بسمه تعالي

2-5-3- نيکل 17
2-5-4- موليبدن 18
2-5-5- تنگستن 18
2-5-6- نيوبيم 19
2-5-7- واناديم 21
2-5-8- منگنز 22
2-5-9- مس 22
2-5-10- سيليسيم 22
2-5-11- بور 24
2-5-12- گوگرد 24
2-5-13- فسفر 24
2-5-14- نتيجه گيري 24
2-6- ساختار متالورژيکي چدن نايهارد 25
2-6-1- فازهاي مختلف موجود در چدن نايهارد 25
2-6-2- فازهاي کاربيدي در چدن نايهارد 26
2-6-3- تاثير شکل و اندازه کاربيدها در چدن نايهارد 31
2-6-4- ساختمان زمينه چدن نايهارد 31
2-7- ذوب و ريخته گري 34
2-8- انجماد چدن نايهارد 35
2-9- عمليات حرارتي 38
2-10- عمليات ناپايدارسازي و تبديل آستنيت در آن 41
2-10-1- تشريح فرايند 41
2-10-2- تبديل مارتنزيتي در حين عمليات حرارتي ناپايدارسازي 43
2-11- عمليات حراتي تمپر 43
2-12- پارامترهاي عمليات حرارتي 44
2-13- مقاومت به سايش چدن‌هاي نايهارد 47
2-13-1- رابطه بين سختي و مقاومت به سايش 48
2-13-2- درصد کربن و ريزساختار 48
2-13-3- مورفولوژي، مقدار حجمي و اندازه کاربيد يوتکتيک 50
2-13-4- دماي تمپر 50
2-13-5- اثر آستنيت باقيمانده 50
2-13-6- روش‌هاي آزمون سايش 51
2-14- خلاصه تحقيقات انجام شده در خصوص نايهارد 4 53
2-15- جمع ‌بندي و هدف از تحقيق 54
فصل 3- روش تحقيق 55
3-1- طراحي آزمايش 56
3-1-2- تهيه مدل و قالبگيري 57
3-1-3- ذوب و بارريزي 58
3-1-4- ترکيب شيمايي چدن نايهارد4 ريخته شده 58
3-1-5- عمليات حرارتي ناپايدارسازي 59
3-1-6- مطالعات ميکروسکوپي براي بررسي ريزساختار 59
3-1-7- آناليز تفرق اشعه X (XRD) 60
3-1-8- آزمون سختي 60
3-1-9- آزمون سايش 61
فصل 4- نتايج و بحث 63
4-1- بررسي ريزساختار و سختي چدن نايهارد در حالت ريختگي 63
4-2- اثر زمان ناپايدارسازي بر سختي 65
4-3- اثر زمان ناپايدارسازي در دماهاي مختلف بر ريزساختار 68
4-4- اثر دماي ناپايدارسازي در زمان ثابت بر سختي 79
4-5- اثر دماي ناپايدارسازي بر ريزساختار در زمان ثابت 82
4-6- بررسي ريزساختار با ميکروسکپ‌الکتروني روبشي 85
4-7- اثر عمليات تمپر بر تغييرات سختي و ريزساختار 86
4-8- اثر عمليات ناپايدارسازي بر مقاومت به سايش چدن نايهارد 91
نتيجه‌‌گيري 97
پيشنهادات براي تحقيقات بيشتر 99
مراجع 101
پيوست ‌ها 107

فهرست شکل ‌ها
عنوان صفحه
شكل (2-1) صفحه لاينر آسياب ]2[ 7
شكل (2-2) پمپ لايروبي ساخته شده از چدن نايهارد 4 ]2[ 8
شكل (2-3) دستگاه ايجاد دمش در معدن الماس]5[ 9
شكل (2-4) ريزساختار نايهارد 1 در حالت ريختگي ]2[ 11
شكل (2-5) کاربيد يوتکتيک M3C در زمينه ]2[ 11
شكل (2-6) اثر مارتزيت زمينه بر سختي چدن نايهارد 2]2[ 12
شكل (2-7) ريزساختار کاربيد يوتکتيک چدن نايهارد 4 و کاربيد ميلهاي شکل يوتکتيک(تصوير راست) [2،17] 13
شكل (2-8) اثر کربن بر سختي و مقاومت به ضربه نايهارد 4 بعد از عمليات حرارتي [2،19]. 15
شكل (2-9) دياگرام فازي آهن- کربن- کروم [18]. 16
شكل (2-10) اثر کروم بر مقاومت سايشي (a) سخت کردن?C820 (b) سخت کردن?C800 [20]. 17
