به گزارش خبرنگار برنا در قم، ابوالفضل حجازي رئيس هيئت مديره شركت فولادگستر قم امروز در گفت و گو با خبرنگاران گفت: براي راه‌اندازي اين كارخانه 2ميليارد تومان سرمايه‌گذاري شده است كه براي جذب اعتبارات ارزي نيز دستور معاون وزير صنايع اخذ شده است.   وي تصريح كرد: اين كارخانه در سه فاز تهيه مي‌شود كه با راه‌اندازي آن بخش عمده نيازهاي كشور برطرف خواهد شد.   رئيس هيئت مديره شركت فولادگستر قم اظهارداشت: با توجه به واردات فولاد آلياژي از خارج كشور با راه‌اندازي اين كارخانه در فاز نخست آن 30 درصد توليد داخلي را تأمين مي‌كنيم.   حجازي ابراز داشت: اين كارخانه توليد فولادي آلياژي در كشور است كه بزرگترين كارخانه در خاورميانه به حساب مي‌آيد.   وي در ادامه افزود: قبلا 22 ميليون يورو اعتبار ارزي درخواست كرده‌ بوديم كه مورد تأييد بانك عامل قرار گرفته بود كه با تدابير انجام شده اين مبلغ به 14ميليون يورو كاهش يافته و در نتيجه كمتر ارز از كشور خارج مي‌شود.   رئيس هيئت مديره شركت فولادگستر قم با اشاره به اهميت توليد فولاد آلياژي در كشور گفت: محصولات اين كارخانه به عنوان مواد اوليه در صنعت خودروسازي، فنر و پيچ و مهره‌سازي كاربرد دارد كه با توجه به افزايش توليد خودرو اين محصول كاربرد زيادي دارد.   وي افزود: طبق آمار اخذ شده از كمرگ كشور طي سال 87 ميزان 260 هزار تن از اين نوع فولاد وارد كشور شده كه با راه‌اندازي اين كارخانه مي‌توان توليد كشور را برطرف كرد.   رئيس هيئت مديره شركت فولادگستر قم اظهارداشت: در فاز اول 60 هزار تن آلياژ توليد مي‌شود كه 30 درصد نياز كشور را پاسخ داده و طي پنج سال آينده تمام نياز كشور رفع خواهد شد.   وي در خصوص ميزان اشتغالزايي اين پروژه گفت: در فاز نخست اين پروژه به صورت مستقيم 220 نفر صاحب شغل خواهند شد كه ميزان اشتغال افراد به صورت غيرمستقيم به 10 هزار شغل مي‌رسد.   حجاري در خصوص تحريم‌ها گفت: اين تحريم‌ها به هيچ عنوان تاثير نخواهند داشت و ما دستگاه‌هاي خود را وارد كرده و با قدرت كار را ادامه مي‌دهيم.

برای شروع باید اطلاعاتی در سطح مبتدی از خوردگی بدونیم این مطالب شامل تعریف خوردگی و انواع و نشانه ها و عوامل ایجاد و عوامل بازدارنده را بدونیم و بعد به طور کامل وارد این مباحث بشیم برای این کار من وارد یه منطقه صنعتی شدم و با مشاهده اطراف و صحبت کردن با افراد و مهندسین فهمیدم کلکسیون خوردگی در این مکان هست حالا این مکان کجا بود و چی بود بماند؟!

برای شروع من از تعریف خوردگی شروع می کنم:

«خوردگی عبارت است از انهدام یا فساد یا تغییر و دگرگونی در خواص و مشخصات مواد بعلت واکنش آنها با محیط«

این یه تعریف کامل و جامع بود اما هر کسی در هر رشته ای که کار می کنه ممکن یه تعریف از خوردگی داشته باشد که در نهایت به این تعریف جامع می رسیم.

اما خوردگی برای فلزات که این فلزات بخش کوچکی از موتد که در تعریف جامع آمده اینه:

«خوردگی عبارت است از انهدام و تغییر در خواص فیزیکی و شیمیایی در فلزات بعلت واکنش آنها با محیط«

حالا بریم سراغ دسته بندی این خوردگی که منبع و مرجع خاصی نداره یعنی هر پژهشکده و هر محققی برای راحتی کار خودش یک نوع دسته بندی کرده بعضی ها به 2 و بعضی ها تا 72 دسته تقسیم بندی کردن این دسته بندی بیشتر به موضوع مورد تحقیق بستگی داره ولی انواع مختلف خوردگی مشخص و ثابتند از جمله خوردگی یکنواخت ، خوردگی حفره ای ، خوردگی خستگی ، خوردگی گالوانیکی ، خوردگی مرز دانه ای و … .

در گام بعدی تعریف این خوردگی ها را می فهمیم.

یاحق

رهگذر

بازم هم به نام تو که عاشق و معشوق منی به نام تو که به من یاد دادی عشق چیه و نثار چه کسی کنم.

برای شروع گزارشاتم با نام تو شروع می کنم که تو بودی که به من درک و فهم دادی تا این موضوعات را بفهمم و بکار ببرم.

خوردگی ، موضوعی که من می خوام شروع کنم. یعنی شروع کردم و حالا می خوام براتون از خوردگی بگم ولی نه ابنجا توی پست بعدی.

یاحق

رهگذر

متالوگرافی چیست؟

اصولاًَ ميتوان گفت كه متالوگرافي عبارتست از بررسي و مطالعه ساختار داخلي فلزات و ساير مواد از جمله پليمرها ، سراميكها و غيره كه گروهي نيز آنرا علم ماده شناسي ناميده اند .

تاريخچه اين علم از كشف دانشمند بزرگي به نام سوربيSORBY  مبني بر امكان پوليش و ا چ كردن سطوح مختلف فلزي و مشاهده جزئيات ساختماني آنها با چشم مسلح يا غير مسلح آغاز مي شود . پس از آن نيز اين علم به سرعت جاي خود را به عنوان يكي از پايه هاي اساسي متالورژي باز نموده و تا به امروز كه با پيدايش ميكروسكوپهاي الكتروني پيشرفته بشر قادر به تجزيه و تحليل دقيق اجزاء تشكيل دهندة فازهاي مختلف در شبكة ساختماني مواد گوناگون مي باشد ، اين جايگاه را به خوبي حفظ نموده است . بطور كلي مطالعات متالوگرافي علاوه بر اطلاعات گسترده اي كه در زمينه تركيب شيميايي و خواص مختلف ماده به ما ميدهد ، ساختمان كريستالي آن را نيز برايمان آشكار ساخته و اطلاعات ارزشمندي نيز در رابطه با تاريخچه كار مكانيكي يا عمليات حرارتي انجام شده بر روي آن در اختيار ما قرار مي دهد. بنابر اين به جرأت ميتوان گفت كه دانشمندان و مهندسين امروز بدون دانستن اصول مدرن متالوگرافي و استفاده بهينه از اين علم قادر به حل مسائل روزمره خود نخواهند بود و امروزه چه در فعاليت هاي صنعتي و كنترل كيفيت و چه در فعاليت هاي تحقيقاتي و پژوهشي اين علم از جمله ابزار هاي مهم كار هر مهندس و پژوهشگري به شمار ميرود .

