بررسی تاثیر متغیرهای عملیات حرارتی بر ریزساختار و مقاومت به سایش چدن نایهارد


فهرست مطالب

فصل 1- مقدمه  1

فصل 2- مرور بر منابع  5

2-1- معرفی چدن های سفید مقاوم به سایش (چدن نایهارد) 5

2-2- تاریخچه.. 6

2-3- کاربرد چدن‌های نایهارد.. 7

2-4- چدن‌های نایهارد و استانداردهای آن.. 9

2-4-1- ترکیب شیمیایی و ریزساختار. 9

2-4-2- چدن نایهارد 1 و2.. 10

2-4-3- چدن نایهارد 4.. 12

2-5- تاثیر عناصر آلیاژی... 14

2-5-1- کربن... 14

2-5-2- کروم.. 16

2-5-3- نیکل... 17

2-5-4- مولیبدن.. 18

2-5-5- تنگستن... 18

2-5-6- نیوبیم.. 19

2-5-7- وانادیم.. 21

2-5-8- منگنز.. 22

2-5-9- مس     22

2-5-10- سیلیسیم.. 22

2-5-11- بور. 24

2-5-12- گوگرد.. 24

2-5-13- فسفر.. 24

2-5-14- نتیجه گیری... 24

2-6- ساختار متالورژیکی چدن نایهارد.. 25

2-6-1- فازهای مختلف موجود در چدن نایهارد.. 25

2-6-2- فازهای کاربیدی در چدن نایهارد.. 26

2-6-3- تاثیر شکل و اندازه کاربیدها در چدن نایهارد.. 31

2-6-4- ساختمان زمینه چدن نایهارد.. 31

2-7- ذوب و ریخته گری... 34

2-8- انجماد چدن نایهارد.. 35

2-9- عملیات حرارتی... 38

2-10- عملیات ناپایدارسازی و تبدیل آستنیت در آن.. 41

2-10-1- تشریح فرایند.. 41

2-10-2- تبدیل مارتنزیتی در حین عملیات حرارتی ناپایدارسازی... 43

2-11- عملیات حراتی تمپر.. 43

2-12- پارامترهای عملیات حرارتی... 44

2-13- مقاومت به سایش چدن‌های نایهارد.. 47

2-13-1- رابطه بین سختی و مقاومت به سایش..... 48

2-13-2- درصد کربن و ریزساختار. 48

2-13-3- مورفولوژی، مقدار حجمی و اندازه کاربید یوتکتیک.... 50

2-13-4- دمای تمپر.. 50

2-13-5- اثر آستنیت باقیمانده. 50

2-13-6- روش‌های آزمون سایش..... 51

2-14- خلاصه تحقیقات انجام شده در خصوص نایهارد 4.. 53

2-15- جمع ‌بندی و هدف از تحقیق... 54

فصل 3- روش تحقیق  55

3-1- طراحی آزمایش..... 56

3-1-2- تهیه مدل و قالبگیری... 57

3-1-3- ذوب و بارریزی... 58

3-1-4- ترکیب شیمایی چدن نایهارد4 ریخته شده. 58

3-1-5- عملیات حرارتی ناپایدارسازی... 59

3-1-6- مطالعات میکروسکوپی برای بررسی ریزساختار. 59

3-1-7- آنالیز تفرق اشعه X (XRD) 60

3-1-8- آزمون سختی... 60

3-1-9- آزمون سایش..... 61

فصل 4- نتایج و بحث   63

4-1- بررسی ریزساختار و سختی چدن نایهارد در حالت ریختگی... 63

4-2- اثر زمان ناپایدارسازی بر سختی... 65

4-3- اثر زمان ناپایدارسازی در دماهای مختلف بر ریزساختار. 68

4-4- اثر دمای ناپایدارسازی در زمان ثابت بر سختی... 79

4-5- اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار در زمان ثابت.... 82

4-6- بررسی ریزساختار با میکروسکپ‌الکترونی روبشی... 85

4-7- اثر عملیات تمپر بر تغییرات سختی و ریزساختار. 86

4-8- اثر عملیات ناپایدارسازی بر مقاومت به سایش چدن نایهارد.. 91

نتیجه‌‌گیری  97

پیشنهادات برای تحقیقات بیشتر  99

مراجع  101

پیوست ‌ها 107

 