شكل (2-11) کاربيدهاي يوتکتيکي M2C ]17،21[ 19
شكل (2-12) تشکيل کاربيد نيوبيم ‌در چدن‌هاي نايهارد ]24[ 20
شكل (2-13) تغييرات مقاومت سايشي نسبت به درصد واناديم ‌[15،18] 21
شكل (2-14) اثر افزودن سيليسيم ‌بر مقاومت سايشي (a) سخت کردن در دماي ?C820 (b) سخت کردن در ?C850]20[ 23
شكل (2-15) اثر افزودن سيليسيم ‌ بر سختي(a) سخت کردن در دماي ?C820 (b) سخت کردن در?C850]20[ 23
شكل (2-16) ريزساختار ريختگي چدن نايهارد با کاربيد M3C ]17[ 27
شكل (2-17) ريزساختار قطعه ريختگي با کاربيد يوتکتيک M7C3 ]17[ 28
شكل (2-18) مورفولوژي تيغهاي کاربيد M7C3 ]17،31[ 28
شكل (2-19) تشکيل کاريبد يوتکتيک M7C3 ]31[ 29
شكل (2-20) ساختار دو گانهاي از کاربيدها در چدن نايهارد ]5،17[ 29
شكل (2-21) کاربيدهاي ثانويه ايجاد شده در چدن نايهارد ]17[ 30
شكل (2-22) کاربيدهاي ثانويه تشکيل شده در چدن نايهارد ]30[ 31
شكل (2-23) نمودار فازي دو تايي چدن نايهارد 4 ]2[ 35
شكل (2-24) سطح شکست ريزساختار انجماد چدن سفيد هيپو با فوق گداز کم ]36[ 37
شكل (2-25) سطح شکست ريزساختار انجمادي چدن سفيد هيپو با فوق گداز بالا]36[ 37
شكل (2-26) تاثير سرعت انجماد بر ريزساختار چدن مقاوم به سايش ]36[ 37
شكل (2-27) تشکيل کاربيد M3C طبق واکنش پريتکتيک ]36[ 38
شكل (2-28) نمودارپيوسته چدن Ni-hard 4 ]2[ 41
شكل (2-29) نمودار ايزوترمال چدن Ni-hard 4 ]2[ 42
شكل (2-30) رابطه درصد آستنيت باقيمانده، قبل و بعد از عمليات حرارتي با درجه حرارت ]39[ 45
شكل (2-31) تاثير دماي عمليات حرارتي بر سختي چدن نايهارد ]39[ 45
شكل (2-32) تصوير ميکروسکوپ نوري مربوط به نمونهاي که در هواي آرام سرد شده است ]38[ 46
شكل (2-33) تصوير ميکروسکوپ نوري مربوط به نمونه شکل (2-32) که در روغن سرد شده است ]38[ 46
شكل (2-34) تاثير دماي تمپر بر روي سختي چدن نايهارد ]38[ 47
شكل (2-35) تغييرات مقاومت سايش با نسبت سختي ماده به سختي ساينده در چدن سفيد ]2،40[ 48
شكل (2-36) مقاومت سايشي بر حسب مقدار کربن و ريزساختار فولادها و چدنهاي سفيد ]2[ 49
شكل (2-37) نمايي از دستگاه پين روي ديسک ]44[ 52
شكل (2-38) نمايي از ديسک ساينده و نگهدارنده پين ]44[ 53
شكل (3-1) فلوچارت طراحي آزمايش. 56
شكل (3-2) مدل فومي ريخته شده 57
شكل (3-3) قالب ريخته شده جهت ذوب ريزي 57
شكل (3-4) نمونه پينهاي آزمون سايش 62
شكل (3-5) سنگ ساينده مورد استفاده در آزمون سايش 62
شكل (3-6) نحوه انجام آزمون سايش 62
شكل (4-1) ريزساختار نمونه ريختگي چدن نايهارد 4 63
شكل (4-2) اثر زمان ناپايدارسازي بر ماکروسختي در دماها و زمانهاي مختلف 66
شكل (4-3) اثر دما و زمان ناپايدارسازي بر ميکروسختي نمونههاي نايهارد 67
شكل (4-4) ريزساختار نمونه ناپايدار شده در دماي C°750 در زمان‌هاي مختلف 1 تا 6 ساعت. 69
شكل (4-5) ريزساختار نمونه ناپايدار شده در دماي C°800 در زمان‌هاي مختلف 1 تا 6 ساعت. 71