آشنايي با وسائل متالوگرافي و نحوه آماده كردن نمونه ها

متالوگرافي عبارتست از بررسي و مطالعه ساختمان سطح مقطع فلزات و آلياژها كه به دو روش ماكروسكوپي و ميكروسكوپي صورت ميگيرد . مطالعه ساختمان ماكروسكوپي را ماكروگرافي و ساختمان ميكروسكوپي را ميكروگرافي مي نامند . ساختمان ماكروسكوپي عبارتست از ساختمان فلزات و آلياژها كه با چشم غير مسلح يا بزرگنمايي هاي كم قابل رويت باشد . اين ساختمان را ميتوان مستقيماًَبر سطح قطعه كار يا بر مقطع شكست آن و يا اغلب بر نمونه هايي كه از شمش هاي بزرگ يا قطعه كارها گرفته ميشود مطالعه نمود . در اينجا ابتدا سطح نمونه صيقلي شده و سپس توسط عوامل شيميايي مخصوص اچ مي گردد . عملي كه محلولهاي اچ انجام ميدهند حل كردن سطح فلز و نشان دادن اجزاء مختلف آن و نمايش حفره ها ، تَركها و ديگر معايب موجود ميباشد .

ميكرو گرافي عبارتست از مطالعه ساختمان داخلي فلزات و آلياژها در زير يك ميكروسكوپ با بزرگنمايي هايي از 75 تا 1500 برابر يا بيشتر . ساختمان هايي كه بدين صورت مساهده مي شوند ساختمان ميكروسكوپي يا نامرئي ناميده مي شوند . هدف از مطالعه متالوگرافي تعيين ساختمان داخلي و بررسي آن از نظر دانه بندي ، مرز دانه ها ، توزيع دانه ها و فازهاي تشكيل دهنده فلز مي باشد . علاوه بر آن مي توان آشكار كردن مشخصات ساختماني ، برخي از انواع اثرات كار مكانيكي ، كشف عيوب ريز ( ذرات غير فلزي ، تركهاي كوچك و غيره ) و در برخي موارد تعيين عناصر شيميايي آلياژها را نيز در زمره اهداف مطالعات متالوگرافي قرار دارد . براي بررسي و مطالعه سطح مقطع يك فلز بايد مراحل زير را طي كرد:

1-1) نمونه برداري از قطعه مورد بررسي

2-1) آماده كردن سطح نمونه ( شامل سنگ زني ، سنباده زدن ، پوليش كردن و اچ كردن )

3-1) بررسي سطح مقطع به طريق ميكروسكوپي و ماكروسكوپي

اكنون به تشريح هر يك از مراحل فوق مي پردازيم .

1-1- نمونه برداري از قطعه مورد نظر

براي مطالعه سطح مقطع يك فلز بايستي از آن نمونه برداري كرد . نمونه بايد از قسمتي از قطعه برداشته شود كه با ساير مناطق ساختار ، مشابهت دارد . به طوري كه با توجه به آن بتوان روي خواص كلي قطعه اظهار نظر نمود .

مشاهدات ميكرو گرافي بر نمونه هايي به نام مقطع كوچك MICROSECTION انجام مي گيرد . اين كار با برداشتن نمونه كوچكي به شكل مكعب و به ابعاد 10 ميليمتر و يا پولكي به قطر 15 و ارتفاع 15 ميليمتر از فلز صورت ميگيرد . پس اولين مرحله براي مطالعات متالوگرافي شامل نمونه برداري از قطعه كار است كه اين كار به كمك اره دستي يا ماشين نمونه برداري صورت مي گيرد .

در اين جا بايد دقت شود كه در ضمن عمل نمونه داغ نشده و بر سطح برش حتي الامكان عمود بر محور نمونه باشد . در شكل 1-1 دو نوع ماشين نمونه برداري را كه ر آزمايش متالوگرافي مورد استفاده قرار مي گيرد ملاحظه مي كنيد .

2-1-  آماده كردن سطح نمونه :

1-2-1- سنگ زدن :

نمونه پس از بريده شدن مورد سنگ زني قرار مي گيرد تا گوشه هاي تيز و خطوط عميق حاصل از اره محو شده و بدين ترتيب از خراب شدن سنباده ها و صفحه پوليش جلوگيري شود . دستگاه سنگ زني معمولاًَ داراي دو سطح  خشن و نرم است .

ابتدا نمونه را روي سطح خشن گرفته و بعد از صاف شدن نسبي آنرا روي ديسك نرمتر مي گيريم تا سطح نمونه صافتر گردد . در جريان سنگ زني بايد نمونه را مرتباًَ در آب سرد فرو برد تا از تغيير احتمالي ساختمان ميكروسكوپي آن جلوگيري شود . در شكل 5-1 نمايي از يك ماشين سنگ كوچك را كه در عمليات آماده سازي نمونه هاي متالوگرافي بكار ميرود ، ملاحظه مي كنيد .

2-2-1- سنباده زني :

بعد از آنكه نمونه سنگ زده شده و خطوط عميق و ناهمواري هاي اوليه آن بر طرف گرديد آنرا روي سنباده 60 كه بر روي ديسكي سوار شده است ميگيرند تا سطحش قدري صاف تر گردد . سپس عمليات سنباده زني اصلي در چهار مرحله معمولاًَ به ترتيب بر روي سنباده هاي 400،320،240 و600 صورت ميگيرد كه سنباده 240 خشن ترين و سنباده 600 نرم ترين آنها ميباشد . هر قدر سنباده نرم تر باشد فشردن نمونه بر روي آن آهسته تر صورت ميگيرد . عمل سنباده زني را ابتدا بر روي كاغذ سنباده خشن شروع كرده و سپس به ترتيب به سنباده هاي نرم مي روند . جهت سنباده زدن از يك ديسك به ديسك بعدي تغيير كرده و هر بار نمونه به اندازه 90 درجه چرخانده ميشود تا خطوطي كه از سنباده قبلي حاصل شده است در مرحله بعد كاملاًَ محو گردد و هر بار خطوطي عمود بر خطوط قبلي ايجاد شود . در ضمن هر چه سنباده نرم تر باشد عمل سنباده زني ملايمتر و با اعمال فشار كمتر و صرف وقت بيشتر صورت ميپذيد در پايان هر مرحله سنباده زدن و پيش از شروع مرحله بعدي بر روي سنباده نرم تر لازم است نمونه به دقت شسته شود تا ذرات درشت تر سنباده مرحله قبل ، صفحه سنباده بعدي را آلوده نكند. حال اگر سنباده زني بر روي سنباده هايي صورت گيرد كه آب از روي آنها جريان دارد ديگر لزومي به تميز كردن نمونه در بين مراحل نخواهند بود .

در خاتمه عمليات سنباده زني بايد نمونه را شست و خشك كرد و فوراًَ به مرحله بعدي عمليات كه پوليش كردن است منتقل نمود . در شكل 6-1 نمونه اي از يك وسيله سنباده زني دستي را ملاحضه ميكنيد .

3-2-1پوليش كردن و صيقل دادن نمونه ها

پوليش كردن براي از بين بردن تمام خطوط باقيمانده بر روي نمونه صورت مي گيرد و بر دو نوع است : مكانيكي و الكتريكي .

