متالوگرافی، سختی سنجی، میكروسختی سنجی، تمپر در دماهای C˚(300-700)، چدن های سفید مقاوم به سایش كروم دار حاوی 8-12 درصد كروم

متالوگرافی، سختی سنجی، میكروسختی سنجی، تمپر ،چدن های سفید مقاوم به سایش كروم دار

فهرست مطالب:

چكیده

فصل اول :چدنهای كروم دار

مقدمه .................................................................................................................... 1

چدنهای كرم دار ..................................................................................................... 1

 اثر ساختار میكروسكوپی ....................................................................................... 3

انتخاب زمینه .......................................................................................................... 4

ذوب و ریخته گری چدن پركرم ............................................................................. 7

ریختن فلز مذاب .................................................................................................... 9

 تنش های ناخواسته (‌پسماند ) در قطعات............................................................... 10

ترك ناشی از سنگ زنی .......................................................................................... 11

ملاحظات متالورژیكی ............................................................................................ 11

سختی پذیری ......................................................................................................... 15

انتخاب تركیبات ..................................................................................................... 15

مقادیر كربن و كرم ................................................................................................. 16

عناصر آلیاژی ......................................................................................................... 21

خواص فیزیكی و مكانیكی آلیاژهای پركرم............................................................... 21

كاربرد چدنهای پركرم.............................................................................................. 22

گلوله های آسیابها وبدنه ها .................................................................................... 24

خوردگی و سایش با تنش پایین .............................................................................. 26

كاربرد در پمپهای ضد سایش ................................................................................. 26

دلایل ناموفق بودن ................................................................................................. 28

كم بودن مقاومت سائیدگی ..................................................................................... 28

شكست ترد............................................................................................................ 29

عملیات حرارتی چدنهای پركرم .............................................................................. 30

سرعت گرم كردن .................................................................................................. 31

روش آستنیته كردن ................................................................................................. 32

سرعت سرد كردن .................................................................................................. 33

برگشت یا تمپر....................................................................................................... 35

آستنیته باقیمانده ...................................................................................................... 35

دمای كوئینچ .......................................................................................................... 36

سخت كردن با كمك تصرمات حرارتی زیر  دماهای بحرانی ................................... 37

فصل دوم : چدنهای نیكل دار (Ni-Hard)

 چدنهای نیكل سخت ............................................................................................ 40

چدن سفید مارتنزیتی .............................................................................................. 40

استحكام كششی ..................................................................................................... 41

مقاومت در برابر ضربه ............................................................................................ 41

مسائل طراحی ........................................................................................................ 42

تركیب شیمیایی ...................................................................................................... 44

      - كربن ........................................................................................................... 44

      -سیلیسیم ....................................................................................................... 45

      -منگنز ........................................................................................................... 46

      -گوگرد ......................................................................................................... 46

      -فسفر............................................................................................................. 46

      -نیكل ............................................................................................................ 47

      -كرم .............................................................................................................. 47

      -عناصر دیگر ................................................................................................. 48

ساختمان میكروسكوپی .......................................................................................... 48

      - ساختمان میكروسكوپی سطح قطعه ریختگی ................................................ 52

ذوب در انواع كوره ها

      -ذوب در كوره كوپل...................................................................................... 54

      -ذوب در كوره های برقی .............................................................................. 57

      - ذوب در كوره بوته ای ................................................................................. 58

      - ذوب در كوره های شعله ای ....................................................................... 58

      -ذوب به روش دوپلكس ................................................................................ 59

 قراضه های نیكل – سخت .................................................................................... 59

ریخته گری چدنهای نیكل – سخت ....................................................................... 59

انقباض.................................................................................................................... 60

 ماهیچه سازی ....................................................................................................... 60

 كاربرد مبرد............................................................................................................ 60

جلوگیری از پیچیدگی قطعات مبرد ......................................................................... 62

 قرار دادن قسمتهای قابل تراش در قطعات قبل از ریختن ........................................ 62

 ریختن مذاب  و تغذیه قطعه ریختگی .................................................................... 64

عملیات تمیز كاری ................................................................................................. 65

كنترل ..................................................................................................................... 66

تعیین سختی ........................................................................................................... 67

آنالیز شیمیایی ......................................................................................................... 70

مطالعات میكروسكوپی ........................................................................................... 71

چدن های سفید مارتنزیتی  ( Ni-Hard)عملیات حرارتی ....................................... 72

Ni- Hard یوتكتیك.............................................................................................. 76

جوشكاری.............................................................................................................. 76

عملیات تكمیلی و نهایی ......................................................................................... 78

قسمتهای قابل تراش ............................................................................................... 78

عملیات سنگ زنی ................................................................................................. 79

ماشینكاری ............................................................................................................. 80

ماشینكاری بدنة پمپهای گریز از مركز ..................................................................... 81

 ماشینكاری میله ..................................................................................................... 81

صفحات مقاوم در مقابل سایش .............................................................................. 81

تعیین سختی ........................................................................................................... 82

فصل سوم :‌شرح آزمایش

عنوان آزمایش ........................................................................................................ 84

شرح آزمایش ......................................................................................................... 84

نتایج به دست آمده از آزمایش ................................................................................ 91

منابع ...................................................................................................................... 93

چكیده :

 پدیده سایش (Wear) یكی از معضلاتی است كه صنعت از دیرباز با آن مواجه بوده است . برخورد منطقی در جهت رفع این مشكل ، مرهون بررسی دقیق پدیده و عوامل موثر بر آن می باشد . بدین منظور برخی از مواد مناسبی كه با توجه به مبانی متالورژیكی در عمل قابل استفاده می بانشد مانند (چدنهای سفید كرم دار، Ni-hard) مورد بررسی قرار می دهیم .

