جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه زمانی که مقاومت به سایش و استحکام بالایی در یک فولاد کم کربن مورد انتظار باشد قطعات را تحت عملیات حرارتی کربوره کردن یا کربورایزینگ قرار می دهیم که می توان در این رابطه به قطعاتی نظیر میل لنگ ،میل بادامک چرخ دنده اشاره کرد که این مرحله آخرین مرحله ساخت قطعه می باشد. عملیات کربوره کردن به دو دسته تقسیم می شوند: 1-عملیاتی که منجر به ترکیب شیمیایی سطح فولاد می شوند که به عملیات حرارتی شیمیایی معروفند. 2-عملیاتی که بدون تغییرترکیب شیمیایی سطح باعث سخت شدن می شوند که به سخت کردن موضعی معروفند. روش کربوره کردن فولاد موقعی که یک قطعه فولاد کم کربن (0.15%) را در مواد کربن دار (مثل ذغال) قرار داده و در درجه حرارت بالایی نظیر 925 درجه سانتیگراد حرارت دهیم، کربن از ماده کربن دار به داخل سطح قطعه نفوذ می کند که در مدت چند ساعت سطح قطعه در حدود 1.2 % کربن به خود جذب خواهد کرد و به این طریق می توان قطعه ای بدست آوردکه مغز آن را فولاد کم کربن و سطح آن را فولاد پر کربن تشکیل داده است. اگر قطعه ی مزبور را سخت کنیم در سطح قطعه مارتنزیت پر کربن تشکیل می شود و دارای سختی زیادی است، این در حالی است که مغز قطعه همان درصدکربن اولیه را داراست (0.15%) واز تافنس خوبی برخوردار است. به طور کلی محیط کربوره کردن را می توان در 3 حالت جامد ،مایع. گاز ،انجام داد: 1- کربوره کردن جامد: در این روش قطعه فولاد کم کربن را به همراه مواد کربوره کردن فولاد مثل ذغال سنگ در داخل یک قوطی در بسته گذاشته وسپس 875 تا 925 درجه حرارت می دهند که با افزایش درجه حرارت ویا زمان کربوره کردن، ضخامت لایه کربوره شده افزایش می یابد. قطعه رابه علت اینکه ممکن است در آن شکست ایجاد شود و یا سختی آن کاهش یابد، مستقیماً کوئینچ نمی کنند و ممکن است در هوا و یا در قوطی سمانتاسیون سرد کنند و سپس تا درجه حرارت سخت کردن مناسب حرارت داده و در آب یا روغن کوئینچ کنند. 2- کربوره کردن مایع: دراین روش قطعه در مذاب مخلوط های نمک سیانید سدیم (20 تا 50) درصد و کربنات سدیم (40) درصد با مقادیری کلرید باریم و کلرید سدیم در دمای 870 تا 950 به صورت معلق در مذاب فوق به مدت 5 دقیقه کربوره می شود. 3- کربوره کردن گازی: در این روش قطعه را در 900 در جه به مدت 3 تا 4 ساعت در اتمسفری که شامل گاز هایی نظیر متان ) ch4 ) ویا پروپان کربوره می کنند . مراحل کار نمونه تهیه شده را که یک فولاد 37st است رادر ظرفی با 80% زغال سنگ ،15% ،2.5 تا 5% کربنات سدیم قرار می دهیم و پس از مدت چند ساعت نمونه را خارج کرده و جهت صاف شدن سطح و مشاهده آن، پولیش می کنیم و سختی آن را اندازه گیری می نماییم که حدود 61ra و سپس قطعه را مطابق توضیحات تئوری آزمایش مجدداً حرارت داده و پس از 10 دقیقه آن را از کوره در آورده و پولیش می نماییم و ساختار آن را مشاهده و سختی آنرا بدست می آوریم که این فولاد در حدود 83ra و ساختار مارتنزیتی داشت و تاثیر کربوره کردن فولاد با این تست سختی به خوبی قابل مشاهده می گردد. منبع