1-3-2-1- پوليش مكانيكي :

پوليش مكانيكي بر روي يك ديسك چرخان كه با ماهوت يا نمد پوشانده شده و به آن يك ماده ساينده خيلي نرم ( مثل اكسيد آلومينيوم يا اكسيد منيزيم ) پاشيده مي شود صورت مي گيرد . ماهوت يا نمدي كه در اينجا بكار ميرود بايد ضخيم بوده و عاري از ذرات سخت مخصوصاًَ گرد و خاك باشد تا موجب ايجاد شيار بر روي نمونه نگردد . در تمام مدت صيقل كاري لازم است به تناوب نمد را با گرد آلومين معلق در آب آغشته گردد . دانه بندي ذرات اكسيد آلومينيوم به صورت µ 1 ( شماره 1) ، µ 3/0            ( شماره 2) ، µ 05/0 (شماره 3) ميباشد . براي اينكار از اكسيد منيزيم هم مي توان استفاده كرد ولي بايد دقت شود كه MgO گازكربنيك هوا را جذب كرده و كربنات به وجود مي آورد .

(MgO + CO2     MgCO3 ↓)

و به همين علت در آزمايشگاه متالوگرافي معمولاًَ از AL2O3 استفاده مي شود . معمولاًَ فلزات سختي مثل فولادها و چدنها را با پودر آلومين شماره 1 ، فلزات با سختي متوسط مثل برنجها و برنزها را با پودر آلومين شماره 2 و فلزات نرمي مثل آلومينيوم و سرب را با پودر آلومين شماره 3 پوليش مي كنند .

براي عكس گرفتن و كارهاي حساس ديگري كه احتياج به بدست آوردن سطح بسيار صيقلي داريم : از ديسكي با روكش جير و پودر الماس با دور ماشين 125 تا 1250 دوردر دقيقه استفاده مي شود . خصوصيات مربوط به تعداد دور ديسك ها ، سنباده ها و نوع مواد ساينده براي فلزات مختلف در جدول 1-1 آورده شده است .

جدول 1-1 ، پارامترهاي تعيين كننده براي سنباده زدن و پوليش مكانيكي فلزات مختلف

براي پوليش كردن فلز روي ، سطح سنباده را با شمع لغزان تر و مسطح تر مي كنند چون روي بسيار نرم است و در غير اينصورت ايجاد اشكال ميكند . همانطور كه گفته شد پس از پوليش بر روي ديسك نمدي قطعه را به ديسك ديگري كه با مخمل پوشانده شده و از خمير الماس به عنوان ماده ساينده و الكل به عنوان روان ساز استفاده مي كند ، منتقل كرده و به اين ترتيب سطح نهايي قطعه بسيار براق و عاري از هر گونه خراش خواهد شد . خمير الماس امروزه كاربرد وسيعي به عنوان يك ماده پوليش كننده پيدا كرده است . اندازه ذرات خمير الماس به صورت 25/0 ، 8/0 ، 1، 3،6 و15 ميكرون مي باشد. معمولاًَ از خمير الماسي با ذرات 1 ميكرون استفاده ميشود اما اگر از كلاسهاي 3 تا 6 ميكرون استفاده كنيم زمان كلي صيقل كاري كاهش خواهد يافت .

اغلب بهتر است براي خمير الماس از يك روان ساز مناسب استفاده شود زيرا گذشته از آنكه خود خمير بايد محتوي مواد تميز كننده اي باشد كه باعث آزاد ماندن ذرات الماس و بالا بردن قدرت برش آنها شود ، بايد به نگهداري مخمل روكش ديسك هم توجه داشت و اين ماده روان ساز باعث محافظت اين روكش مخملي شده و عمر آن را بالا مي برد . در اين مرحله نمونه را در تماس با سطح پوليش كننده قرار داده و از اعمال فشار زياد خودداري كنيد . در طي عمليات پوليش كردن نمونه را بايد حول ديسك پوليش حركت داد تا يك سطح پوليش يكنواخت به دست آيد . اگرچه خمير الماس در اغلب آزمايشات اساسي ، سطح رضايت بخشي ايجاد مي كند ، اما در برخي آزمايشات كه كيفيت سطحي بسيار بالائي مورد لزوم است احتياج به ماده پوليش كننده ريزتري داريم . براي اين منظور از خمير آبكي منيزيم ريز يا سوسپانسيون آبكي آلوميناي ريز ميتوان استفاده كرد . گاهي اوقات هم بهتر است از محلولي كه شامل مقدار كمي محلول اچ مناسب در آب باشد استفاده كنيم . شكل 7-1 شمايي از يك دستگاه پوليش مكانيكي را كه مجهز به نمونه گير مخصوص انجام عمليات به طريق اتوماتيك نيز مي باشد ، نمايش مي دهد .

4-2-1- اچ كردن

اچ كردن عبارت است از خورندگي سطح فلز به وسيله يك ماده خورنده كه معمولاًَ نوعي اسيد است .

بعضي از فلزات بدون اچ كردن تا حدودي ساختمان خود را نشان مي دهند ، ( مانند چدن هاي

خاكستري و يا گرافيت كروي كه بدون اچ كردن گرافيتهايشان مشخص مي شود ) .

هنگام اچ كردن مرز دانه ها و مناطق پرانرژي سطح خورده شده و دانه بندي قطعه كار مشخص مي شود . همچنين دانه ها و فازهاي مختلف ماده در مقابل مواد خورنده با شدتهاي متفاوتي خورده شده و اين خود موجب تشخيص آنها از يكديگر مي گردد  .

بطور كلي علل تشخيص دانه ها و فازهاي مختلف بر روي سطح اچ شده نمونه را مي توان به صورت زير طبقه بندي نمود :

1) اگر يك فلز خالص را كه داراي دانه هاي همگني مي باشد را اچ كنيم مرز دانه ها به صورت خطوط مشبك تيره رنگي آشكار مي شود در بعضي مواضع دانه ها به طور متفاوتي اچ مي شوند زيرا دانه هاي مختلف سطح قطعه را در صفحات كريستالوگرافي متفاوتي با فعاليتهاي شيميايي مختلف قطع مي كنند در نتيجه بعضي دانه ها تقريباًَ با محلول اچ تماس كمتري حاصل كرده و روشن تر باقي مي مانند در صورتي كه بقيه دانه ها به شدت بيشتري خرده شده و تيره ميگردند ، و همين اختلاف در شدت خرده شدن دانه هاي مختلف باعث تشخيص آنها از يكديگر مي گردد .

2) درمورد فلزاتي كه متشكل از فازهاي مختلفي مي باشند مسئله قدري فرق دارد . در اين جا اجزاء مختلف تشكيل دهنده يك فلز غير همگن با شدتهاي مختلفي اچ مي شوند كه اين به واسطه يكسان نبودن حلالت فازهاي مختلف تشكيل دهنده يك فلز در محلول اچ مي باشد . مثلاًَ فولادي را در نظر بگيريد كه داراي دو فاز فريت و سمنتيت است . حال اگر اين فولاد را اچ كرده و در زير ميكروسكوپ مشاهده كنيم خواهيم ديد كه فريت بيشتر از سمنتيت  خورده شده است و كريستال هاي فريت در مرز با سمنتيت، تيره تر خواهد بود .