- تعریف سایش و عوامل موثر بر آن

 سایش عبارت است از تلفات مكانیكی ماده از سطح یك جسم بواسطة تماس آن با سطح یا جسم دیگر علیرغم مكانیكی بودن این پدیده ، گاه با واكنشهای شیمیایی نیز همراه می شود .

 - فاكتورهای كلیدی موثر برسایش عبارتند از :

1) متغیرهای متالورژیكی نظیر سختی ، چقرمگی ( tough ness) ساختار میكروسكوپی و تركیب شیمیایی

2) متغیرهایی نظیر مواد در حال تماس ( نظیر ساینده ها و مشخصات آنها ) نوع و روش بارگذاری (Loading) ،سرعت ، دما ، زمان ، خشونت سطحی ، روانكاری ( Lubrication) و خوردگی .

در اینجا ما دو نوع ا زمواد مقاوم به سایش را مورد بررسی قرار می دهیم كه عبارتند از چدنهای سفید پركرم و چدنهای سفید Ni-hard كه ابتدا چكیده ای از این دو نوع چدن سفید را در پایین می آوریم

...

اثر ساختار میكروسكوپی

بیشترین مقاومت سایشی این چدنها نتیجه مستقیم ساختار میكروسكوپی آنهاست. اغلب فرایندهای سایشی را می توان یك عمل برشی یا فراشی تعریف نمود. نظیر عملیات ماشینكاری كه یك ذره ساینده به سطح فلز فرورفته و خطوط سایش و تغییر شكل ایجاد كرده و ذراتی را از سطح جدا می كند. براده هائی كه از محل سایش بدست آمده اند حاوی ذرات بسیار ریزی هستند كه از قلم تراش در حین عملیات ماشینكاری جدا شده اند. برای عملی شدن مكانیزم سایش كاملاً ضروری است كه وسیله ساینده از فلز سخت تر باشد. اگر این وسیله نرمتر باشد فرآیند بیشتر به خوردگی و اكسیداسیون شبیه خواهد باشد. اگر این وسیله نرمتر باشد فرآیند بیشتر به خوردگی و اكسیداسیون شبیه خواهد بود و فقط سایش ناچیزی انجام می گیرد. جدول 1 سختی میانگین تعدادی از مینرالها، كاربیدها و آلیاژهای پر آهن با تركیبات مختلف زمینه را نشان می دهد. این مقایسه مشخص می كند كه كوارتز كه مهمترین تركیب در اغلب مینرالهای ساینده می باشد از آلیاژهای آهن با هر نوع ساختاری كه زمینه آنها داشته باشد سخت تر است به همین جهت می تواند به راحتی آنها را بساید. كاربید آهن (سمنیتت) كه بیشترین كاربید در چدنهای سفید كم آلیاژ می باشد از كوارتز نرمتر است و كاربید كرم كه بیشترین كاربید در چدنهای پر كرم است از كوارتز سخت تر است و به همین جهت در مقابل سایش مقاومت می كند. كاربیدهای زیادی هستند كه از كاربید كرم هم سخت تر می باشند ولی متأسفانه بسیار گران هستند و این مسئله موجب محدود شدن كاربرد آنها شده است. در چدن سفید كاربیدها چیزی كمتر از 50- 40 درصد از كل حجم قطعه را نشان می دهند بقیه زمینه است و چون این زمینه از كوارتز نرمتر است سائیده می شود.

...

گلوله های آسیاب و بدنه ها

در شرایطی كه تنش با شرایط بالا و یا سایش فشاری مطرح باشد، استفاده بسیاری از آلیاژ چدن پر كرم برای گلوله ها و آستری های آسیاب می شود. در آسیاب مواد خشك، استفاده از چدن پر كرُم مارتنزیتی برای محفظة اول آن  سبب كاهش میزان سائیدگی از 1000 گرم در تُن به 50 گرم شده است. دوام طولانی این گلوله ها در آسیابهای بزرگ مدرن، لزوم استفادة هر چه بیشتر از آنرا بویژه در شرایط ضربه های مكرر، مطرح كرده است. این منظور از طریق تنظیم صحیح میزان كربن و سپس عملیات حرارتی آلیاژ عملی است كه آستنیت باقیمانده را تقریباً از بین می برد.

در صورت وجود كانه نسبتاً سخت و بویژه در آسیاب موادِتر، این آلیاژ چندان برتری بر دیگر آلیاژها ندارد. برای آستری داخلی محفظة اول آسیاب سیمان، چدن پر كرُم بخوبی با آلیاژ فولاد كرُم- مولیبدن رقابت می كند. كاربرد این آلیاژ همچنین در پوشش بدنه و انتهایی آسیابهای گلوله ای و غیر آن برای خرد كردن مواد، روبه توسعه است. در اینجا نیز آلیاژ چدن پر كرُم بخوبی جانشین فولادهای منگنزی آستنیتی یا فولادهای كم آلیاژ سخت شده، گردیده است. استفاده از آسیاب خمره ای برای آسیاب كردن موادی چون زغال سنگ در نیروگاه ها از دیرباز و جدیداً بیشتر در آسیاب آهك، سیمان، كانه فسفات و دیگر مواد معدنی بكار می رود. برای تأمین فاصله طولانی تری در تعویض قطعات سائیده شدنی و در واقع، خرد كردن مواد بیشتر با استفاده از قطعات كمتر، استفاده از مواد با مقاومت بیشتر برای چرخها، قرقره ها و واگنها لازم می آید. برای این منظور، استفاده از چدنهای پر كرُم شرایط مناسبی را برای طراحی قطعات گوناگون فراهم آورده است.