 


فهرست شکل ‌ها

عنوان                                                                                        صفحه

شکل (2-1) صفحه لاینر آسیاب ]2[. 7

شکل (2-2) پمپ لایروبی ساخته شده از چدن نایهارد 4 ]2[. 8

شکل (2-3) دستگاه ایجاد دمش در معدن الماس]5[. 9

شکل (2-4) ریزساختار  نایهارد 1 در حالت ریختگی ]2[. 11

شکل (2-5) کاربید یوتکتیک M3C در زمینه ]2[. 11

شکل (2-6) اثر مارتزیت زمینه بر سختی چدن نایهارد 2]2[. 12

شکل (2-7) ریزساختار کاربید یوتکتیک چدن نایهارد 4 و کاربید میلهای شکل یوتکتیک(تصویر راست) [2،17] 13

شکل (2-8) اثر کربن بر سختی و مقاومت به ضربه نایهارد 4 بعد از عملیات حرارتی [2،19]. 15

شکل (2-9) دیاگرام فازی آهن- کربن- کروم [18]. 16

شکل (2-10) اثر کروم بر مقاومت سایشی (a) سخت کردن°C820 (b) سخت کردن°C800 [20]. 17

شکل (2-11) کاربیدهای یوتکتیکی M2C ]17،21[. 19

شکل (2-12) تشکیل کاربید نیوبیم ‌در چدن‌های نایهارد ]24[. 20

شکل (2-13) تغییرات مقاومت سایشی نسبت به درصد وانادیم ‌[15،18] 21

شکل (2-14) اثر افزودن سیلیسیم ‌بر مقاومت سایشی (a) سخت کردن در دمای °C820 (b) سخت کردن در °C850]20[. 23

شکل (2-15) اثر افزودن سیلیسیم ‌ بر سختی(a) سخت کردن در دمای °C820 (b) سخت کردن در°C850]20[. 23

شکل (2-16) ریزساختار  ریختگی چدن نایهارد با کاربید M3C ]17[. 27

متن کامل در سایت امید فایل 

شکل (2-17) ریزساختار  قطعه ریختگی با کاربید یوتکتیک M7C3 ]17[. 28

شکل (2-18) مورفولوژی تیغهای کاربید M7C3 ]17،31[. 28

شکل (2-19) تشکیل کاریبد یوتکتیک M7C3 ]31[. 29

شکل (2-20) ساختار دو گانهای از کاربیدها در چدن نایهارد ]5،17[. 29

شکل (2-21) کاربیدهای ثانویه ایجاد شده در چدن نایهارد ]17[. 30

شکل (2-22) کاربیدهای ثانویه تشکیل شده در چدن نایهارد ]30[. 31

شکل (2-23) نمودار فازی دو تایی چدن نایهارد 4 ]2[. 35

شکل (2-24) سطح شکست ریزساختار انجماد چدن سفید هیپو با فوق گداز کم ]36[. 37

شکل (2-25) سطح شکست ریزساختار انجمادی چدن سفید هیپو با فوق گداز بالا]36[. 37

شکل (2-26) تاثیر سرعت انجماد بر ریزساختار چدن مقاوم به سایش ]36[. 37

شکل (2-27) تشکیل کاربید M3C طبق واکنش پریتکتیک ]36[. 38

شکل (2-28) نمودارپیوسته چدن Ni-hard 4 ]2[. 41

شکل (2-29) نمودار ایزوترمال چدن Ni-hard 4 ]2[. 42

شکل (2-30) رابطه درصد آستنیت باقیمانده، قبل و بعد از عملیات حرارتی با درجه حرارت ]39[. 45

شکل (2-31) تاثیر دمای عملیات حرارتی بر سختی  چدن نایهارد ]39[. 45

شکل (2-32) تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به نمونهای که در هوای آرام سرد شده است ]38[. 46

شکل (2-33) تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به نمونه شکل (2-32) که در روغن سرد شده است ]38[. 46

شکل (2-34) تاثیر دمای تمپر بر روی سختی چدن نایهارد ]38[. 47

شکل (2-35) تغییرات مقاومت سایش با نسبت سختی ماده به سختی ساینده در چدن سفید ]2،40[. 48