3) در هر نمونه يك سري عيوب ، نابجايي و مرز دانه وجود  دارد كه اينها مواضع پر انرژئي مي باشند و در صورت تماس اين مناطق با محلول اچ يا هر محلول خورنده ديگري ، مواضع فوق به شدت خورده شده و زودتر از مناطق ديگر واكنش نشان مي دهند و در نتيجه اگر نمونه اي را  اچ كرده ودر زير ميكروسكوپ بررسي كنيم ، مشاهده خواهيم كرد كه ، در مواضع تجمع انرژي مانند مرز دانه ها ، محل برخورد نابجائيها با سطح نمونه و غيره فلز با شدت بيشتري خورده شده و اين مناطق در زير ميكروسكوپ به صورت مواضع تيره تر به چشم مي خورند . نكته اي كه بايد بدان توجه داشت اين است كه با اچ كردن عميق نمونه با اشكالي به نام ETCHIN مواجه خواهيم شد كه موقعيت كريستالو گرافي دانه ها را مشخص مي سازد .

عمليات اچ كردن نيز به دوروش شيميايي و و الكتروليتي صورت مي گيرد :

1-4-2-1 اچ شيميايي :

هدف از انجام اچ شيميايي ظاهر كردن فازهاي مختلف تشكيل دهنده نمونه مي باشد . گاهي اوقات اچ شيميايي براي نشان دادن نا هماهنگي هاي ساختماني ، تصوير فازهاي تشكيل دهنده ، نقايص سطحي و غيره به كار مي رود .

بجز در برخي موارد معين عمل اچ كردن اغلب به روش غوطه وري صورت مي گيرد . نمونه بايد از طرف سطح پوليش شده به داخل محلول اچ غوطه ور شده و در طي مدت اچ كردن به آرامي در داخل محلول حركت داده شود . در طي اين مدت نبايد نمونه را با انبر گرفت .

روش مناسبي براي تعيين زمان اچ كردن آن است كه طي عمل مرتباًَ نمونه را بررسي كرده و هر وقت ساختمان دانه بندي فلز آشكار شد ( و سطح نمونه براقيت اوليه خود را از دست داد ) فوراًَ عمليات اچ كردن رامتوقف نمود . با مشاهده سطح نمونه در زير ميكروسكوپ مي توان تشخيص داد كه آيا زمان اچ كردن كافي بوده است يا خير . در صورتي كه جزئيات مورد لزوم بر روي سطح قطعه آشكار نشده باشد بايد عمليات اچ كردن بعدي بر روي آن صورت گيرد .

قبل از قرار دادن نمونه در زير ميكروسكوپ بايد مطمئن شويد كه نمونه كاملاًَ خشك بوده و هيچگونه رطوبت ، الكل يا استوني بر سطح آن باقي نمانده است . بايد توجه داشت كه سطح اچ شده نمونه را نبايد با پارچه يا حوله هاي آزمايشگاهي پاك كرد . فلزات و آلياژهاي نرم نسبت به تغيير شكل هاي سطحي كه بواسطه عدم دقت در كارهاي دستي صورت مي گيرد بسيار حساس بوده و بعلاوه در فلزات خيلي نرم كه نقطه ذوب خيلي پائيني دارند لايه هاي تغير شكل يافته تحت تبلور مجدد قرار گرفته و در نتيجه ساختمان واقعي فلز در زير لايه اي از كريستالهاي جديد پنهان ميگردد . بهترين راه براي خشك كردن نمونه ها استفاده از دستگاههاي خشك كن مخصوصي است .

در صورت بروز هرگونه اشكال و خرابي سطح نمونه ،لازم است كه سطح نمونه را مجدداًَ پوليش و اچ نمائيم .

جدول 2-1، معرفي چند محلول اچ كننده

جدول ضميمه I – انواع محلولهاي اچ براي اچ شيميايي مواد مختلف

بررسي تحول يوتكتو ئيد با توجه به منحني تعادل Fe-C فولاد

1- تئوري آزمايش :

كربن مهمترين عنصر آلياژي براي آهن محسوب مي شود ، به طوريكه با افزودن مقدار كمي كربن خواص آهن تا حدود زيادي تغيير ميكند . اصولاًَ ميتوان گفت كه تاثير كربن بر روي خواص فولادها حدود 10 برابر تاثير ديگر عناصر آلياژي مي باشد . كربن به دو فرم مختلف مي تواند در آهن وجود داشته باشد :

1- به صورت كاربيد آهن (Fe3C) كه به سمنتيت معروف است .

2- به صورت كربن آزاد يا گرافيت بنابر اين دو دياگرام براي آلياژهاي آهن – كربن رسم مي شود:

الف ) دياگرام تعادل آهن – سمنتيت

ب ) دياگرام تعادل آهن- گرافيت

آلياژهاي خالص آهن – كربن در عمل توسط سيستم آهن – سمنتيت منجمد مي شوند . ولي در بالاتر از 06/2 درصد كربن اغلب سيستم فوق ناپايدار بوده و آلياژ طبق سيستم آهن – گرافيت منجمد مي شود .

دياگرام آهن – سمنتيت دياگرام ناپايدار آهن – كربن ناميده مي شود ، چون سمنتست آن به طريق مختلف قابل تجزيه به آهن و گرافيت است ولي دياگرام سيستم آهن – گرافيت را به واسطه تجزيه ناپذيري آن سيستم پايدار آهن – كربن مي نامند .

بطور كلي در دياگرامهاي آهن – كربن ( چه پايدار و چه ناپايدار ) سه تحول صورت ميگيرد . اين سه تحول عبارتند از :

1- تحول پرتكتيكي در دماي 1498 درجه سانتي گراد و با 16/0 درصد كربن

2-  تحول پرتكتيكي در دماي1145 درجه سانتي گراد و با 3/4  درصد كربن

3- تحول يوتكتوئيدي در دماي 723 درجه سانتي گراد و با 8/0 درصد كربن

ما در اين آزمايش به بررسي تحول يوتكتوئيدي مي پردازيم . تحول يوتكتوئيد شبيه تبديل يوتكتيكي است با اين تفاوت كه در آن فاز اوليه يك محلول جامد است .

اصولاًَ فولادهايي را كه درصد كربن آنها بين صفر تا 8/0 درصد باشد هيپويوتكتوئيد ناميده و بالاتر از 8/0 درصد را تا 06/2 درصد كربن هيپريوتكتوئيد ( ما بعد يوتكتوئيد ) مي نامند .

اگر درصد كربن كمتر از 8/0 در صد باشد در دماي پائين تر از AC3  يا خط GS (شكل 1-8 ) كريستالهاي فريت از آستنيت جدا مي شود . در اينجا تركيب آستنيت به تركيب نقطه S با 8/0 درصد كربن و تركيب فريت به تركيب نقطه P با 025/0 درصد كربن نزديك ميشود . ماكزيمم كربني كه در فريت حل ميشود معادل 025/0 درصد ميباشد .

آلياژهايي كه كمتر از 025/0 درصد كربن دارند جزء منطقه پايداري فريت بوده و در دماي پائين تر از 723 درجه سانتيگراد كه قابليت انحلال كربن در فريت كم ميشود  مطابق دياگرام شكل 1-8 زگرگاتهاي سمنتيت از فريت جدا ميشود . اين زگرگاتها را سمنتيت سومين مي نامند .