چدن سفید در چدن سفید کربن به شکل سمنتیت وجود دارد که وجود سمنتیت باعث افزایش سختی و استحکام در چدن و کاهش مقاومت به ضربه و انعطاف پذیری چدن می شود. تهیه انواع چدن سفید 1 - افزایش سرعت سرد کردن ( سفید تبریدی ): که این روش برای قطعات کوچک با مدول حجمی کم استفاده می شود که با افزایش سرعت سرد کردن می توان به چدن سفید دست یافت. 2 - با استفاده از عناصر آلیاژی کاربید زا: این روش برای قطعات بزرگ با مدول حجمی زیاد استفاده می شود .عناصر کاربید زا برای چدن سفید آلیاژی عموما بیسموت و بر می باشد که در بعضی از موارد نیز می توان از گوگرد برای سفید کردن چدن استفاده کرد اما به دلیل آن که گوگرد باعث تشکیل فاز فسفید آهن می شود در صنعت از این عنصر کمتر استفاده می شود . اما می توان آن را در داخل قالب های ماسه ای در هنگام مذاب ریزی به مذاب اضافه کرد . در شکل زیر ساختار زمینه چدن سفید هیپر یوتکتیک نشان داده شده است: چدن های سفید کرم دار این چدن ها در واقع به سه دسته تقسیم می شوند: الف :اگر کرم کمتر از 3 درصد باشد : در این شرایط کاربید کمپلکس M3C تشکیل می شود که این کاربید. دارای سختی بالاتری نسبت به کاربید آهن می باشد اما مشابه کاربید آهن به صورت ممتد و پیوسته رسوب می کند و لذا مقاومت به سایش چدن سفید را افزایش داده اما تاثیری در مقاومت به ضربه ندارد ب: اگر کرم بین 7 تا 10 درصد باشد : در این شرایط کاربید تشکیل شده M7C3 می باشد که این کاربید دارای سختی به مراتب بالاتر از M3C می باشد همچنین به شکل غیر پیوسته و بلوکه ای در داخلی دانه ها رسوب می کند و لذا در حین افزایش مقاومت به سایش مقاومت به ضربه چدن سفید را نیز افزایش می دهد. ج: اگر کرم بین 3 تا 7 درصد باشد .: دراین شرایط مخلوط دو کاربید M3C و M7C3 را داریم این نوع چدن سفید کرم دار دارای خواصی در حد فاصل چدن های سفید کرم دار نوع الف و ب می باشد. سختی انواع زمینه در چدن سفید (مقیاس سختی سنجی: ویکرز) پرلیت 340-425 آستنیت 350-400 مارتنزیت پرکربن 770 -800 سمنتیت 840-1100 کاربید M3C 1060 -1240 کاربید M7C 1500-1800 فریت 150 -175 کاربید تنگستن 2400 کاربید وانادیم 2800 نکته: این چدن ها در مواردی استفاده می شوند که مقاومت به سایش بالا همراه با مقاومت به ضربه بالا نیاز باشد . بررسی نشان می دهد که با اضافه کردن کرم به مذاب چدن سفید فاز Fe3C نا پایدار شده و فاز M3C-M7C3 را تشکیل می دهد که با فاز آهن کرم معروف می باشد. عوامل موثر بر خواص مکانیکی چدن سفید 1- نوع کاربید : با توجه به نمودار ذکر شده هر چه از کاربید مستحکم تری استفاده کنیم مقاومت به سایش بهتری نیز خواهیم داشت. 2- شکل کاربید : هر چه شکل کاربید به صورت غیر پیوسته و بلوکه ای تر باشد مقاومت به ضربه بیشتری داریم. 3- اندازه کاربید : هر چه کاربید ها ریزتر و دارای توزیع یکنواخت تری باشند تاثیر آن ها در افزایش خواص مکانیکی بهتر است . 4- ساختار زمینه : هر چه ساختار زمینه پهن تر باشد دارای سختی بیشتری نیز می باشد . نکته : معمولا چدن سفید در صنعت مستقیما قابل استفاده نیست و برای بهبود خواص مکانیکی نیاز به عملیات حرارتی تکمیلی دارد . نکته : یکی از محصولات چدن سفید که از انجام عملیات حرارتی بر روی چدن سفید به دست می آید چدن مالی بل می باشد که چدن مالی بل نسبت به چدن سفید قابلیت ضربه پذیری و چکش خواری بهتری دارد و در عین حال دارای مقاومت به سایش بهتری است همچنین باید در نظر داشت که ترکیب شیمیایی چدن مالیبل مشابه ترکیب شیمیایی چدن سفید است. منبع