شکل (2-36) مقاومت سایشی بر حسب مقدار کربن و ریزساختار فولادها و چدنهای سفید ]2[. 49

شکل (2-37) نمایی از دستگاه پین روی دیسک ]44[. 52

شکل (2-38) نمایی از دیسک ساینده و نگهدارنده پین ]44[. 53

شکل (3-1) فلوچارت طراحی آزمایش. 56

شکل (3-2) مدل فومی ریخته شده. 57

شکل (3-3) قالب ریخته شده جهت ذوب ریزی... 57

شکل (3-4) نمونه پینهای آزمون سایش..... 62

شکل (3-5) سنگ ساینده مورد استفاده در آزمون سایش..... 62

شکل (3-6) نحوه انجام آزمون سایش..... 62

شکل (4-1) ریزساختار نمونه ریختگی چدن نایهارد 4.. 63

شکل (4-2) اثر زمان ناپایدارسازی بر ماکروسختی  در دماها و زمانهای مختلف.... 66

شکل (4-3) اثر دما و زمان ناپایدارسازی بر میکروسختی نمونههای نایهارد.. 67

شکل (4-4) ریزساختار نمونه ناپایدار شده در دمای C°750 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 69

شکل (4-5) ریزساختار  نمونه ناپایدار شده در دمای C°800 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 71

شکل (4-6) ریزساختار  نمونه ناپایدار شده در دمای C°850 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 73

شکل (4-7) ریزساختار  نمونه ناپایدار شده در دمای C°900 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 74

شکل (4-8) تاثیر زمان ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازها 77

شکل (4-9) اثر زمان ناپایدارسازی بر مقدار آستنیت باقیمانده در دماهای ناپایدارسازی... 78

شکل (4-10) اثر زمان ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازها 79

شکل (4-11) اثر دمای ناپایدارسازی بر سختی در زمان ثابت 5 ساعت.... 80

شکل (4-12) اثر دمای ناپایدارسازی بر سختی در زمان ثابت شش ساعت.... 80

شکل (4-13) اثر دمای ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازهادر زمان 6 ساعت.... 81

شکل (4-14) اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار نمونهها در زمان 5 ساعت.... 82

شکل (4-15) اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار نمونهها در زمان 6 ساعت.... 83

شکل (4-16) اثر دمای ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازها 84

شکل (4-17) ریزساختار  مشاهده شده توسط SEM از نمونههای ناپایدار شده. 86

شکل (4-18) اثر دمای تمپر بر سختی... 87

شکل (4-19) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°750.. 88

شکل (4-20) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°800.. 89

شکل (4-21) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°850.. 90

شکل (4-22) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°900.. 91

شکل (4-23) اثر عملیات ناپایدارسازی بر مقاومت به سایش چدن نایهارد.. 92

شکل (4-24) تصویر SEM گرفته شده از سطح سایش نمونههای نایهارد4.. 93

شکل (4-25) اثر سختی معادل بر مقاومت به سایش..... 96

 

 

فهرست جدول ‌ها

جدول (2-1) استاندارد اروپایی چدنهای نایهارد ]2[. 10

جدول (2-2) ترکیب شیمیایی انواع چدنهای نایهارد [2،5] 10

جدول (3-1) اطلاعات مربوط به فرایند ذوب... 58

جدول (3-2) آنالیز ذوب نایهارد 4.. 58

جدول (3-3) شرایط انجام عملیات حرارتی... 59

جدول (4-1) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در نمونه ریختگی... 65

جدول (4-2) اثر دما و زمان ناپایدارسازی بر ماکروسختی نمونهها بر حسب ویکرز. 66

جدول (4-3) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 750 درجه سانتی‌گراد.. 75

جدول (4-4) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 800 درجه سانتیگراد.. 75

جدول (4-5) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 850 درجه سانتیگراد.. 76

جدول (4-6) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 900 درجه سانتیگراد.. 76

جدول (4-7) اثر دمای تمپر بر سختی نمونهها بر حسب ویکرز. 87

 

 

متن کامل

Related posts:

پاسخ دهید