آلياژهائي با 8/0 – 025/0 درصد كربن در تحول يوتكتوئيد شركت ميكنند و تركيب آستنيت به تركيب نقطه S و نيز تركيب فريت به تركيب نقطه P نزديك مي شود . در 723 درجه سانتيگراد آستنيت به فريت ( با تركيب نقطه P ) و سمنتيت ( با تركيب 67/6 درصد كربن ) تبديل مي شود .

بنابراين در دماي محيط فريت و سمنتيت خواهيم داشت كه فريت و سمنتيت حاصل از تحول يوتكتوئيدي يك ساختمان لايه لايه را بوجود مي آورند كه پرليت ناميده ميشود . در سطح مقطع چنين فولادهايي با افزايش درصد كربن مقدار فريت كمتر شده و در عوض مقدار پرليت افزايش مي يابد . زيرا هر قدر به نقطه S با تركيب 8/0 درصد كربن نزديك مي شويم مقدار فريت جدا شده قبل از تحول يوتكتوئيدي كاهش يافته و مقدار آستنيت باقيمانده افزايش ميابد . لذا مقدار آستنيتي كه طي يك تحول يوتكتوئيدي به پرليت تبدبل ميشود افزايش خواهد يافت .

آلياژهايي كه درصد كربن آنها 8/0 تا 06/2 درصد باشد هيپريوتكتوئيد ناميده مي شوند . اين آلياژها نيز در تحول يوتكتوئيدي شركت مي كنند ، و سمنتيتي كه در اين حال از آستنيت جدا مي شود به سمنتيت ثانويه معروف است .

در اينجا به عكس آلياژهاي ماقبل يوتكتوئيدي ، تركيب آستنيت با نزول درجه حرارت نسبت به كربن فقير شده ولي در عوض مقدار سمنتيت جدا شده افزايش مي يابد تا جايي كه تركيب آستنيت از 2 درصد كربن در نقطه E ،‌به تركيب نقطه S با 8/0 درصد كربن ميرسد در اين حالت رتركيب سمنتيت ثابت و معادل 67/6 درصد ميباشد . در دماي 723 درجه سانتيگراد تمام آستنيت باقيمانده به فريت ( با تركيب 025/0 درصد كربن ) و سمنتيت ( با تركيب 67/6 درصد كربن ) تبديل مي شود كه با نزول درجه حرارت مقدار سمتتيت باز هم افزايش مي يابد . سمنتيت و فريت حاصل از تحويل يوتكتوئيدي ، پرليت ناميده ميشود . و بنابر اين در پائين تر از دماي 723 درجه سانتيگراد در سطح مقطع فولاد پرليت و سمنتيت وجود خواهد داشت .

سرد كردن

( پرليت = سمنتيت + فريت →        آستنيت) نتيجه تحول يوتكتوئيدي در فولاد

←

گرم كردن

در آلياژهاي مابعد يوتكتوئيدي سمنتيت در مرز دانه هاي آستنيت بصورت نوارهاي نازكي رسوب مي كند . براي تشخيص دو آلياژ كه يكي ماقبلا يوتكتوئيد و ديگري مابعد يوتكتوئيد مي باشد چنين استدلال ميكنند كه چون فريت فاز نرم و قابل انعطافي است در مرز دانه هاي آستنيت به صورت پيوسته رسوب ميكند . ولي سمنتيت چون فاز ترذ و سختي است شكسته شده و در مرز دانه هاي آستنيت بصورت تكه تكه شده ظاهر ميگردد . آستنيت در فولاد محتوي 8/0 درصد كربن در دماي 723 درجه سانتي گراد به هيچ وجه تجزيه نشده و تمام آستنيت در دماي ثابت به فريت و سمنتيت تبديل مي شود . اين تركيب فريت و سمنتيت را كه به صورت لايه لايه مي باشد پوليت ناميده و سطح مقطع چنين آلياژي صددرصد پرليتي است . در شكل 2-8 شماتيكي از چگونگي تشكيل و رشد پرليت از آستنيت رسم شده است .

پس آنچه كه به طور كلي ميتوان از بحث فوق نتيجه گيري نمود اين است كه در واكنشهاي يوتكتوئيدي يك محلول جامد در دماي ثابت و در حالت جامد تجزيه شده و به مخلوطي از دو فاز تبديل مي شود . مشخصه ساختمان ميكروسكوپي اين مخلوط دو فازي لايه اي بودن آن است . اگر چه الگوي اين ساختمان ممكن است نامنظم باشد ولي هميشه حالت لايه اي بودنش را حفظ ميكند . همانطور كه فوقاًَ اشاره رفت مصطلح ترين مثال براي چنين واكنشي تجزيه آستنيت و تبديل آن به مخلوطي از دو فاز فريت و سمنتيت (پرليت ) مي باشد .

بررسي ساختمان ميكروسكوپي چدنها :

چدنها به طور كلي آلياژهايي از آهن و كربن هستند كه به طور معمول همراه با سيليسيم ،منگنز، فسفر،گوگرد و گاه عناصر آلياژي ديگري مثل نيكل ، كرم و غيره مي باشند . چدنها به علت مزاياي بسيار زيادي كه دارند از مهمترين مواد صنعتي به شمار مي روند . اجزاء ماشين آلات ، چرخ دنده ها ، رينگ پيستونها و بسياري از قطعات ديگر از چدن ساخته ميشوند .

خواصي كه باعث شده اند كه ارزش چدن در صنعت اين چنين بالا رود عبارتند از :

قابليت ريخته گري بسيار خوب چدن ( بواسطه سياليت خوب در دماهاي پائين و غيره ) ، خواص مكانيكي نسبتاًَ خوب آن ، قابليت ماشين كاري عالي ، نداشتن حساسيت نسبت به كيفيت پرداخت سطحي ، قابليت روغن كاري بسيار خوب و قابليت جذب ارتعاش آن و غيره .

بهترين طريقه تقسيم بندي چدنها از طريق متالوگرافي سطح مقطع آنهاست ، ولي روش هاي ديگري مانند تقسيم بندي بر حسب درصد كربن ، درصد عناصر آلياژي ، سرعت سرد كردن درحين انجماد و پس از آن ، و عمليات حرارتي مختلف كه پس از ريخته گري روي قطعه انجام مي گيرد نيز وجود دارد. كربن در چدنها به صورت آزاد ( گرافيت ) يا سمنتيت (Fe3C ) وجود دارد . شكل كربن آزاد به سزائي بر روي خواص فيزيكي و مكانيكي فلز دارد . تمام چدنها را ميتوان بر حسب ساختمان آنها به گروه هاي زير طبقه بندي كرد :

1-1- چدن سفيد :

كه در آن تمامي كربن موجود به حالت تركيب و به صورت سمنتيت وجود دارد . ساختمان هيپويوتكتيكي چدن سفيد شامل پرليت و لدبوريت است . سطح مقطع اين چدن داراي ظاهري سياه و سفيد است . اين چدن مصرف صنعتي كمتري دارد و اكثراًَ براي ساخت چدن ماليبل از آن استفاده مي-  شود .