مقدمه نخستین خانواده چدنهای پر آلیاژ که بیشترین اهمیت را کسب کردند چدن نایهارد بودند با زمینه مارتنزینی، کاربیدی، کربن در آنها از 2.5% تا 3.6% متغیر می‌باشد. در چدن نایهارد وجود عنصر نیکل است که به منظور به تعویق افتادن تشکیل پرلیت و کاهش سرعت بحرانی سرد شدن در رنج 0.5 تا 3.3 دزصد به کار می‌رود که نتیجتاً مارتنزیت به همراه مقداری آستنیت باقیمانده در زمینه ساختار به وجود می‌آید. کروم در رنج %3.5– 1.4% اضافه می‌شود، برای حصول اطمینان از اینکه مازاد کربن آلیاژ به جرم کاربیدهای پایدار می‌سازد و همچنین از خاصیت گرافیت زایی نیکل نیز جلوگیری به عمل می‌آید. تعیین درصد عناصر آلیاژی در چدن نایهارد بستگی دارد به ابعاد قطعه و خواصی که از آن انتظار می‌رود. زمانیکه مقاومت سایشی خوب و ضربه‌پذیری پایین مورد نظر باشد کاربیدهای درشت‌تر انتخاب شده و نتیجتاً درصد کربن بین 3.6-3.3% انتخاب می‌شود و زمانیکه قطعه در معرض بارهای ضربه‌ای قرار می‌گیرد کربن بین 2.3-2.7% متغیر خواهد بود. درصد عناصر بستگی به سرعت سرد شدن و ضخامت قطعه دارد برای قطعات با ضخامت 1 تا 2 اینچ سیکل بین 2.4 تا 3.4 برای به تعویق انداختن در تبدیل پرلیتی و اطمینان از تبدیل کامل مارتنزیتی ضروری است. چنانچه ضخامت قطعه بالاتر باشد نیکل از 5.5 – 4% مورد استفاده قرار می‌گیرد تا پرلیت تشکیل شود. در چدن نایهارد نوع II چنانچه درصد نیکل پایین باشد پرلیت تشکیل می‌شود و چنانچه مقدار نیکل زیاد باشد به پایداری استنیت کمک می‌کند. تفاوت اصلی در بین 4 آلیاژ چدن نایهارد در کاربردد آنهاست. مقاومت به ضربه نوع D بسیار بالاتر از سه مورد قبل (A, B, C) می‌باشد. SI در آن بالاست و نقش کمک کردن به تشکیل کاربید را تسریع می‌کند چون حلالیت کربن در گاما را کاهش می‌دهد. چدن نایهارد بوفور در عملیات خرد کردن، پودر کردن، نورد کردن، و حمل مواد به کار برده می‌شوند. دو گروه عمده چدن نایهارد وجود دارند، چدنهای با 4% نیکل و چدنهای با 6% نیکل و 9% کروم که معمولاً به چدن نایهارد 2 و 4 موسوم‌اند. نوع 2 چدن نایهارد شامل کاربیدهای یوتکتیکی M3C لدبوریتی است و بنابراین دارای چقرمگی کمی است در صورتیکه نوع 4 چدن نایهارد عمدتاً شامل کاربیدهای ناپیوسته M7C3 است و در نتیجه چقرمگی چدن نایهارد 4 بیشتر است. در نوع 2 چقرمگی کمتری دارد عمدتاً در تولید غلطکهای فلز کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. متالورژی و کاربرد چدن نایهارد نوع 4 تقریباً مشابه چدنهای پرکروم است. اما مشاهده شده است که در کاربردهای خاص مانند گلوله‌های آسیاب و جدار پوسته آسیابهای سیمان با قطر زیاد که قطعات ریختگی در آن هم تحت سایش و هم ضربات مکرر سنگین قرار دارند چدن نایهارد 4 مقاومت لازم برای شکست را ایجاد نمی‌کند. به طور کلی مقاومت شکست چدنهای پرکروم بیش از چدن نایهارد 4 است. مشخصه‌ای که سبب ارجحیت بارز چدن نایهارد 4 در مقایسه با چدنهای پرکروم می‌شود قابلیت سختی‌پذیری عالی آن است. محدودیت استفاده از چدن نایهارد مخصوصاً در نوع 2، مربوط به شبکه پیوسته کاربید آهن می‌شود که دانه‌های آستینت رادر خود احاطه کرده است و باعث تردی آن می‌گردد. همچنین در مقاطع ضخیم چدن نایهارد را نمی‌توان تولید نمود زیرا امکان به وجود آمدن گرافیت آزاد و کاهش مقاومت به سایش وجود دارد. دیگر اینکه در چدن نایهارد سختی فاز کاربید آهن از کاربیدهای آلیاژی کمتر است. سمانتیت یا کاربید آهن را می‌توان با کاربیدهای دیگر جایگزین نمود به این طریق این امکان وجود دارد که چدنی تولید نمود که فاز کاربید آن از سمانتیت سخت تر بوده و از نظر ساختاری نیز خواص مکانیکی بهتری را عاید نماید.