شكل (4-6) ريزساختار نمونه ناپايدار شده در دماي C°850 در زمان‌هاي مختلف 1 تا 6 ساعت. 73
شكل (4-7) ريزساختار نمونه ناپايدار شده در دماي C°900 در زمان‌هاي مختلف 1 تا 6 ساعت. 74
شكل (4-8) تاثير زمان ناپايدارسازي بر مقدار حجمي فازها 77
شكل (4-9) اثر زمان ناپايدارسازي بر مقدار آستنيت باقيمانده در دماهاي ناپايدارسازي 78
شكل (4-10) اثر زمان ناپايدارسازي بر مقدار حجمي فازها 79
شكل (4-11) اثر دماي ناپايدارسازي بر سختي در زمان ثابت 5 ساعت 80
شكل (4-12) اثر دماي ناپايدارسازي بر سختي در زمان ثابت شش ساعت 80
شكل (4-13) اثر دماي ناپايدارسازي بر مقدار حجمي فازهادر زمان 6 ساعت 81
شكل (4-14) اثر دماي ناپايدارسازي بر ريزساختار نمونهها در زمان 5 ساعت 82
شكل (4-15) اثر دماي ناپايدارسازي بر ريزساختار نمونهها در زمان 6 ساعت 83
شكل (4-16) اثر دماي ناپايدارسازي بر مقدار حجمي فازها 84
شكل (4-17) ريزساختار مشاهده شده توسط SEM از نمونههاي ناپايدار شده 86
شكل (4-18) اثر دماي تمپر بر سختي 87
شكل (4-19) ريزساختار نمونه‌هاي تمپر شده بعد از ناپايدارسازي آستنيت در دماي C°750 88
شكل (4-20) ريزساختار نمونه‌هاي تمپر شده بعد از ناپايدارسازي آستنيت در دماي C°800 89
شكل (4-21) ريزساختار نمونه‌هاي تمپر شده بعد از ناپايدارسازي آستنيت در دماي C°850 90
شكل (4-22) ريزساختار نمونه‌هاي تمپر شده بعد از ناپايدارسازي آستنيت در دماي C°900 91
شكل (4-23) اثر عمليات ناپايدارسازي بر مقاومت به سايش چدن نايهارد 92
شكل (4-24) تصوير SEM گرفته شده از سطح سايش نمونههاي نايهارد4 93
شكل (4-25) اثر سختي معادل بر مقاومت به سايش 96

فهرست جدول ‌ها
جدول (2-1) استاندارد اروپايي چدنهاي نايهارد ]2[ 10
جدول (2-2) ترکيب شيميايي انواع چدنهاي نايهارد [2،5] 10
جدول (3-1) اطلاعات مربوط به فرايند ذوب 58
جدول (3-2) آناليز ذوب نايهارد 4 58
جدول (3-3) شرايط انجام عمليات حرارتي 59
جدول (4-1) درصد حجمي فازهاي تشکيل شده در نمونه ريختگي 65
جدول (4-2) اثر دما و زمان ناپايدارسازي بر ماکروسختي نمونهها بر حسب ويکرز 66
جدول (4-3) درصد حجمي فازهاي تشکيل شده در دماي 750 درجه سانتي‌گراد 75
جدول (4-4) درصد حجمي فازهاي تشکيل شده در دماي 800 درجه سانتيگراد 75
جدول (4-5) درصد حجمي فازهاي تشکيل شده در دماي 850 درجه سانتيگراد 76
جدول (4-6) درصد حجمي فازهاي تشکيل شده در دماي 900 درجه سانتيگراد 76
جدول (4-7) اثر دماي تمپر بر سختي نمونهها بر حسب ويکرز 87

فصل 1- مقدمه

چدنهاي مقاوم به سايش بر مبناي ريزساختار و آلياژهاي آنها به پنج گروه عمده تقسيم ميشود که در اين ميان چدن نايهارد4 چدني با 6% نيکل، 9% کروم و 2% سيليسيم با کربن يوتکتيک و ساختاري با کاربيدهاي يوتکتيک M7C3 و زمينه عاري از پرليت در حالت ريختگي و نيز بعد از عمليات حرارتي غالباً بصورت مارتنزيتي ميباشد. اين آلياژها از طريق يک واکنش يوتکتيک که منجر به تشکيل آستنيت و کاربيد يوتکتيک M7C3 شده، منجمد ميشود.