2-1- چدن خاكستري يا گرافيتي :

كه قسمت عمده يا تمام كربن موجود در ساختمان آن بصورت ورقه هاي آزاد كربن ( گرافيت ) مي باشد . چدن گرافيتي داراي مقطعي به رنگ خاكستري تيره يا تقريباًَ سياه ميباشد . تمام چدنهائي كه كربن بصورت آزاد در آنها وجود دارد در زمره چدنهاي خاكستري قرار مي گيرند . وقتي كه چدن از حالت مذاب منجمد مي شود ، گرافيت با فوق تبريد پائين شكل ميگيرد . سرد كردن آهسته ، شكلگيري گرافيت را تشديد ميكند . سرد كردن سريع ( تا اندازه اي يا حتي بطور كامل ) مانع تشكيل گرافيت        ( گرافيتي شدن ) گشته و منجر به شكل گيري سمنتيت ميگردد . در نمودار تعادل آهن – كربن ( شكل 1-10 ) خطوط بريده بريده يا خط چنين نشان دهنده تشكيل گرافيت (حالت پايدار سيستم آهن – كربن) بوده و حال آنكه خطوط پر ، بر تعادل نيمه پايدار آن دلالت دارند كه در آن سمنتيت شكل ميگيرد .

گرافيت يوتكتيكي در طول خط   ECF ( سيستم گرافيتي ) رسوب ميكند ، در حالي كه گرافيت اضافي ( ثانويه ) به ترتيب در طول خطوط SE و PSK رسوب مي نمايند . گرافيت ثانويه و گرافيت يوتكتوئيد برروي زراتي كه قبلاًَ شكل گرفته اند نشسته و ابعاد آنها را زياد مي كنند . وقتي كه چدني را كه كربن موجود در آن به صورت كاربيد است تا درجه حرارت بالائي گرم كرده و براي مدت طولاني در آن درجه نگه داريم عمل گرافيتي شدن صورت مي گيرد در اين مرحله ذرات فاز پايدار گرافيت جوانه زائي كرده و رشد مي نمايد در حالي كه كريستالهاي سمنتيت حل مي شوند .

بدين ترتيب پس از مدتي فاز ناپايدار ( سمنتيت ) ناپديد مي شود . مكانيزم گرافيتي شدن هنوز كاملاًَ روشن نشده است . طبق نظر بونين اين فرآيند شامل مراحل زير است :

1- حل شدن سمنتيت در اوستنيت .

2- نفوذ اتمهاي كربن از شبكه محلول جامد به طرف مراكز تجمع گرافيت .

3- اتمهاي آهن مناطقي از محلول جامد را كه ذرات گرافيت در آنجا هسته سازي و رشد مي نمايند، ترك مي كنند . اين موضوع را خود نفوذي آهن يا SELF-DIFFUSION مي نامند .

4- كربن از محلول رسوب ميكند يعني ذرات گرافيت تشكيل مي شوند . سرعت گرافيتي شدن به وسيله آهسته ترين قسمت فرآيند كه همان خود نفوذي آهن است ( يعني مرحله اي كه در آن اتم هاي آهن مناطقي را كه گرافيت در آنجا تشكيل مي شود ترك مي كنند ) محدود مي گردد .

حركت اتمهاي آهن در اوستنيت ( يا فريت ) تا حد قابل ملاحظه اي كند تر از نفوذ اتمهاي كربن است و اين بواسطه كوچكترين بودن نسبي اتمهاي كربن نسبت به اتمهاي آهن مي باشد . بنابر اين اغلب هنگامي كه آلياژهاي آهن – كربن در حالت جامد سرد ميشوند پديده گرافيتي شدن نميتواند رخ دهد در حاليكه سمنتيت نسبتاًَ ساده شكل مي گيرد زيرا فقط مستلزم نفوذ كربن و مرتب شدن مجدد اتمهاي آهن به مقدار جزئي مي باشد .

طبقه بندي چدنها كه بر اساس مقدار كربن تركيبي موجود در آنها صورت گرفته است در جدول 1-10 آمده است . توجه داشته باشيد كه تركيب شيميائي چدن تاثير به سزائي بر گرافيتي شدن آن دارد .

عناصر آلياژي اضافه شونده به چدن را به دو گروه طبقه بندي كرده اند :

1- عناصر گرافيت زا ( شامل Si ، Al ، Ni ، C و غيره ) كه باعث تسريع عمل تجزيه سمنتيت مي-  شوند.

2- عناصر كاربيد زا ( شامل Mn  ، Cr ، W ، v، Mo و غيره ) كه در سمنتيت حل شده و مانع تجزيه آن مي شوند

جدول 1-10 انواع چدنها

با تغيير مقدار عناصر گرافيت زا و كاربيد زا در چدن مي توان درجات مختلفي از تجزيه سمنتيت را بدست آورد . در عمل ساده ترين راه براي اين كار تغيير مقدارسيليسيم است . ساختمان هر تركيب چدن بستگي به سرعت سرد كردن قطعه ريختگي ( ضخامت ديواره ) دارد . نمودار شكل 2-10 ( كه از آن مي توان براي تعيين ساختمان بدست آمده در چدن استفاده نمود ) اثر تركيب شيميائي ( اجزاء C+Si ) و سرعت سرد كردن ( كه عملاًَ متناسب با ديواره قطعه ريختگي است ) را بر ساختمان چدنها نشان ميدهد . ارتباط بين خواص و ساختمان آن بسيار پيچيده تر از ارتباط بين خواص چدن و ساختمان فولاد است . چدن خاكستري شامل يك شبكه فلزي است كه ذرات گرافيت در آن توزيع شده اند . بنابر اين خواص چدن را مي توان به وسيله ساختمان شبكه و وضعيت ذرات گرافيت آن تعيين كرد . تاثير وضعيت ذرات گرافيت بر خواص چدن را فقط مي توان بصورت كيفي اندازه گيري كرد . هر چه اين ذرات بزرگتر بوده و كمتر توزيع شده باشند فلز ضعيف تر خواهد بود .

ذرات گرافيت موجود در چدن را ميتوان به صورت تركها يا شكافهاي داخلي در نظر گرفت كه ميتوان مانع پيوستگي فلز مي گردند . شبكه فلزي چدنهاي ريختگي معمولي شامل پرليت و فريت است . افزايش

پرليت در اين ساختمان ( به همان شكل گرافيت ته نشيني ) باعث بهبود خواص مكانيكي آنها مي شود .

براي تعيين ساختمان و خواص چدن از يك جدول رده بندي ( شكل 3-10 ) كه توسط لاندا طرح شده است ، استفاده مي شود . اين جدول ارتباط بين مقدار سيليسيم ، صورتهاي مختلف كربن ( تركيب شده ، يا گرافيت ) و مقدار كلي آنها ، ضخامت قطعه ريختگي ( سرعت سرد كردن ) ، استحكام كششي و ساختار چدنهاي آلياژ نشده را نشان ميدهد .

اين جدول تركيبي از سه نمودار است . دو تا از نمودارها در سمت راست و چپ جدول بوده و داراي يك محور اصلي قائم مي باشند ، اما محورهاي افقي آنها متفاوت است ( محور سمت چپ نشان دهنده ساختمان يك قطعه ريختگي است و محور سمت راست مقدار سيليسيم را مشخص مي كند ) .