کاربرد تنگستن در فولاد تنگستن كاربرد زيادي در توليد فولادهاي ابزار داشته و اخيرا در توليد فولادهاي پرآلياژي مقاوم در برابر حرارت نيز استفاده مي شود. تنگستن بسيار سنگين بوده و وزن اتمي آن 184 و نقطه ذوب 3410 C دارد.ساختار كريستالي آن bcc است و در فولاد، فريت زا و كاربيد زاي بسيار قوي است. سختي پذيري را افزايش مي دهد و كاربيدهاي مقاوم در برابر سايش ايجاد كرده و بالاخص از افت سختي در دماهاي بالا كه امري رايج در نوك ابزار است جلوگيري مي كند. در الكترودهاي جوشكاري نيز تنگستن اضافه مي شود تا سطح مقاوم در برابر سايش ايجاد نمايد مقادیر کمی از تنگستن سختی پذیری آستنیت را شدیدا افزایش داده و از طریق تشکیل محلول جامد فریت را تا حد متوسطی افزایش می دهد. تمایل تنگستن به ترکیب با کربن بسیار زیاد بوده و کاربید آن خیلی سخت و مقاوم به سایش است. فولادهای تنگستن دار با سختی ثانویه در برابر تمپر مقاوم بوده و از اینرو مقاومت به سایشی را ارتقا ء داده ودر دماهای بالا دارای استحکام زیادی خواهند بود. در فولادها، تنگستن کاربیدهای کمپلکس Fe4W3C یا Fe4W2C تشکیل می دهد و در برخی مواقع ، این کاربید ها به کاربیدهای ساده WC تجزیه می شوند. انحلال کاربیدهای تنگستن در آستنیت بسیار مشکل بوده و برای رسیدن به تعادل در فولادهای تنگستن به زمان آستنیته کردن بیشتری نیاز است. این انحلال کم کاربیدها مربوط به اندازه دانه کوچک فولادهای تنگستن دار بوده که متاثر از اثر محدود کنندگی رشد دانه توسط کاربید های حل نشده است. تنگستن همانند فریت زاهای دیگر، دمای یوتکتوئید را افزایش داده و درصد کربن یوتکتوئید را می کاهد و در نتیجه مقدار کاربید آزاد فولاد را در همان درصد کربن مشابه افزایش می دهد. این افزایش درصد کاربید آزاد سبب افزایش مقاومت سایش فولادهای تنگستن دار می شود. تنگستن سختی و استحکام کششی فولادهای کربنی ساده و پر کربن را افزایش می دهد ولی به ندرت به تنهایی در فولادها استفاده می شوند، چراکه می توان با کمک از عناصر آلیاژی ارزان دیگر برای رسیدن به خواص مورد نظر استفاده کرد. در دماهای کوئنچ کم که اندازه دانه کم بدست می آید، فولادهای تنگستن در مقایسه با فولادهای کربنی ساده از سختی پذیری کمی با درصد کربن مشابه برخوردار خواهند بود ولی با افزایش درصد زمان و دمای آستنیته کردن به دلیل انحلال زیاد کاربید ها ، سختی پذیری آنها در مقایسه با فولادهای ساده کربنی افزایش می یابد. در تولید فولادهای ابزار بالاخص فولادهای ابزار تند بر ، یکی از عناصر اصلی تنگستن است. تنگستن در فولادهای تند بر زمینه ای ایجاد می کند که در حین تمپر نرم نمی شود و کاربیدها بسیار سخت و مقاوم به سایش می باشند. این مقاومت به تمپر زمینه سبب شده که استحکام در دمای بالا و چقرمگی در سختی معین خوبی داشته باشد. این فاکتور مهمی است چرا که توانایی برش و تغییر شکل ابزار تندبر و قالب کار گرم بستگی به سختی و استحکام در دمای کاری سطوح دارد. تنش های داخلی که در حین کوئنچ فولادهای تنگستن دار ایجاد می شود ، در دماهای بالا آزاد می شوند. این نوع آزاد شدن تنش بدون کاهش سختی بوده فلذا قطعه می تواند تنش های کاری را تحمل کند. در بیشتر عملیات های برش کاری از فولادهای تند بر استفاده می شود.یکی از این فولادها دارای ترکیب 18%W,4%Cr,1% V,0.7% C می باشد. افزایش درصد تنگستن بیشتر از این مقدار سبب زیاد شدن مقاومت سایشی شده ولی چقرمگی را می کاهد. در درصدهای کمتر از 18% ، مقاومت سایشی کاهش یافته و حساسیت به رشد دانه در دماهای کوئنچ بالا را می افزاید. خواص برشکاری خوب با افزایش همزمان درصد کربن و وانادیم این نوع فولادها بدست می آید.به عنوان مثال فولاد با 1.2% C,14%W,4%Cr,4.5%V بهتر از فولاد 18-4-1 برای مته ها می باشد. ادامه دارد ....