چدن نايهارد4 از قديميترين گروه هاي چدنهاي پر آلياژ در صنعت بوده که بيش از 50 سال قدمت داشته و مواد بسيار مناسبي در آسيابهاي سيمان محسوب ميشوند. همچنين مصرف اين نوع چدنها در توليد قطعاتي نظير بوش ‌ها، سيلندرها، بوش سيلندرها، کاسه چرخ و … مي باشد.
در اين چدن، نيکل عنصري است که مانع از تشکيل پرليت از زمينه آستنيتي شده و باعث تشکيل يک ساختار سخت مارتنزيتي در حين سرد شدن در قالب ميشود. کروم هم در تشکيل کاربيدهاي يوتکتيک M7C3 و نيز بي اثر کردن اثر گرافيت زايي نيکل مورد استفاده قرار ميگيرد.
مقاومت سايشي و خواص مکانيکي چدن نايهارد به نوع، مورفولوژي و توزيع کاربيدهاي يوتکتيک و نيز ماهيت ساختار زمينه بستگي دارد. ترکيب شيميايي، شرايط انجماد و نيز عمليات حرارتي بر اين پارامترها تاثير گذار خواهند بود.
مقاومت سايشي خوب چدنهاي نايهارد به دليل ريزساختار آنهاست که شامل کاربيدهاي سخت يوتکتيک توزيع شده در زمينه مارتنزيتي، آستنيتي و رسوب کاربيدهاي ثانويه ميباشد. در مجموع ساختار زمينه ميتواند هم روي مقاومت سايشي و هم مقاومت ضربه تاثير گذار باشد.
ريزساختار آلياژ يک نقش اساسي را در رفتار سايشي ايفا ميکند. همانطور که بيان شد مقدار حجمي کاربيدها و نيز ساختار زمينه و توانايي آن براي تغيير فرم و کارسختي در حين سايش، بر مقاومت سايشي موثر ميباشند. با مطالعات صورت گرفته، مشحص شد که ارتباط بسيار قوي بين پارامترهاي ريزساختاري و مقاومت به سايش با شرايط عمليات حرارتي وجود دارد. لذا تعيين پارامترهاي عمليات حرارتي براي بهبود مقاومت به سايش و خواص مکانيکي چدن نايهارد موثر ميباشد..
ساختار بعد از عمليات حرارتي نقش عمدهاي را بر خواص مکانيکي و متالورژيکي ايفا ميکند که در نحوه کارکرد چدنهاي نايهارد تاثير به سزايي دارد. اين چدن در حالت ريختگي شامل 50% آستنيت باقيمانده بوده و داراي سختي HB (500-400) بوده که با انجام سيکل عمليات حرارتي جهت تشکيل مارتنزيت مقدار سختي به HB (600-550) افزايش مييابد.
عمليات حرارتي اين چدنها شامل ناپايدارسازي در دماهاي 750 تا 820 درجه سانتي گراد بوده و آنچه در عمليات حرارتي صورت ميگيرد رسيدن به ريزساختاري عاري از پرليت است. اين قطعات پس از ناپايدارسازي با سرعت آهستهاي سرد ميشوند. از پارامترهاي مهم در عمليات حرارتي، زمان و دماي ناپايدارسازي ميباشد. بهترين دماي ناپايدارسازي براي رسيدن به

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید