسوب g¢ با زمينه g بسيار كم و حدود 1/0% است كه اين سبب جوانه زني همگن رسوب با انرژي سطحي كمتر و پايداري بسيار بالاست. از طرف ديگر چون اين هم سيمايي بين فاز رسوب و زمينه وجود دارد و رسوب هم فازي بين فلزي و سخت ميباشد، لذا پير سختي سبب ارتقا بسيار استحكام و سختي سوپرآلياژ ميشود.
رسوبات g¢ در طول سرد شدن از دماي پيري رسوب ميكنند كه با افزايش عدم تطابق رسوبات از كروي به سمت مكعبي شكل تغيير حالت ميدهند. اما براي رسوب سختي بيشتر رسوباتي در ابعاد نانو در بين اين رسوبات نيز رسوب داده ميشوند. نمونه هاي سرد شده در كوره از دماي پيري عاري از g¢ ثانويه در كانال هاي ماتريس است. اما نمونه هاي كوئنچ شده از دماي پيري دارايg¢ ثانويه بسيار ريز در كانالهاي زمينه هستند.
كاربيدها فاز ديگري هستند كه در سوپرآلياژها بصورت MC ، M6C ، M23C6 موجود ميباشند كه در اينجا M عناصري فلزي مانند Cr ، Mo‌، Ti ،Ta‌و ... است. توزيع كاربيدها در مرز دانه بر استحكام در دماي بالا و خواص خزشي سوپرآلياژ تاثير مثبت دارد. اين نكته از آنجا ناشي ميشود كه يكي از مكانيزمهاي خزش لغزش دانه ها بر روي هم ميباشد لذا كاربيدها با تقويت مرز دانه خواص خزشي را بهبود ميبخشند. مورفولوژي ايده آل كاربيدي بصورت زنجيره اي ناپيوسته ميباشد چرا كه زنجيره پيوسته در هنگام شكل پذيري سبب ايجاد ترك مرز دانه اي ميشود و شكل پذيري سوپرآلياژ محدود خواهد شد.
در دماهاي بالا (°1000- 800) تجزيه كاربيد MC روي ميدهد و كاربيدهاي M6C و M23C6 بهمراه فاز  g¢ طي واكنشهاي روبرو حاصل ميشوند:
MC + g       :   g¢ + M₂₃C₆
  ¢ g  +  MC      : M₆C + g

موضوعات مرتبط: متالورژی فیزیکی , ,