در نمودار سمت چپ ، خطوط منحني مقدار كلي كربن (Ct ) را ( براي چدنهاي مختلف ) معين مي- كنند . در نمودار سمت راست خطهاي راست مشخص كننده كربن تركيبي ( Cc ) مي باشند . در نمودار موجود در منتهي عليه سمت چپ ، محورهاي قائم نشان دهنده مقادير مقاومت كششي ( Qu ) بوده در حاليكه محور افقي ( محور بالائي ) مقدار كربن تركيبي (Cc ) و مقادير پرليت و فريت را نشان مي دهد .

چدنهاي معروف به چدنهاي پرليتي وسيعترين كاربرد را در صنايع مهندسي دارند . ساختمان اين چدنها شامل يك زمينه پرليتي است كه در آن گرافيت به صورت ورقه هاي نازكي گسترده شده است مقدار ورقه ها بايد تا حد امكان كم بوده و كاملاًَ از يكديگر جدا باشند تجمع گرافيت در شبكه نا مطلوب و نامرغوب است چون در اينجا معمولاًَ گرافيت به وسيله فريت احاطه شده و بدست آوردن يك شبكه پرليتي خالص كه خواص مكانيكي خيلي خوبي داشته باشد را مشكل مي سازد . تمام چدنهاي خاكستري كه در حال حاظر مورد استفاده قرار مي گيرند را مي توان به گروه هاي زير طبقه بندي كرد .

1-2-1 چدنهاي با استحكام پائين :

مقاومت كششي اين چدنها از 12 تا 21 كيلوگرم بر ميلي متر مربع و مقاومت خمشي آنها 28 تا 40 كيلوگرم بر ميلي متر مربع است . آناليز شيميائي تقريبي اين چدنها به صورت زير مي باشد :

درصد Si=1.7-3.0                 درصد C=3.2-3.6

درصد P<=0.5                      درصد Mn<=0.5

درصد S<= 0.12

ساختمان اين چدنها شامل « فريت + گرافيت» يا « پرليت + فريت + گرافيت» است گرافيت در اينجا به شكل ورقه اي است . اين چدنها براي اجزائي از ماشينها كه داراي مسئوليت كمتري بوده و در عمل تحت تاثير بار هاي سبك قرار مي گيرند بكار برده مي شوند .

2-2-1 چدنهاي با استحكام متوسط :

اين گروه چدنها در ريخته گري اجزاء ماشين آلات پر قدرت ، پيستونها ، سيلندرها و غيره به كار برده مي شوند . اين گروه شامل چدنهاي پرليتي است . به هنگام ذوب اين چدنها حدود 10 تا 30 درصد قراضه به بار كره كوپل اضافه مي شود . اين قراضه ها داراي مقدار كربن كمتري هستند و بدست آوردن يك زمينه پرليتي با توزيع ذرات گرافيت روي آنها امكان پذير است . تركيب تقريبي اين چدنها به صورت نشان داده شده در زير مي باشد :

درصد  Si=1.5-1.7             درصد C=2.8-3.0

درصد  Mn=0.8-1.0          درصد    P<=0.3

درصد    S<=0.12

مقدار سيليسيم در اين چدنها بايد در حدي باشد كه از ايجاد كربن به صورت تركيبي ( Fe3C ) جلوگيري كند . اين گروه شامل چدنها با افزودن مواد مخصوصي به نام مواد تلقيحي ( فرو سيليسيم 75 درصد سيليسيم ، كلسيم سيليسيد و غيره ) به چدن مذاب قبل از ريختن به داخل قالب تهيه مي شوند .

هدف اصلي از تلقيح عبارت از تسريع شكل گيري تركيب يوتكتيكي و سمنتيت ثانويه ، از بين بردن تجمع گرافيت در شبكه و به دست آوردن يك زمينه پرليتي با ذرات ريز گرافيت مي باشد . عمل تلقيح معمولاًَ بر چدنهاي كم كربن كه محتوي مقدار نسبتاًَ كمي سيليسيم و مقدار زيادي منگنز هستند اعمال مي شود . بدون مواد تلقيحي ساختمان مواد به دست آمده به صورت ساختمان چدن خالدار ( يعني پرليت + گرافيت + سمنتيت ) خواهد بود . در اين نوع چدنها هر چه مقدار كربن كمتر باشد مقدار گرافيت هم كمتر خواهد بود و هر چه مقدار سيليسيم و كربن كم و مقدار منگنز زياد باشد شكل گيري پرليت آسان تر مي شود .

تركيب تقريبي اين چدنها بصورت زير است :

درصد Si=1.0-1.5             درصد  C=2.9-3.2

درصد  S<=0.12               درصد  P<=0.3

درصد  Mn<=0.8-1.0

مصرف مواد تلقيحي باعث پائين آمدن درجه فوق تبريد ، اكسيژن زدائي چدن و توليد جوانه هاي فراوان در مذاب مي شود . با كم شدن درجه فوق تبريد ميتوان از سخت شدن و تجمع مناطق گرافيتي جلوگيري نمود . چدنهاي تلقيحي براي قطعاتي از ماشين كه تحت تاثير سائيدگي قرارمي گيرند مانند چرخ دندها ، سيلندرهاي ترمز ، سيلندرهاي ماشين بخار و غيره به كار برده مي شوند .

عاملي كه بايد در انتخاب گروه چدن بايد به خاطر سپرده شود اين است كه هنگامي كه سرعت سرد شدن كاسته مي شود ( با افزايش ضخامت ديوارهاي قالب ) خواص مكانيكي فلز پائين مي آيد . اين امر مربوط به درشت تر شدن پرليت در مقاطع كلفت و تشكيل مقدار قابل ملاحظه اي فريت + پرليت است .

3-2-1 انواع چدن با استحكام زياد (گرافيت كروي ) :

اين گروه را چدنهاي نشكن يا داكتيل و يا چدنهاي گرافيت كروي( SG ) مي نامند . اين نوع چدنها از طريق اضافه كردن مقدار كمي منيزيم ( در دماي 1450- 1400 درجه سانتي گراد ) به مذاب چدني كه داراي تركيبي مشابه تركيب شيميائي چدن خاكستري معمولي است ، بدست مي آيد . هر چه قطعه ريختگي بزرگ باشد مقدار منيزيم اضافه شونده نيز بيشتر خواهد بود ( معمولاًَ مقدار منيزيم را 3/0 تا 2/1 درصد وزن كل چدن انتخاب مي كنند ) . منيزيم سبب مي شود كه گرافيتي كه طي انجماد در ساختمان چدن رسوب ميكند به جاي آنكه به صورت ورقه اي رسوب كند ( مانند چدن خاكستري ) به شكل گرد كروي در آيد . وجود گرافيت به اين شكل سختي شبكه را پائين آورده و موجب فراهم آوردن خواص مكانيكي بالائب ميگردد .

منيزيم نه تنها باعث تغيير شكل گرافيت مي شود ، بلكه استحكام زمينه را نيز بالا برده و بعلاوه باعث افزايش ظرفيت چدن تحت فوق تبريد و در نتيجه سخت شدن آن مي شود .

چدن انعطاف پذير داراي ساختماني شامل پرليت + فريت + گرافيت كروي شكل است و گاهي اوقات نيز ساختمان آن شامل فريت + گرافيت مي باشد . در اين مورد تشكيل فريت مطلوب است زيرا چدن بدون كم شدن استحكامش ، قابليت شكل پذيري هم به دست مي آورد . وجود گرافيت كروي اثر عمليات حرارتي را به شدت بالا مي برد .

در اينجا ياد آور ميشويم كه نوع ديگري از طبقه بندي چدنها بصورت چدنهاي كم آلياژ و پر آلياژ است كه امروزه كاربردهاي وسيعي در صنعت پيدا كرده اند . در گروه چدنهاي كم آلياژ مفدار عناصر آلياژي از 3 درصد تجاوز نمي كند . مقصود اصلي ما از آلياژ كردن عبارت از افزايش استحكام ، مقاومت خوردگي ، مقاومت حرارتي ، مقاومت به پوسته پوسته شدن حرارتي ، استحكام در مقابل سائيدگي و نيز به دست آوردن خواص مغناطيسي مورد نياز و غيره مي باشد .

آلياژ كردن مركب كه در آن مجموعه اي از عناصر كاربيدزا و گرافيت زا به چدن اضافه مي شود ( كرم و نيكل ، كرم ، منگنز و سيليسيم و …) مؤثرترين نوع آلياژ كردن است .

4-2-1 چدن ماليبل :

چدن ماليبل هم مانند چدن خاكستري شامل يك زمينه فلزي ( پرليت يا فريت ) و گرافيت شبه كروي مي باشد . در چدن خاكستري گرافيت ها طي انجماد و سرد كردن بعدي به صورت ورقه هائي ته نشين مي شوند . از طرف ديگر چدن ماليبل شامل گرافيت شبه كروي ( به نام كربن حرارتي ) است و افزايش قابل ملاحظه خواص مكانيكي چدن در نتيجه همين امر مي باشد . چدن ماليبل در نتيجه فرآيند آنيل كردن مخصوصي ( بنام چكش خوار كردن ) از چدن سفيد به دست مي آيد . در توليد قطعات ريختگي از جنس چدن ماليبل دو نوع چدن سفيد از انواع ديگر مناسب تر است .

1- نوع كم كربن با تركيب :

درصد   Si= 1.4-1.6         درصد C=1.7-2.7

درصد Mn=0.4-0.7        درصد  P=0.2-1

درصد   S=0.12

2- تركيب كوپل معمولي با آناليز :

درصد   Si=0.5-0.8             درصد C=2.8-3.2

بررسي مقاطع ميكروسكوپي چند آلياژ مهم برنجي و برنزي

1- تئوري آزمايش :

1-1- برنج

آلياژهاي مس و روي را معمولاًَ برنج مي نامند . نمودار تعادل مس – روي در شكل 1-11 نشان داده شده است . همانطور كه از نمودار بر مي آيد مسيكه تا 39 درصد روي داشته باشد داراي ساختمان تك فازي شامل كريستالهاي محلول جامد روي در مس است ( فاز α) .

اجزاء جديد ساختماني ( فاز β ) در آلياژهائي كه محتوي 39 الي 50 درصد روي باشند ظاهر مي شوند . فاز β هم يك محلول جامد است ، مع ذالك در اين مورد فلز خالص حلال نبوده و تركيب CuZn به منزله حلال مي باشد . در شبكه مكعبي CuZn نسبت عده الكترونهاي ظرفيت به تعداد اتمها برابر با 2/3 است .

فاز β داري توزيع نا منظم اتمها در دماهاي بالا مي باشد . در پائين آوردن درجه حرارت تا زير دماي 470-453 درجه سانتي گراد اتمهاي مس و روي ساختمان منظمي را در محلول جامد بوجود آورده كه به صورت فاز β مشخص مي شوند .

همانطور كه از شكل 1-11 بر مي آيد محلول جامد β در دماهاي بالا داراي برد يكنواختي وسيعي است. با پائين آوردن دما محلول جامد تجزيه شدخ و كريستالهاي فاز اضافي α يا γ شروع به رسوب كردن از محلول مي كنند .

فاز γ كه در آلياژهائي از مس با درصد بالا تر روي تشكيل مي شود محلول جامدي بر اساس تركيب الكتروني Cu5Zn8 مي باشد كه داراي يك شبكه مكعبي مركب است . فاز γ داراي ساختمان بسيار شكننده اي بوده و بنابر اين برنج هايي كه براي بهره برداري در دماهاي معمولي محيط در نظر گرفته مي شوند يا بطور كامل شامل فاز α ( برنج α ) و يا مخلوطي از فازهايα+β  ( برنج هاي  α+β ) مي باشند.

اضافه كردن مقدار كمي روي به مس استحكام كششي را بالا برده و ازدياد طولي نسبي را افزايش مي دهد . برنج هاي α  داراي قابليت كار پذيري خوبي در دماهاي معمولي محيط هستند . اين برنجها در دماهائي از 300 تا 700 درجه سانتي گراد بسيار نرم تر مي باشند

شنیده میشه که میگن فقط رشته مکانیک یه رشته برق ویا رشته های دیگر سودمند هستند چرا رشته متالورژی؟

در جواب این دسته افراد باید گفت که رشته های مکانیک و برق و… خوب هستند اما ببینیم ما و ایران ما کجا کمبود داره!

نمی خوام بگم کمبود در برق یا مکانیک نیست هست ولی یک کمبود اصلی اینه که ما چطور از فلزات و آلیاژها استفاده کنیم و چطور یه آلیاز بسازیم که مورد استفاده باشه و چطور از اون محافظت کنیم در مقابل خوردگی های شیمیایی؟ و هزاران چرای و چطور دیگر

از افراد عامه بخوای بپرسی مهندسی مواد چیه میگن مهندسی مواد مخدر!! تریاکم مهندسی داره!

از دانشجویان بپرسی میگن مهندسی ریختگری و شمش ریزی

اما اینا همه بخشی از مهندسی مواد را تشکیل میدن . مهندسی مواد متالورژی یعنی مهندسی آلیاژ مهندسی فلز مهندسی ریخته گری مهندسی خوردگی مهندسی تست های NDT و DT مهندسی جوش مهندسی ابزار با کیفیت و مهندسی… .

ما بار ها شده میگیم یا می شنویم ابزار فلان کشور خوبه تحت هر فشاری کار خودشو می کنه . یا فلز فلان کشور گران یا ماشین های فلان کشور ایمنی بالایی دارند.

دلیل همه این ها مهدسی مواد. ایران ما متاسفانه خوب از این رشته استفاده نمی کنه. حتی در مراکز صنعتی کارهای تخصصی این رشته به افراد فاقد صلاحیت و از رشته های دیگه داده میشه. همین ها باعث میشه که ما توانایی تولید استیل با کیفیت را نداشته باشیم یا توانایی نداشته باشیم از آلیاژی استفده کنیم که هم سبک باشه هم مقاوم تا ماشین پراید ما با یه انگشت فرو نره.

همه اینها دلایلی تا ما قدر این رشته را بدونیم و اونا توی ایران توسعه بدیم گرچه بالادستان نخواهند.

به امید روزی که همه سر پست خودشون باشن.

و هزاران عکس دیگر…

به وبلاگ فلزی خوش آمدید.

من جواد مددی دانشجوی مهندسی متالورژی هستم.

امیدوارم توی این وبلاگ احساس خستگی نکنید و مطالب موجود براتون رضایت بخش و مفید باشه.

من همکار نیاز دارم در صورت تمایل وبلاگ در خدمت شماست.

با تشکر