مقاله های مهندسی جوش

تکنولوژی جوشکاری

شیشه

+ نوشته شده در  دوشنبه پنجم دی 1390ساعت 17:59  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

شیشه

+ نوشته شده در  دوشنبه پنجم دی 1390ساعت 17:59  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

شیشه

+ نوشته شده در  دوشنبه پنجم دی 1390ساعت 17:58  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

سختی

+ نوشته شده در  دوشنبه پنجم دی 1390ساعت 17:50  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

ck45فلز

 

مقدمه :

 عمليات حرارتي، فرايندي است كه با هدف بهبود خواص مكانيكي مواد، بر روي قطعات انجام مي‌شود. با توجه به گسترش استفاده از فولاد کربنی عملیاتی حرارتی شونده و نیز کاربرد متفاوت آنها و قابلیت عملیات حرارتی پذیری بسیار زیاد و صرفه اقتصادی این نوع فولاد ها تولید کنندگان قطعات را بر آن داشته که بیشتر از این نوع فولادها جهت تولید محصولات متنوع استفاده کنند.

لازم به ذکر است که خواص مکانیکی مطلوب این نوع فولادها بیشتر از راه عملیات حرارتی به دست می آید. لذا رسیدن به سیکل هایی که حداکثر خواص مکانیکی را در کنار سادگی و قابلیت دسترسی و نیز صرفه اقتصادی بدست آورند. خیلی حائز اهمیت است.

در این پروژه یکی از با اهمیت ترین فولاد های عملیاتی حرارتی شونده ؛ فولاد ck45  مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به کاربردهای فراوان این نوع فولاد با توجه آنالیز شیمیایی و نیز خواص مختلف متالورژی و مکانیکی ،مخصوصا در صنایع حساس، لزوم بررسی آن جهت استفاده بهینه از این فولاد با توجه به قابلیت های این نوع فولاد را ضروری می نماید.

 هدف از اين پروژه بررسي رفتار تبلور مجدد فولاد ck45 می باشد. كه اين مطالب همراه نمونه هاي از تصاوير متالوگرافي شده می باشد که در متن آورده شده است .

 

توجه به استفاده گسترده فولادهاي فريتي - پرليتي در كاربردهاي صنعتي، بهينه سازي خواص آنها يكي از موضوعات مهم تحقيقات انجام شده مي باشد.

بر اين اساس بهبود ريزساختار نهايي آنها كه منجر به افزايش خواص مكانيكي مي گردد، ضروري است. اين مهم با طراحي مناسب يك عمليات امكان پذير است. در اين راستا يك پروسه در دماي پايين شامل كار سرد و عملیات تبلور مجدد بر روي يك فولاد ساده كربني انجام شد.

نمونه ها تحت كرنش هاي مختلفي در دماي اتاق قرار گرفتند، سپس در دماو زمان  تبلور مجدد شده و به سرعت در آب سرد شدند. در نهايت ريزساختار نهايي آنها با استفاده از ميكروسكوپ نوري مورد بررسي قرار گرفت.

 

فولاد ck45 در اجزا با چقرمگی بالا در خودرو و هواپیما مانند سگدست، اکسل شاتون، میل لنگ، چرخدنده کوچک، تسمه کاربرد دارند.

علاوه براین موارد فولاد فوق در صنایع نفت به عنوان مته های حفاری کاربرد خاص دارند.

 

در ضمن سیکل انجام شده به طور کامل از نظر تکنولوژیکی و متالورژیکی توضیح داده شده و اثرات آن بر روی ساختار در فولاد مذکور بررسی شده و نیز دما و زمان پیشنهادی برای سیکل مذکور ذکر گردیده است.

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به اینکه فولاد ck45  یک فولاد فریتی – پرلیتی می باشد برای درک بهتر مطلب به توضیح مختصر در رابطه با ساختارهای  فولاد می پردازیم :                                         

2 - سا ختار های تعادلی و غیر تعادلی در فولادها

1-2) آستنیت

آستنیت عبارت است از محلول جامد بین نشینی کربن در آهن با شبکه بلوری مکعبی با وجوه مرکز دار (Fcc)است. کربن با وارد شدن در شبکه بلوری آهن آستنیتی ناحیه تشکیل و پایداری آستنیت را در فولادها افزایش می دهد.به دلیل آستنیت زا بودن کربن با اضافه کردن کربن ناحیه پایداری آستنیت از912 تا 1394 درجه سانیگراد که گستره تشکیل و پایداری آهن آستنیتی است ،به گستره وسیعی از دما و ترکیب شیمیایی ،افزایش یابد. حداکثر حلالیت کربن در آستنیت ,در 1148 درجه سانیگراد است که به %2.11 می رسد. در شبکه کریستالی Fcc دو نوع فضای جای خالی بین نشینی وجود داردکه می توانند محل های مناسبی برای قرار گرفتن اتمهای کربن باشد.این فضا ها که به هشت وجهی و چهار وجهی موسومند در شکل (2-1) نشان داده شده اند. نام دو نوع فضای خالی از تعداد صفحات جانبی چند وجهی ها گرفته شده که رئوس آنهااتم های آهنی هستند که آن فضا را احاطه کرده اند. یک اتم کربن که دریک فضای هشت وجهی قرار گیرد دارای 6 اتم آهن درمجاور خود و اگر در یک فضای چهار وجهی قرار گیرد دارای 4 اتم آهن در مجاور خود است. اندازه این دو نوع فضای خالی، به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت است. در آستنیت، با فرض اینکه اتمهای آهن کروی بوده و در تماس با یکدیگر باشندیک فضای هشت وجهی قادر است اتمی به شعاع .52 انگسترم (nm 052/) را  در خود جای دهد . در حالی که یک فضای چهار وجهی می تواند اتمی به شعاع 28. انگسترم(nm 028/)را در خود بپذیرد. با توجه به اینکه شعاع اتمی کربن برابر با 0.7 انگسترم (0.07 nm) است، فضای هشت وجهی راحت تر از فضای چهار وجهی می تواند اتم های کربن را در خود جای دهد. البته لازم به ذکر است که حتی برای نشستن اتم های کربن در فضای هشت وجهی نیز نیاز یه انبساط شبکه ای است.

 

شکل 2-1

 

2-2 )  فریت

محلول جامد بین نشینی کربن در آهن با شبکه بلوری (bcc) ، به فریت موسوم است. حلالیت کربن در آهن فریتی به مراتب کمتر از آن در آهن آستنیتی است . بطوری که حد حلالیت کربن در فریت حداکثر 0.02% در 727 درجه سانتیگراد است که با کاهش دما به صورت پیوسته کاهش یافته و در دمای اتاق به مقدار ناچیزی خواهد رسید. ناحیه یاد شده به طور مشخص تر و با مقیاس بزرگتر در شکل 2-2 نشان داده شده است. دراین شکل گستره دمایی- ترکیب شیمیایی مربوط به تشکیل و پایداری فریت بطور وضوح مشخص است.

شکل 2-2

مشابه با آهن با شبکه Fcc در آهن با شبکه bcc نیز دو نوع فضای بین نشینی،یکی هشت وجهی و دیگری چهار وجهی وجود دارد که ممکن است اتم های کربن را در خود جای دهند(شکل2-3). از آنجایی که فضاهای بین نشینی در فریت بسیارکوچکتر از آستنیت اند،حد حلالیت کربن در فریت بسیار کمتر از آستنیت است. در فریت یک فضای هشت وجهی می توانداتمی به شعاع 0.19 انگسترم (nm 0.019) ویک فضای چهار وجهی می تواند اتمی به شعاع0.35 انگسترم (nm 0.035) را در خود جای دهد.لازم به ذکر است که فضای هشت وجهی در فریت متقارن نیست (شکل 2-3) و  بنابراین هنگامی که یک اتم کربن در فضاهای یاد شده قرار گیرد، فقط اتم های با فاصله2a/  را شدیدا جابجا می کند و نه اتم ها با فاصله را.مشخص شده که در فریت اتم های کربن ترجیح می دهند که در فضای هشت وجهی قرار گیرند و بنابراین انبساط زیادی در شبکه، در جهت محورهای <100> به وجود می آورند.از آنجایی که در فریت تعداد محدودی ازاتم های کربن می توانند درشبکه باقی بمانند(حل شوند)،شبکه بلوری اساسا به صورت مکعبی شکل باقی خواهد ماند. اگر اتم های بسیارزیادی از کربن که در آستنیت موجودند، دراثرسریع سردکردن در شبکه هشت وجهی محبوس شوند در اثر انبساط واعوجاج شدیدی که در جهت محورهای <100> به وجود می آید شبکه بلوری مکعبی فریت به صورت مکعب مستطیل درمی آید. ساختار یاد شده ازجمله مشخصه های فازی موسوم به مارتنزیت است.

شکل 2-3

3-2 )  فریت دلتا

فریت دلتا عبارت است از محلول جامد بین نشینی کربن در آهن دلتا. از آنجایی که دمای معمولی جهت شروع عملیات حرارتی فولادها در ناحیه آستنیت است و فریت دلتا در دمای پایینتر به آستنیت تبدیل می شود، فزیت دلتا فقط از نظر علمی مورد توجه قرار گرفته و کاربرد وسیع چندانی ندارد. لیکن، از آنجایی که فریت دلتا اولین فازی است که در ضمن انجماد و جوشکاری فولاد ها تشکیل می شود، شیب های غلظتی ناشی از عناصر آلیاژی و یا ناخالصیها و همچنین جدایش بین دندریتی در ضمن تشکیل این فاز بوجود می آیند، لذا از نظر انجماد و فولاد سازی این فاز اهمیت دارد.

4-2 ) کاربید آهن(سمنتیت)

در صورتی که درصد کربن در فولاد بیش از حد حلالیت آن در آستنیت و فریت باشد،فاز جدیدی موسوم به کاربید آهن یا سمنتیت به وجود می آید. کاربید آهن فازی کاملا متفاوت از محلولهای جامد فریت و آستنیت است. این فاز ترکیبی با نسبت ثابت و مشخص یک اتم کربن و سه اتم آهن است که دارای 6.67%کربن بوده و بصورت Fe3C نشان داده می شود.ساختار بلوری سمنتیت بسیار پیچیده است و روشهای مختلفی جهت نمایش ترسیمی آن وجود دارد که یکی از مناسب ترین آنها در شکل 4-2 نشان داده شده است. همچنانکه از این شکل مشخص است، سمنتیت دارای شبکه بلوری مکعب مستطیل باپارامترهای شبکهnm452/=a و nm509/=b  و nm 674/=C است . واحد شبکه سمنتیت دارای 12 اتم آهن و 4 اتم کربن است. همچنین شکل 2-4 نشان می دهدشبکه بلوری سمنتیت را می توان متشکل ا ز تعدادی هشت وجهی دانست که در رئوس آنها اتم های آهن و در مرکزهر کدام ازآنها یک اتم کربن وجود دارد. بنابراین، از آنجایی که هر اتم آهن متعلق به دو هشت وجهی و هر اتم کربن متعلق به یک هشت وجهی است،فرمول سمنتیت به صورت Fe3C در می آید. شکل 2-4 نشان می دهد که زوایای بین محورهای هشت وجهی ها با هم برابر نیستند.

شکل 2-4

 در سمنتیت پیوند بین اتمهای آهن کاملا فلزی است، در حالی که پیوند بین اتمهای آهن- کربن هنوز به طور کامل مشخص نیست. گفته می شود که پیوند یاد شده از نوع خاصی است که مشخصه های هر دو پیوند فلزی و یونی را داراست. در هر حال ، هر دو جزکربن و آهن در شبکه سمنتیت به صورت یون مثبت وجود دارند. به بیان دیگرکربن وآهن هر دو شبیه فلزات عمل می کنند. در حقیقت شرایط  فوق و وجود پیوند فلزی موجود در سمنتیت است که به آن خواص فلزی(هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی و...)می دهد.

دمای ذوب سمنتیت در حدود 1250 درجه سانتیگراد است و بر خلاف آهن تغییرات  آلوتروپیک ندارد ولی در دماهای پایین به مقدار بسیار کم دارای خاصیت آهنربایی می باشد اما در اثر حرارت دیدن تا 217 درجه سانتیگراد خاصیت آهنربایی خود را از دست  می دهد سختی سمنتیت، بسیار بالا (بیش از 800 برینل که به سادگی شیشه را خراش می دهد) و انعطاف پذیری آن فوق العاده کم است(عملا صفر) است. بدیهی است که خواص یاد شده ناشی از ساختار پیچیده شبکه بلوری سمنتیت است. سمنتیت، ترکیبی ناپایدار است و تحت شرایط خاص تجزیه می شود و کربن آزاد (گرافیت) تولید می کند. واکنش یاد شده مخصوصا در رابطه با آلیاژهای پر کربن از اهمیت خاصی برخوردار است.

5-2 ) دگر گونی یوتکتوئیدی

در متالورژی ، دگرگونی هایی که یک فاز جامد به دو فاز جامد کاملا متفاوت تبدیل می شوند به دگرگونی های یو تکتوئیدی موسوم اند. در نمودارتعادلی آهن- کربن ، دگرگونی یوتکتوئیدی زیر انجام می گیرد

 

                          سرد کردن                                                                                                                                                                                                                                                   

                          آستنیت(C77/0%)  <--------     فریت (C02/0% ) + سمنتیت ( C67/6% )                                                                                                 گرم کردن   

رابطه بالا نشان می دهد که فازهایی که در تحول یوتکتوئیدی شرکت دارند ، دارای ترکیب شیمیایی ثابت اند و بر حسب اینکه از فولاد حرارت گرفته و یا بدان حرارت داده شود، دگرگونی می تواند در جهت تجزیه آستنیت و تشکیل فریت و سمنتیت و یا برعکس انجام گیرد. از جنبه نظری دگرگونی یوتکتوئیدی در فولادهای کربنی ساده باید به

طور همدما (در دمای ثابت) ، در دمای727درجه سانتیگراد انجام شود. لیکن شرایط تعادل به ندرت وجود دارد و در عمل دگرگونی یوتکتوئیدی معمولا در زیر خط 1A در یک گستره وسیع از دماانجام می شود.

6-2) ساختار پرلیت

محصول دگرگونی یوتکتوئیدی در فولادها ، میکرو ساختار منحصر به فردی موسوم به پرلیت است. پرلیت از لایه های متناوب فریت و سمانتیت تشکیل شده و مشابه اثر انگشت بر روی کاغذ است(شکل 2-6و2-7). به بیان دیگر، ساختار پرلیت توسط دسته هایی از لایه های متناوب فریت و سمانتیت با فواصل و جهات مختلف مشخص می شود. یکسان نبودن فواصل لایه های سمنتیت در نواحی مختلف تا حدی به زاویه برخورد لایه ها با سطح پولیش شده نمونه مربوط می شود. اگر فرض شود که تمام پرلیت در یک دمای ثابت تشکیل شده است، فواصل بین تمام لایه های پرلیت یکسان و برابر است. دسته هایی از پرلیت که لایه های تشکیل دهند آن عمود بر سطح پولیش باشد فاصله واقعی و یا نزدیک ترین فاصله فریت-سمنتیت به فاصله واقعی را دارند. از طرف دیگر لایه هایی که زاویه برخورد آنها با سطح پولیش شده کمتر از 90 درجه باشد، نسبت به فاصله واقعی بین لایه ای، دارای فواصل بیشتری اند از طرف دیگریکسان نبودن فواصل بین لایه ای می تواند به این دلیل باشد که پرلیت معمولا در یک گستره وسیعی از دما تشکیل می شود و نه در دمای ثابت.علت انتخاب نام پرلیت مربوط می شود به آرایش منظم لایه ای و این حقیقت که اثر خورندگی محلول شیمیایی حکاکی به فاز فریت نسبت به فاز سمنتیت بسیار شدید تر است. در هر دسته ، لایه های منظم و برجسته سمنتیت ، نقش شبکه انکسار نور را بازی می کند. بنابراین، در اثر انکسار نور به طول موجهای متفاوت از دسته های مختلف، شکلی شبیه به صدف مروارید به وجودمی آید. از این رو ساختار یاد شده به پرلیت موسوم شده است.

شکل 2-6

فریت و سمنتیت فازهایی اند که هر دو در زیر میکروسکوب روشن دیده می شوند. بنابراین خطوط سیاه رنگ موجود در شکل2-7 در حقیقت فصل مشترک های این دو فازهستند. این موضوع در شکل 2-8 که ساختار پرلیتی را در یک فولاد0.8% C نشان می دهد کاملا مشخص است. در این شکل زمینه فریتی و لایه های سمنتیت هر دو سفید رنگ و فصل مشترک آن دو به صورت خطوط سیاه رنگ دیده می شوند.

          شکل 2-7                                                    شکل 2-8                                                                                                                                            

7-2 ) تشکیل پرلیت

تشکیل پرلیت از آستنیت به وسیله جوانه زنی و رشد انجام می شود. تقریبا همانند تمامی حالات دیگر دراین مورد نیز جوانه زنی ناهمگن است. اگر آستنیت همگن باشد ( یکنواخت از نظر ترکیب شیمیایی ) جوانه زنی عمدتا در مرز دانه ها انجام می گیرد. در صورتی که آستنیت همگن نباشد مثلا در داخل دانه های آستنیت شیب غلظتی و یا ذرات کاربید آهن وجود داشته باشد، جوانه زنی پرلیت نه تنها در مرز دانه ها بلکه در داخل دانه ها نیز انجام می گیرد.

ظاهرا هیچکس تاکنون جوانه زنی واقعی دسته های پرلیت را مشاهده نکرده است و بنابراین مکانیزم تشکیل پرلیت فقط بر اساس حدس و تصور است. همچنین در رابطه با اولین قدم برای تشکیل دسته های پرلیت و اینکه کدام یک از لایه های فریت و سمنتیت ابتدا بوجود می آیند، هنوز اتفاق نظر وجود ندارد. گفته می شود که این مرحله بستگی به ترکیب شیمیایی و آرایش اتمها در محلی که قرار است جوانه های مربوط به دسته های پرلیت تشکیل شود دارد. برطبق پیشنهاد مهل، فرض می شود که اولین جوانه فعال پرلیت یک لایه بسیار نازک و کوچک سمنتیت باشد که در مرز دانه آستنیت تشکیل شده و به داخل یکی از دانه ها رشد می کند همچنانکه این صحفه کوچک که در شکل 2-9 (الف) نشان داده شده است از ضخامت و طول رشد می کند، اتم های کربن موجود در آستنیت دراطراف خودرا جذب می کند. در نتیجه غلظت کربن آستنیت در مجاورت لایه سمنتیت افت کرده و سرانجام یک شیب غلظتی کربن، مانندحالت نشان داده شده درشکل 2-10 (الف ) بوجود می آید. موقعی که درصد کربن در ناحیه ای از آستنیت که در مجاورت سمنتیت است، به یک مقدار تقریبا ثابت و در حدود غلظت کربن در فریت (02/0 درصد) رسید جوانه های فریت بوجود آمده و در امتداد ورقه های سمنتیت رشد می کنند(شکل 2-4 (ب)). از آنجایی که فریت دارای درصد بسیار کمی کربن (02/0 درصد )است، رشد لایه های فریت همراه با افزایش درصد کربن در فصل مشترک فریت- آستنیت است (شکل 2-10(ب)). افزایش کربن در این محل ها آنقدر ادامه می یابد تا اینکه جوانه های جدیدسمنتیت بوجود آید. رشد لایه های جدیدسمنتیت به نوبه خودمنجر به تشکیل لایه های جدید فریت می شود.با ادامه فرایندیادشده، لایه های متناوب مربوط به یک دسته پرلیت تشکیل خواهدشد (شکل 2-9 ).

             

شکل 2-9         

                     

شکل 2-10       

رشد دسته های پرلیت،نه تنها با جوانه زدن لایه های جدید در مجاور لایه های قبلی بلکه توسط رشد طولی لایه های موجود نیز انجام می شود. این موضوع از قسمتهای مختلف شکل 2-9 که نشان می دهد با ادامه رشد دسته های پرلیت، تعداد و طول لایه های پرلیت زیاد میشوند مشخص است. به طور کلی، مشاهده شده است که هر دو نوع رشد (طولی و عرضی ) با یکدیگر برابرند. مطالعات میکروسکوپی ساختارهای پرلیتی نشان می دهد که رشد پرلیت شامل جوانه زنی دسته های جدید پرلیت در فصل مشترک دسته های قدیم و آستنیت (یا شاخه ای شدن لایه های فریت و سمنتیت) است. این موضوع در شکل 2-9 (د) نشان داده شده است. در این شکل یک لایه سمنتیت بر روی یک لایه فریت از دسته اولیه جوانه زده و در حال رشد مورب است. دسته جدید، پس از جوانه زدن، همانند دسته اولیه به رشد خود ادامه می دهد (شکل 2-9 (ه)). به این ترتیب، با اضافه شدن دسته های جدید همراه با رشد دسته های قبلی، یک جوانه اولیه پرلیت، به گروهی از دسته های مجاور تبدیل می شود. ساختار حاصل از فرایند فوق، به کره پرلیت موسوم است. از آنجایی که دسته های پرلیت دارای آهنگ رشد تقریبا یکسان در جهت موازی و عمودبر لایه های پرلیت هستند،یک کره پرلیت معمولا شکل کروی دارد کره پرلیتی که کاملا رشد کرده باشد بر روی یک سطح صاف مانند آنچه در زیر میکروسکوپ دیده می شود، به صورت تقریبا  یک دایره است. شکل 2-11 مقاطع دایره ای شکل کره های پرلیت مربوط به یک فولاد یوتکتوئیدی که بطور جزئی به پرلیت تبدیل شده است را نشان می دهد. در این شکل تعدادی کره پرلیت نشان داده شده است که در دمای دگرگونی در حال رشد به داخل آستنیت اند.بر خلاف پرلیت نشان داده شده در شکل 2-7 در اینجا لایه های پرلیت ( فریت و سمنتیت ) آنقدر ریز و به یکدیگر نزدیک اند که در بزرگ نمایی 250 برابر کاملا سیاه رنگ ظاهر شده و قابل تشخیص نیستند. بقیه ساختار در شکل 2-11 ( زمینه سفید رنگ ) مارتنزیت است. مارتنزیت یاد شده همان آستنیت باقی مانده است که در دمای دگرگونی به پرلیت تبدیل نشده ودراثرسریع سرد کردن به مارتنزیت تبدیل شده است.

 

3 -  مقدمه ای بر فولادهای ساده کربنی

1-3 ) فولاد های کربنی:

فولاد های کربنی بیشترین تناژ تولید قطعات ریختگی فولادی را به خود اختصاص می دهد.این نوع فولاد ها متشکل از: کربن، منگنز، سیلیسیم ، فسفروگوگرد می باشند.کربن بیشترین تاثیر را در خواص مکانیکی قطعات تولیدی بر عهده داشته ،فسفروگوگرد عناصر نامطلوب (به استثنا فولاد های خوش تراش که درصد گوگرد در آن را به منظور سهولت تراش فولاد،حدود 1 درصد در نظر می گیرند)می باشند.گوگرد از سیالیت مذاب فولاد کاسته و تمایل به ایجاد ترکهای حرارتی گرم را (که در جریان انجماد قطعه پیش می آید)افزایش می دهد.فسفرنیزموجب تنزل مقاومت قطعات ریختگی در مقابل ضربه شده و با افزایش مقدار آن در فولاد مقاومت قطعات در برابر ضربه شدیدا(به خصوص در درجات حرارتی پایین)کاهش می یابد.به دلایل فوق مجموع فسفر و گوگرد در فولاد نبایستی از مرز 1/0 درصد تجاوز نماید.

با افزایش مقدار کربن در فولاد،استحکام نهایی،سختی و تنش تسلیم قطعات افزایش یافته و در مقابل از درصد ازدیاد طول نسبی ،درصد کاهش سطح مقطع کششی و مقاومت در مقابل ضربه آنها کاسته می شود.منگنز در فولاد عنصر اکسیژن زدا بوده و نقش مهم دیگر آن (نظیر حالت چدنها)خنثی نمودن تاثیر مضر گوگرد(جلوگیری از پیدایش FeS)و کمک به ایجاد MnS است. به این منظور مقدار منگنز را بایستی بیش از مقدار S 71 /1 Mnدر نظر گرفت.مقدار منگنز در این نوع فولاد ها معمولا بین 3/0 تا 8/0 درصد است. سیلیسیم نیز نظیر منگنز عنصری اکسیژن زدا بوده و به منظور کنترل گاز های محتوی مذاب مورد استفاده قرار می گیرد.مقدار سیلیسیم در این نوع فولاد ها بین 2/0 تا 5/0 درصد است.

منگنز و سیلیسیم در فولاد به صورت محلول بوده لذا در زیر میکروسکوپ قابل رویت نیستند. هر دو این عناصر قابلیت سختی پذیری قطعات ریختگی را (در جریان عملیات حرارتی و سرد کردن)افزایش می دهد. سولفور منگنز به صورت فازی خاکستری رنگ در ساختار میکروسکوپی قطعات فولادی دیده می شود.فسفر برخلاف حالت چدن ها که به صورت فاز استدیت در ساختار میکروسکوپی قطعات قابل رویت است در قطعات فولادی به علت محلول بودن آن در فولاد قابل مشاهده نیست.

بسته به شرایط مصرف و ویژگی های فولاد های کربنی قطعات ریختگی را می توان در سه گروه زیر تقسیم بندی نمود:

گروه اول فولاد های ریختگی برای مقاصد عمومی نظیر پایه ها و اجزای غیر حساس ماشین آلات.گروه دوم برای مقاصد اختصاصی و تولید قطعات صنعتی و مهندسی نظیر شیر ها و اتصالات چرخ دنده ها ... و گروه سوم قطعات برای مقاصد ویژه هستند.کار این گونه قطعات در تحت شرایط حساس بوده و رعایت اصول ایمنی و اطمینان از سلامت کار آنها ضروری است.نظیر چرخ قطار،اکسلها،سیستم های تعلیقی نظیر سگ دست خودرو ها و ...

تفاوت گروههای فوق در میزان فسفر و گوگرد محتوی فولاد می باشد

.
حداکثر مقدار مجاز گوگرد و فسفر در گروههای سه گانه فوق به قرار زیر است:

گروه اول : 05/0- 07/0 : درصد گوگرد و 05/0 تا 08/0 درصدفسفر.

گروه دوم: 045/0 – 06/0 درصد گوگرد و 04/0 تا 07/0 درصد فسفر.

گروه سوم : 045/0 – 05/0 درصد گوگرد و 04/0 تا 05/0 درصد فسفر.

مقدار کربن،منگنز و سیلیسیم فولاد ها در سه گروه فوق یکسان بوده و خواص مکانیکی قطعات تولیدی نیز مشابه خواهد بود.ترکیب شیمیایی فولاد های ساده کربنی در محدوده زیر قرار می گیرند.

منگنز 5/0 – 0/1

سیلیسیم 2/0 – 8/0

فسفر حداکثر 05/0

گوگرد حداکثر 06/0

 

2-3)  فولاد های کم کربن :

 این فولاد ها معمولا محتوی 12/0 تا 2/0 درصد کربن،35/0 تا 65/0 درصد منگنز، 15/0 تا 25/0 درصد سیلیسیم ،حدود 06/0 درصد فسفر و نزدیک 05/0 درصد گوگرد هستند.این نوع فولاد ها دارای سیالیت کم و تمایل به ایجاد ترک های گرم در قطعات ریختگی می باشند.استحکام کششی این نوع فولاد ها در حالت نرماله شده حدود 40 تا 42 کیلوگرم بر میلیمتر مربع (394 تا 410 نیوتن بر میلیمتر مربع) و ازدیاد طول نسبی حدود 25 درصد می باشند.مصرف اصلی این نوع فولاد ها در صنایع الکتریکی و صنایع ماشین سازی نظیر ریل راه آهن ،بدنه پاتیلها و قاب بدنه موتور ها می باشد. این نوع فولاد ها به دلیل نرمی آن بدون عملیات حرارتی مورد مصرف قرار می گیرند. سطح این نوع فولاد ها را می توان از طریق کربوره کردن سخت نمود.

3-3)  فولاد های میان کربن :

محتوی 2/0 تا 5/0 درصد کربن،35/0 تا 8/0 درصد منگنز،2/0 تا 45/0 درصد سیلیسیم،03/0 تا 05/0 درصد فسفر و 03/0 تا 05/0 درصد گوگرد می باشند این نوع فولاد ها دارای مشخصه ریخته گری بهتری از فولاد های کم کربن بوده ،سیال تر و تمایل کمتری به ایجاد ترک های گرم در قطعات ریختگی دارند.استحکام کششی آنها بین 42 تا 55 کیلوگرم بر میلیمتر مربع (410 تا 540 نیوتن بر میلیمتر مربع) و ازدیاد طول نسبی 12 تا 23 درصد می باشند.مصرف اصلی این نوع فولاد ها در صنعت ماشین سازی و در تولید قطعات ریختگی کوچک، متوسط و بزرگ،صنایع حمل و نقل،دستگاههای نورد و ماشین های راهسازی و ساختمانی است.در میان انواع فولاد های ساده کربنی این نوع فولاد ها بیشترین مقدار مصرف را دارا می باشند.

4- 3) فولادهای پرکربن:

این نوع فولاد ها محتوی 5/0 تا 6/1 درصد کربن،5/0 تا 8/0 درصد منگنز،04/0 تا 05/0 درصد فسفر و 04/0 تا 05/0 درصد گوگرد هستند.این فولاد ها دارای سیالیت بالا و عدم تمایل به ترک های حرارتی گرم است.مصرف عمده این نوع فولاد ها در تولید قطعاتی نظیر غلتک های نورد گرم،چرخ دنده ها ،قالبهای اکستروژن قطعات مقاوم در مقابل سایش است.

4 -  دسته بندی فولادهادرسیستم AISI :

از استاندارد آمریکایی فولادها نیز مانند استانداردهای آلمانی می توان به ترکیب اصلی فولاد ها پی برد.

اولین رقم شماره استاندارد نوع فولاد را مشخص می کند. بدین ترتیب که 1 فولاد غیر آلیاژی، 2 فولادهای نیکلی، 3 فولاد کرم – نیکل و غیره است. با رقم دوم درصد مقدار تقریبی آلیاژ عنصر غالب (عنصری که بیشترین مقدار درصد را دارد) مشخص می شود. رقم آخر و ماقبل آخر مقدار میانگین کربن را به صدم درصد بیان می کند.

پیشوند E  مربوط به فولاد هایی است که در کوره های الکتریکی تولید شده اند. فولادهای تولید شده در کنورتور اکسیژن با کوره های زیمنس مارتین بدون پیشوند می باشند. در مورد فولادهای حاوی بُر بین دو رقم اول و دوم حروف B  قرار میگیرد. برای مثال41B30 و یا برای فولادهای حاوی سرب بعد از دو رقم اول حرف L آورده می شود، برای مثال 41L30 .

بعضی از فولادها تنها برای موارد بخصوصی مناسب هستند، برای مثال 52100 منحصراً برای یاتاقانهای ضد سایشی و سری آلیاژی 9200 برای ساخت فنر و موارد کاربرد زیادی داشته باشد، برای مثال 434، 864 و 874 دارد، کاربرد متنوعی دارند.

فولادهای H : دامنه سختی پذیری بعضی از فولادها مشخص شده است. این فولادها با H شناسایی می شوند، برای مثال 4140H

درصد ترکيب عناصر

مشخصات فولاد

شماره استاندارد

شماره

غيره

%W

%V

%NI

%MO

%CR

%MN

%SI

%C

 

 

 

 

 

 

0.50
0.80

~0.40

0.44
050

CK45

1.1191

3

 5-  مشخصات عمومی فولاد45 CK :

 

 

6-  عملیات حرارتی فولاد ck45 :

سیکل عملیات حرارتی این نوع فولاد به صورت ساده است  وشامل عملیات تبلور مجدد می باشد که  نحوه عملیات حرارتی به صورت مبسوط مورد بحث قرار گرفته شده است ،و تأثیر این عملیات بر روی ساختار فولاد بررسی گردیده. جهت بررسی رفتار تبلور مجددفولاد CK45 بایستی بر روی نمونه های مورد آزمایش کارسردانجام داد

 

1-6)  کارسرد یا نورد سرد چه می باشد :

ماده را وقتی کارسرد شده گویند که دانه های ان بعداز تغییر شکل مومسان کاملا واپیچیده باشند . تمام خواصی که به ساختار شبکه فلز بستگی دارند از تغییر شکل مومسان یا کار سرد تاثیر می پذیرند.

استحکام کششی ، استحکام تسلیم وسختی افزایش می یابند .در حالی که داکتیل بودن که با درصد ازدیاد طول مشخص می شود ، کاهش می یابد . گر چه استحکام وسختی هر دو افزایش می یابند ولی اهنگ تغییرات انها یکسان نیست  .عموما سختی به ازای 10 درصد کاهش سطح مقطع اولیه به سرعت افزایش می یابد ،در حالی که افزایش استحکام کششی کم وبیش به صورت خطی است .استحکام تسلیم سریع تر از استحکام کششی افزایش می یابد ، به طوری که با افزایش مقدار تغییرشکل مومسان،فاصله ی بین استحکام تسلیم واستحکام کششی کم می شود. این موضوع در بعضی از عملیات شکل دادن که تغییر شکل زیادی مورد نیاز است،اهمیت دارد برای مثال در کشش سیم ، بار باید از استحکام نقطه تسلیم بیشتر باشد تا تغییر شکل قابل ملا حظه ایی پدید آید،ولی ازاستحکام کششی کمتر باشد تا سیم پاره نشود .اگر فاصله بین این دو کم شود ، کنترل دقیق مقدار بار ضروری می شود .

داکتیل بودن راهی بر خلاف سختی می پیماید و به ازای 10 درصد کاهش سطح مقطع اولیه به شدت وسپس بااهنگ کمتری کاهش می یابد

واپیچش ساختار شبکه ، عبور الکترون ها را به تاخیر می اندازد و رسانندگی الکتریکی را کاهش می دهد .این اثر در فلزات خالص جزئی ولی در آلیاژها محسوس است .

افزایش انرژی داخلی به خصوص در مرز دانه ها ، ماده را مستعد به خوردگی بین دانه ایی می کندودر نتیجه مقاومت ان در برابر خوردگی کاهش می یابد .آنچه به نام خوردگی تنشی  شنا خته می شود،باعث شتابگیر خوردگی در محیط های معین می شودکه علت ان، تنشهای باقیمانده حاصل از کار سرداست . یکی از راه های جلوگیری از خوردگی تنشی رهاسازی تنشهای درونی است که با عملیا ت گرمای مناسب بعد از کار سرد وقبل از به کارگیری ماده انجام می شود.

2-6 )  اثر کارسرد:

با ازدیاد تغییر شکل پلاستیکی سرد وایجاد نابجایی های جدید چگالی نابجایی ها افزایش می یابد . این افزایش سبب تجمع بیشتر نابجایی ها در پشت موانع (ناخالصی ها ، مرز دانه ها ) وهمچنین تلاقی بیشتر انها در سیستم  های لغزشی فعال می شود ، بطوری که تحرک نابجایی ها با افزایش تغییر شکل سرد مشکل تر می شود ودر نتیجه استحکام ، سختی وحد تسلیم افزایش و برعکس شکل پذیری کاهش می یابد .

3-6 ) آزمون های مکانیکی سرد:

1.      آزمون کشش

2.      ازمون فشار

3.      ازمون خمش

4.      ازمون پیچش

5.      ازمون ضربه

و....

که با توجه به اینکه در این تحقیق از ازمون فشار استفاده  کردیم به توضیح ان می پردازیم :

 

7- آزمون فشار

1-7 ) مقدمه

عموما يك آزمون فشار مي تواند به صورت عكس آزمون كشش در نظر گرفته شود .در حاليكه يك آزمون كشش تمايل به كشيدن يك قطعه(نمونه)را دارد ،يك آزمون فشار تمايل به لهيدن و فشردگي نمونه را دارد .تصميم گيري براي انتخاب يك آزمون فشار علاوه بر انواع ديگر آزمون ها ،عمدتا با توجه به نوع كاربردهايي صورت مي گيرد كه بواسطه آن مواد احتمالا در معرض چنين فشارهايي قرار مي گيرند . با بزرگتر شدن ارتفاع نمونه ،تمايل زيادي براي كمانش بوجود مي آيد .اين موضوع بعلت توزيع غير يكنواخت تنش هاي داخلي ايجاد شده ،تحت آزمون نيز مي باشد .بنابراين نمونه آزمايشي بايد كوچك باشد و براي جلوگيري از كمانش ،طول(ارتفاع )نمونه نبايستي از دو برابر قطر كوچكترين سطح مقطع تجاوز نمايد .

2- 7 ) ابعاد نمونه

نمونه استاندارد ،يك استوانه با ابعاد cm30×15(in12×6)مي باشد .(ASTM D143).از طرف ديگر انتهاي دو سر نمونه آزمون فشار بايستي مسطح ،موازي و عمود باشد .

بطور كلي بر اساس استاندارد ،ابعاد نمونه ها در آزمايش فشار به صورت (<10 D0 /

در آزمايش فشار نيرو معمولا از طريق صفحات فشار موازي (فك ها)كه سطح تماس آنها با نمونه روغنكاري نشده است بر نمونه اعمال مي شود .همراه با فشار محوري بعلت وجود اصطكاك در سطح قاعده هاي نمونه ،تنش هاي عرضي در جهت شعاع و مماس وارد مي شود .لذا بعلت وجود اصطكاك و تنش هاي ناشي از آن ،از تغيير شكل همگن و يكنواخت نمونه جلوگيري مي شود . اين ممانعت با افزايش فاصله از سطح فك ها به صورت مخروطي كاهش مي يابد .بدين صورت نواحي تاثير پذير مخروطي شكل بدست مي آيد كه به هر يك از اين ناحيه ها ،نواحي غير فعال يا مناطق مرده گفته مي شود كه در اين نواحي تنش هنوز به حد تسليم نرسيده است .بدين ترتيب قسمت هاي مخروطي شكل از نمونه كه در تماس با فك هاي دستگاه فشار قرار دارند به مقدار بسيار جزئي تغيير شكل يافته و يا هيچ تغيير شكلي نمي يابد و بر عكس در قسمت وسط نمونه هاي نرم ،تغيير شكل پلاستيكي بدون هيچ ممانعتي صورت مي گيرد بطوري كه نمونه بشكل يك بشكه كه دور تا دور وسط آن متورم شده باشد در آمده (پديده بشكه اي شدن) و بدين ترتيب تغير شكل به صورت غير يكنواخت (غير همگن)انجام مي گيرد .

وسط نمونه ازدياد قطر بيشتري مشاهده مي شود كه به اين پديده بشكه اي شدن مي گويند .

ü     راه هاي كاهش اصطكاك

1-روغن كاري سطوح

2-استفاده از تفلون در دو سر نمونه

3-پرداخت كردن فك هاي دستگاه

4-استفاده از پودر شيشه يا مواد روانساز در دماهاي بالا

3-7)  مقايسه آزمون فشار با آزمون كشش

1-مدول الاستيكي مواد تحت تاثير تنش هاي كشش و فشاري برابر است 2-در مواد نرم نتايج بدست آمده از آزمون كشش و فشار تقريبا يكسان است .

3- در مواد ترد نتايج حاصله از آزمايش كشش و فشار تفاوت قابل توجهي را نشان مي دهند .

4- نتايج حاصل از آزمايش فشار توسط عواملي همچون نوع پرداخت كاري سطح نمونه و نوع روغنكاري تغيير خواهد كرد

4-7) اصول

معمولا رفتار مواد در كشش و فشار تقريبا يكسان است .از طرف ديگر آزمايش فشار به ما اين امكان را مي دهد كه به علت عدم شكست نمونه ،رفتار آن را تا كرنش بالا بررسي كنيم اما قطعه مي تواند در اثر زياد بودن نسيبت طول به قطر دچار كمانه شدن گردد كه معمولا در آزمايش كشش رخ نمي دهد.

5-7) مواد تردونرم

در مواد ترد ،استحكام فشاري به راحتي بدست مي آيد در حالي كه همانند آزمون كشش استحكام فشاري براي مواد چكش خوار بايستي بر مبناي چند تغيير شكل دلخواه بدست آيد .مواد نرم بر خلاف مواد ترد رفتارهايي مانند شكست ناگهاني از خود نشان نمي دهند زيرا مواد نرم ،گرايش به متورم شدن دارند .

6-7 ) شرايط نمونه هادرآزمايش فشار:

قبل از آزمون ابعاد نمونه بايستي توسط تجهيزات مناسب و با دقت كافي اندازه گيري شود .نمونه آزمايش كشش نسبتا بلند و داراي يك قسمت باريك شده مركزي به منظور تعيين دقيق ويژگي هاي كششي ماده است .در آزمون فشار نمي توان از نمونه بلند استفاده كرد زيرا در اثر ايجاد نيروي محوري فشاري مستقيم ،كمانش بوجود مي آيد و موجب از كار افتادگي قطعه مي شود . در آزمون فشار نيرو به دو سر نمونه وارد مي شود وآن را تحت فشارقرار مي دهد. اين كار تمايل به جمع كردن يا فشردن نمونه تحت بار فشاري دارد .لذا نمونه مورداستفاده براي آزمون  تمايل به كوتاه شدن و قطور شدن دارد . معمولا براي انجام آزمون فشار يك سطح مقطع دايره اي براي نمونه پيشنهاد مي گردد .بعبارت ديگر شكل نمونه به صورت استوانه مي باشد چرا كه نمونه هاي استوانه اي شكل استحكام فشاري بالاتري را نسبت به نمونه هاي مكعبي شكل يا همان سطح قاعده و همان ارتفاع نشان مي دهند. توزيع تنش در نمونه هاي استوانه اي شكل مناسبتر از نمونه هاي مكعبي شكل است .نسبت طول ارتفاع نمونه به قطر آن بايستي به دقت انتخاب گردد .هرگاه ارتفاع يا طول نمونه افزايش يابد ،پايداري نمونه كاهش مي يابد .

  8 - تابکاری

تابکاری کامل فرایندی است که طی ان ساختار شبکه کار سرد شده ای که واپیچیده است به ساختاری تغییر می یابد که در حین گرم کردن دوچار کرنش نمی شود . این فرایند در حالت جامد انجام می شود و معمولا به دنبال ان سرد کردن اهسته از دمای مطلوب در کوره انجام می گیرد . فرایند تابکاری به سه مرحله تقسیم می شود:

1.      بازیابی

2.      تبلور مجدد

3.      رشد دانه

1-8)  بازیابی(Recovery) و تبلورمجدد(Recristallization)

انجام کار سرد بر روی فولادها ( تقریبا تمامی فلزات و آلیاژها ) باعث افزایش استحکام و سختی و  کاهش انعطاف پذیری و یا شکل پذیری آنها می شود . این پدیده که به کارسختی  (Work Hardening ) موسوم است ناشی از افزایش پیوسته معایب بلوری در اثر ادامه انجام کار سرد است . در اثر کار سرد ، انرژی داخلی فلز افزایش یافته و بنابراین از نظر ترمودینامیکی ناپایدار خواهد شد . حرارت دادن چنین قطعه ای باعث از بین رفتن معایب بلوری موجود و بازیابی ریزساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی اولیه می شود . این پدیده تحت عنوان بازیابی و تبلور مجدد بررسی و مطالعه شده است .

2-8)   بازیابی :

در ضمن عملیات حرارتی بازیابی تغییرات عمده ای که در ساختار بلوری فلز به وجود می آید، عبارت است از کاهش و یا از بین رفتن معایب بلوری که از قدرت تحرک زیادی برخوردارند.دراین عملیات،معایب نقطه ای نظیر جاهای خالی و اتم های اضافی یکدیگر را خنثی می کنند. نابجایی های پیچی چپگرد و راستگرد و نابجاییهای لبه ای مثبت و منفی به ترتیب در یکدیگر ادغام شده و حذف می گردند . در نتیجه انرژی داخلی کاهش می یابد . ادامه عملیات حرارتی بازیابی همراه با لغزش و صعود نابجایی های باقیمانده و ردیف قرار گرفتن آنها است . به این ترتیب ، مرزهی فرعی تشکیل می شود . تشکیل مرزهای فرعی که به چند وجهی شدن موسوم است عملی خود به خود می باشد ، زیرا انرژی آزاد داخلی میکروساختار با دانه های فرعی در مقایسه با قطعه کار سرد شده به مراتب کمتر است .در حقیقت با ردیف قرار گرفتن نابه جاییها در زیر هم (به منظور تشکیل مرز های فرعی ) میدان تنش کششی هر نابجایی بر میدان تنش فشاری نابجای دیگر اثر گذاشته وان را کاهش می دهد ویا خنثی می کند .بدین ترتیب بدون انکه تعداد نابجایی هاتغییر کند فقط با ارایش مجدد ومرتب کردن انها انرژی داخلی کاهش می یابد بنابرین نیروی محرکه در عملیات بازیابی همان کاهش انرژي داخلی ناشی از حذف یا ارایش مجدد معایب بلوری حاصل در ضمن کار سختی است.در عملیات بازیابی خواص فیزیکی تقریبا به طور کامل بازیابی شده و تا حدودی به خواص فیزیکی قطعه قبل از کار سرد بر می گردد . در حالی که تغییرات خواص مکانیکی چندان محسوس نیست . در حقیقت ، عملیات حرارتی تبلور مجدد است که باعث بازیابی خواص مکانیکی قطعه کار سرد شده می شود .

بازیابی فرایندی دما پایین است و تغییر خواص ناشی از این فرایند ، با عث تغییر محسوس ریز ساختار نمی شود . به نظر می رسد اثر عمده ی بازیابی ، ازاد سازی تنشهای داخلی ناشی از کار سرد است.در دمای معین ، اهنگ کاهش کرنش – سختی باقیمانده ، ابتدا سریع ترین مقدار خود را دارد و به تدریج افت می کند . همچنین مقدار کاهش تنش باقیمانده با افزایش دما زیاد می شود . اگر بار بوجود اورنده تغییر شکل مومسان ماده ی چند بلوری حذف شود ، تغییر شکل کشسان ناپدید نمی شود . این به سبب جهت گیری مختلف بلورهاست که فقط بار راها می شود بعضی از انها نمی توانند به عقب بر گردند . با افزایش دما برگشت فنری در اتمهایی که حرکت کشسان کرده اند به وجود می اید که بیشتر تنشهای داخلی را ازاد می کند . در بعضی موارد ممکن است جریان مومسان جزئی موجب افزایش ناچیز سختی واستحکام شود . رسانندگی الکتریکی نیز به طور محسوس طی مرحله بازیابی افزایش می یابد .

چون در بازیابی خواص مکانیکی فلز اساسا تغییر نمی کند ، گرم کردن به طور عمده به منظور ازاد کردن تنش و جلوگیر از ایجاد  ترک های خوردگی تنشی یا به حداقل رسانیدن واپیچش ناشی از تنشهای باقیمانده در الیاژ کار سرد شده بکار می رود .از نظز تجاری این عملیات دما- پایین در گستره ی بازیابی ، تابکاری تنش زدا نامید همی شود .

3-8)  تبلور مجدد :

 در عملیات حرارتی تبلور مجدد دانه های جدید هم محور و عاری از تنش در فلز کار سرد شده به وجود می آید . در ضمن این عملیات ، تغییراتی که د ر اثر انجام کار سرد در خواص فیزیکی و مکانیکی به وجود آمده از بین می رود و قطعه به حالت قبل از کار سرد برمی گردد . در حقیقت ، تبلور مجدد ادامه عملیات حرارتی بازیابی است و دانه های جدید عاری از تنش می توانند از دانه های فرعی حاصل از عملیات بازیابی به وجود آیند . اساسا فرآیند تبلور مجدد شامل جوانه زنی و رشد بوده که نیروی محرکه برای این عملیات ، ناشی از کاهش انرژی آزاد حجمی در اثر کاهش چگالی نابجای هاست . از آنجایی که عملیات حرارتی تبلور مجدد فولادها در ناحیه دو فازی فریت -سمانتیت انجام می شود ، تغییرات ساختار هم راه با تغییر فاز نخواهد بود . به طور کلی ریزساختار فولادهای کم کربن و کربن متوسط قبل از کار سرد شامل سمانتیت کروی و یا عمدتا فریت با مقدار کمی پرلیت است ، که هر دو از انعطاف پذیری خوبی برخوردارند . فریت موجود در این ساختار عاری از تنش بوده و دارای دانه های هم محور است . کار سرد، دانه هی فریت را در جهت انجام کار مکانیکی تغییر شکل داده و معایب بلوری را در آن افزایش می دهد عملیات حرارتی تبلور مجدد باعث می شود که دانه های جدید هم محور وعاری از تنش در زمینه فریت تغییر شکل یافته  ورشد  کند . در نتیجه میکروساختار اولیه دو مرتبه بوجود می اید.پس از اینکه تبلور مجدد به پایان رسید ( ساختار تغییر شکل یافته به طور کامل توسط دانه های هم محور عاری از تنش جایگزین شد )، اگر باز هم حرارت دان قطعه ادامه یابد ، دانه های هم محور موجود شروع به درشت شدن می کنند .این عملیات به رشد دانه موسوم است وتا هنگامی که قطعه در دمای بالا قرار دارد ، رشد دانه ها هم ادامه خواهد داشت . در حقیقت رشد دانه ها به این صورت انجام میگیرد که با مهاجرت به مرز دانه ها ، دانه های ریزتر به ترتیب به دانه های درشت مجاور ملحق می شوند . نیروی محرکه یا عامل ترمودینامیکی رشد دانه ها همان انرژی مرز دانه هاست ، بدین صورت که با درشت شدن دانه ها کاهش می یابد وبنابراین انرژی داخلی فلز نیز کاهش خواهد یافت .

با رسیدن به دمایی بالاتر در گستره ی بازیابی ، بلور های کوچک جدیدی در ریز ساختار ظاهر می شوند . این بلور های جدید مانند دانه های اصلی شکل یافته ، ترکیب شیمایی وساختار شبکه ایی یکسانی دارند. انها افزایش طول نمی یابند ودر ابعاد تقریبا یکنواخت اند . ( هم محور) بطور کلی بلور های جدید در قسمتهایی از دانه یا گاهی نیز مرز دانه ها و صفحهی لغزش که تغییر شکل جدید یافته اند ، ظاهر می شوند . توده ای از اتم ها که دانه های جدید از ان پدید می ایند جوانه نامیده می شوند . تبلور مجدد با ترکیبی از جوانه زایی دانه های کرنش نیافته ورشد این جوانه صورت می گیرد تا ماده کار سرد را بطور کامل در بر گیرد .

ابتدا یک دوره نهفتگی وجود دارد که طی ان انرژی کافی برای ادامه فرایند فراهم می شود .در دوره نهفتگی برای جوانه های کرنش نیافته امکان رسیدن به اندازه میکروسکپی فراهم می شود . تشخیص بازگشت ناپذیر بودن رشد بلور های تبلور مجدد یافته حائز اهمیت است . طی بررسی پدیده تبلور مجدد یافته خاطر نشان بود که وقتی اندازه گروهی از اتم ها به حد بهرانی برسد تا یک توده پایدار پدید اورند ، انجماد صورت می گیرد . نطفه هایی که توده کوچکتر از اندازه بحرانی اند ممکن است مجددا حل یا ناپدید شوند ، با این وجود این چون راه حل سادهای برای پدید اوردن مجدد ساختار واپیچیده ی پر نابجایی وجود ندارد ، نطفه تبلور مجدد یافته نمی تواند دوباره حل شود . بنابراین  این نطفه ها تا رسیدن انرژی اضافی باقی می مانند تا بتوانند اتم های بیشتری به داخل شبکه شان جذب کنند . سرانجام اندازه ی نطفه از اندازه بحرانی تجاوز می کند وتبلور مجدد قابل روئیت شروع می شود . دوره ی نهفتگی مطابق است با رشد غیر قابل بازگشت نطفه ها .

 4-8)  دمای تبلور مجدد :

اصطلاح دمای تبلور مجدد به دمای معینی که در کمتر از آن تبلور مجدد صورت نگیرد اطلاق نمی شود ، بلکه به دمای تقریبی که در ان ماده بسیار کار سرد شده ،ظرف یک ساعت بطور کامل تبلور مجدد یابد اشاره می کند .توجه داشته باشید که دمای تبلور مجدد فلزهای بسیار خالص  در مقایسه با فلزهای ناخالص و الیاژها پایین تر است . دمای تبلور مجدد روی قلع وسرب پایین تر از دمای اتاق است ، به این معنی که بر این فلز ها در دمای اتاق نمی توان کار سرد کرد ، چون فورا تبلور مجدد می یابند و ساختار شبکه ای کرنش نیافته ای پدید می آورند .

هر چه تغییر شکل قبلی بیشتر باشد ، دمای شروی تبلور مجدد پایین تراست چون واپیچش بیشترودرنتیجه انرژی داخلی باقیمانده زیاد تر خواهد بود .

با افزایش مدت تابکار دمای تبلور مجدد کاهش می یابد . اثر تغییر دما بر فرایند تبلور مجدد، نسبت به اثر تغییر زمان در دمای ثابت ، بیشتر است .

برای مقادیر مساوی کار سرد در فلز دانه ریز ، کرنش سختی بیشتری نسبت به فلز دانه درشت صورت می گیرد بنابراین هر قدر اندازه دانه ها ی اولیه ریزتر باشد ، دمای بلور مجدد پاینتر است . طبق همین استدلال هر قدر دمای کار سرد پاینتر باشد ، مقدار کرنش انجام شده بیشتر است ودمای تبلور مجدد ،در صورت ثابت بودن زمان تابکاری ، کاهش می یابد .

برای تبلور مجدد ، مقدار کارسردحداقلی (معمولا 2تا8 درصد ) لازم است . این تغییر شکل  تغییر شکل بحرانی نام دارد . در این تغییر شکل ها با مقدار کمتر از حد بحرانی ، تعداد جوانه های تبلور مجدد خیلی کم می شود.

 

5-8)  رشد دانه :

انرژی ازاد دانه های درشت نسبت به دانه های ریز کمتر است.این تفاوت در انرژی به علت کاهش مرز دانه هاست.  بنابراین در شرایط ایده ال یک تک بلور ، کمترین مقدار انرژی را دارد . این مقدار انرژی نیروی محرکه برای رشد دانه است . در مقابل این نیرو ، صلابت شبکه قرار دارد . با کاهش دما ، صلابت شبکه کاهش و اهنگ رشد دانه افزایش می یابد . در هر دمایی ،اندازه ی بیشینه ای از دانه وجود دارد که به ازای آن دو اثر مذکور در تعادل اند .

بنابراین از لحاظ نظری می توان دانه های بسیار درشتی را با نگه داشتن نمونه در منطقه رشد – دانه برای مدت طولانی ، بدست اورد .

6-8 ) مدت زمان نگه داری در دمای تبلور مجدد:

افزایش مدت نگه داری در هر دمای بالاتر از دمای تبلور مجددرشد دانه را افزایش می دهد واندازه نهایی دانه را بیشتر می کند.

براساس استاندارد موجود، دماهاي عمليات حرارتي CK45 جدول 1 ارائه شده است.

جدول 1

9- سیال کوئنچ                          

سيال كوئنچ براي عمليات حرارتي قطعات از جنس CK45 معمولاً روغن‌هاي معدني است كه از نظر سرعت سردكنندگي به دسته‌هاي مختلفي تقسيم مي‌شوند.  شكل 1، قدرت سردكنندگي سه نوع روغن در دماي 40                                         درجه سانتي‌گراد را نشان مي‌دهد.

                                                                         

                              

       شکل 1

   

 

همان‌گونه كه در شكل 1 ديده مي‌شود، نرخ خنك‌كنندگي روغن در ابتداي كوئنچ قطعات، زياد بوده و پس از مدت كمي، كاهش يافته است. علت اين امر، تشكيل فيلم بخار در اطراف قطعات است كه سبب كاهش انتقال حرارت مي‌شود. لذا براي جبران اين موضوع مي‌توان موارد ذيل را پيش ‌بيني كرد .

حجم روغن بايد آن‌قدر زياد باشد كه در نتيجه كوئنچ تغييرات دمايي آن به حداقل برسد.

روغن بايد در حين كوئنچ، هم زده شود تا باعث شكستن فيلم بخار در اطراف قطعه شده و انتقال حرارت افزايش يابد.روغن‌ها بسته به نوع خود در دمايي خاص، بيشترين انتقال حرارت را دارند.به همين دليل، روغن بايد همواره تا دمايي با بيشترين انتقال حرارت، گرم شود.

 

 

10- اندازه گیری ابعاد دانه

سه روش پیشنهادی برای تخمین اندازه دانه توسط ASTM پیشنهاد شده است :

1.      روش مقایسه ای

2.      روش جداسازی(یا روش هین)

3.      روش مساحت سنجی(یاروش جفری)

1-10)  روش مقایسه ای:

نمونه را طبق روش های مورد استفاده در متالوگرافی آماده و حکاکی می کنیم .تصویر یا عکس ریز ساختار با بزرگنمایی 100 را با یک سری از نگاره های مربوط به اندازه دانه درجه بندی شده استاندارد(ASTME112-63) مقایسه می کنیم و تصویر مشابه را می یابیم و سپس اندازه دانه فلز را توسط عددی مطابق با عدد شاخص تصویر مشابه ، مشخص می کنیم . فلزها با دانه های مختلف به همین روش درجه بندی می شوند ودر چنین مواردی معمول است اندازه دانه را بر حسب دو عدد که نشانگر درصد تقریبی اندازه های موجودند ، ارائه می دهیم . روش مقایسه ایی برای نمونه های دانه های هم محور مناسب تر ودقیق تر است . عدد اندازه دانه ASTM ، n را می توان از رابطه ی زیر بدست اورد :

n-1

N=2            

که N تعداد دانه های  مشاهده شده در تقریبا 6.5 سانتیمتر مربع (یا یک اینچ مربع ) با بزگ نماییX100است. چارت ارائه شده در بززرگنمایی 100x می باشد اگر عکس های متالوگرافی شده در بزرگنمایی بیشتر یا کمتر باشد طبق فرمول زیر اندازه دانه واقعی را محاسبه میکنیم :

Q=-6.64 Log   ------                                         

:m بزرگنمای عکسهای متالوگرافی شده

M :بزرگنمایی چارت که 100X می باشد

و جوابQ  را با اندازه دانه بدست امده از مقایسه باچارت استانداردجمع میکنیم،حاصل اندازه دانه در بزرگنمایی فوق است.                                                                                         

چارت استاندارد تعیین اندازه دانه

 

 11-  مواد وروش تحقیق :

به منظور نیل به هدفی که در مقدمه بیان شد نمونه ck45 با ترکیب گفته شده مورد نیاز است

عملیات انجام شده بر روی نمونه ها عبارت اند از:

1.      برش نمونه ها با استفاده از دستگاه کاتر

2.      انجام عملیات مکانیکی سرد ( ازمون فشار)

3.      عملیات حرارتی نمونه ها

4.      متالوگرافی

دمای تبلور مجدد بر روی نمونه ها یکسان بوده ولی آزمون مکانیکی ( آزمون فشار) در نمونه ها بصورت متفاوت انجام شده است ، ترتیب چینش نمونه ها بایستی بگونه ایی باشد تا تاثیر میزان کار مکانیکی سرد بر روی نمونه ها بهتر مورد بررسی قرار دهیم .

لازم به ذکر است علت اینکه فقط عملیات کار مکانیکی سرد( ازمون فشار)متغییر انتخاب شده ولی بقیه ی عملیات ها ثابت نگه داشته شده اند در بحث های ویژه ی هر یک از این عملیات ها اورده شده که با توجه به مطالب ذکر شده در بخشهای مذکور قابل استنباط می باشد وذکر دوباره مطالب در این بخش لازم نمی باشد.

1-11 ) شرح تحقیق بصورت زیر می باشد:

نمونه aرا بصورت خام جهت مقایسه کنار می گذاریم،یعنی اینکه هیچ گونه عملیاتی روی این نمونه انجام نمی شود جز متالوگرافی کردن

 2-11)  انجام کار مکانیکی سرد بر روی نمونه ها :

قبل از آزمون کشش نمونه ها تا شماره 800در جهت طولی سمباده زده شدند وسپس طبق تصویر زیر کشیده شدند که به دلیل کالیبره نبودن دستگاه نمونه به حد گلویی نرسیده به همین جهت در ادامه از آزمون فشار جهت کارسرد کردن نمونه استفاده شد

 

 

کشش نمونه در دستگاه  کشش بصورت زیر می باشد:

3-11)    انجام آزمون فشار بر روی نمونه ها :

مرحله اول: تهیه 3 نمونه استاندارد که بهتراست به منظور توزیع یکنواخت تنش به شکل استوانه ای شکل بوده. به عبارت دیگر طول (ارتفاع) نمونه نباید از دو برابر قطر کوچکترین سطح مقطع تجاوز کند.

مرحله دوم : ابعاد دقیق نمونه ها را توسط کولیس اندازه گیری می شود

مرحله سوم: نمونه ها را یکی پس از دیگری بین فک دستگاه قرار داده وبه انها نیرو وارد می کنیم ، فشار نمونه ها تحت سه نیروی متفاوت می باشد

در نهایت طول ثانویه ی نمونه ها را بعد از  فشار با کولیس اندازه گرفته وکرنش طولی هر نمونه را محاسبه می کنیم

 

شماره نمونه

 

 طول اولیه نمونه

 

 میزان نیروی وارده

 

طول ثانویه نمونه

 

کرنش طولی

 

نمونه شماره 1

 

12mm

175bar

یا   2200psi

 

mm 9

   

E = 25

 

نمونه شماره 2

 

mm 12

150 bar

یا   2000 psi

 

mm 10

 

16.6 E=

 

نمونه شماره 3

 

mm 12

140bar

یا     1900psi

 

mm 11

 

E = 8.33

 طبق جدول زیر:

 

 

بعد از کار سرد کردن،  نمونه ها را درجهت عمود بر نیروی وارد شده برش زده و متالوگرافی می کنیم.

با مراجعه به راهنمای کلید فولاد،دمای تبلور مجدد فولادck45 را یافته و سپس نمونه هایی که تحت فشار قرارداده شده اند را تبلور مجدد میکنیم . مشخص شدکه دمای تبلورمجدد فولاد  ck45طی سیکل زیر انجام می شود

سیکل :

حرارت دادن تا دمای 650 درجه سانتیگراد ونگه داشتن در این دما در مدت کمتراز یک ساعت وسپس  خنک کردن در آب وروغن

ساختار فوق فریت وپرلیت می باشد

نمونه فوق با محلول نایتال %2 اچ شده است.

و با بزرگنمایی 400X نشان داده شده است.

 

4- 11)  تصاویر متالوگرافی

 

 


تصویر1: ساختار میکروسکپی فولاد ck45 نمونه خام که هیچ گونه عملیاتی روی ان انجام نشده است 

 

 

 

 

 

 

 

 

تصویر2:ساختار میکروسکپی فولاد ck45 که تحت فشار 2200psi قرارگرفته است

 

 

 

تصویر 3 : ساختار میکروسکپی فولاد که تحت فشار 2000psi کارسرد روی ان انجام شده است

 


 

تصویر 4 : ساختار میکروسکپی فولاد ck45 که تحت فشار 1900 روی ان کار سرد انجام شده است

 

 

 

 

 


تصویر 5 : ساختار میکروسکپی تبلور مجدد یافته ی فولاد ck45 که تحت فشار 2200 psiکار سرد روی ان انجام شد

* عدد اندازه دانه با توجه به روش مقایسه ای  n= 12  

 


تصویر6 : ساختار میکروسکپی تبلور مجدد یافته ی فولاد ck45 که تحت فشار 2000 psiکار سرد روی ان انجام شد

*عدد اندازه دانه واقعی در بزرگنمایی 400:     n= 10

 

 

تصویر 7: ساختار میکروسکپی تبلور مجدد یافته ی فولاد ck45 که تحت فشار 1900 psiکار سرد روی ان انجام شد.

* عدد اندازه دانه واقعی در بزرگنمایی 400:   n = 8    

 

12- نتایج :

 

•   در فرایندهای تغییر شکل فلزات در دمای معمولی محیط تا دماهای کمترازنصف دمای ذوب فلز،با ازدیاد تغییر شکل، چگالی نابجاییها افزایش می یابد. اما با تجمع نابجاییها پشت موانعی از قبیل ناخالصیها ومرزدانه ها وهمچنین تلاقی آنها،از تحرک نابجایها کاسته می شود ودر نتیجه استحکام و حد تسلیم افزایش و انعطاف پذیری کاهش می یابد. انرژی داخلی فلز تغییر شکل سرد یافته بیشتر از فلز تغییر شکل نیافته است. ساختار شبکه نابجایی حاصل از فلز تغییرشکل یافته ازلحاظ مکانیکی پایداراما ازلحاظ ترمودینامیکی ناپایداراست. پدیده کار سختی و یا کرنش سختی که در حین تغییر شکل سرد رخ می دهد، می تواند از طریق انجام پدیده متقابلی به نام پدیده نرم شدن (softening) که با تغییر آرایش و چگالی نابجایی همراه است، جبران شود. بنابراین می توان با حرارت دادن نمونه تغییر شکل سرد یافته و افزایش دما، آن را از حالت پایداری مکانیکی خارج و شرایط را برای انجام پدیده نرم شدن فراهم آورد. پدیده های مهمی که منجر به نرم شدن فلز تغییر شکل یافته می شوند ، بازیابی وتبلور مجددهستند.

• ریزساختارتبلور مجدد یافته در حالت تعادل ترمودینامیکی نیست. ازاین رو با طولانی تر شدن زمان حرارت دهی دانه های کریستالی به رشد خود ادامه می دهند. نیرو محرکه رشد دانه ها، انرژی مرز دانه (کاهش انرژی آزاد) حاصل ازکاهش سطح خارجی مرزدانه ها در واحد حجم نسبت به افزایش اندازه دانهاست. مرحله رشد دانه به شدت به درجه حرارت بستگی دارد. تبلور مجدد ثانویه نیز در مرحله رشد دانه، شناسایی شده است: در تبلور مجدد ثانویه فقط تعدادی از دانه ها بطور ترجیحی رشد می کنند، بطوری که در حین تبلور مجدد ثانویه دانه های بزرگتر در کنار دانه های نسبتاً کوچک تبلور مجدد اولیه شکل می گیرند.

 

•        عوامل موثر بر تبلور مجدد عبارتند از:

ü     میزان تغییر شکل یا کرنش اعمالی

ü     درجه حرارت

ü     مدت زمان نگهداشتن در دمای تبلور مجدد

ü     اندازه دانه اولیه

ü     آنالیز شیمیایی فلز

ü     میزان بازیابی قبل از شروع تبلور مجدد.


  توجه به نکات زیر در پدیده recrystallization ضروری بنظر میرسد:


ـ تبلورمجدد فقط در صورتی می تواند انجام گیرد که مقدار حداقل   تغییر شکل معینی انجام گرفته باشد.
ـ هر چقدر میزان این تغییر شکل بیشتر باشد، دانه تبلور یافته نیز کوچکتر خواهد شد.

 

 همان طور در بالا (تصاویر متالوگرافی)مشاهده گردید :

دراثر فشارpsi 2200 کرنش طولی به میزان 25 ایجادشده واندازه دانه ها دراثر تبلور مجدد به12 تغییر یافتند.

دراثر فشارpsi 2000 کرنش طولی به میزان 16.6  ایجاد شده واندازه دانه ها در اثر تبلور مجدد به 10 تغییر یافتند.

در اثر فشار psi 1900 کرنش طولی به میزان8.33  ایجاد شده واندازه دانه ها در اثر تبلور مجدد به 8  تغییر یافتند.
ـ اندازه نهایی دانه های تبلورجدد یافته به میزان کرنش اعمالی و دمای تبلور مجدد بستگی دارد.
ـ هر چقدراندازه دانه های اولیه کوچکترباشد، میزان تغییر شکل مورد نیاز برای یک دمای تبلور مجدد معین کوچکتر است.
ـ دمای تبلور مجدد با افزایش میزان خلوص فلز کاهش می یابد.
ـ اگر دانه های جدید فاقد کرنش در دمایی بیشتر از دمای لازم برای تبلور مجددحرارت داده شوند،اندازه دانه بسیاربزرگ خواهد شد.
ـ دمای تبلور مجدد یک دمای ثابتی نیست و به عوامل فوق بستگی دارد، اما در کارهای عملی دمای  تبلور مجدد، دمایی تعریف می شود که درآن:تبلورمجددآلیاژی که تغییر شکل سرد یافته(به مقدار زیاد) در مدت یک ساعت انجام گیرد.
تبلور مجدد را می توان برای فلزات خالص صنعتی به کمک رابطه T > (۰.۴-۰.۵) Tm بصورت تقریبی تخمین زد.

 

 

 

 

 

 

 

منابع و ماخذ:

 

 

1)    اصول و کاربردی عملیات حرارتی فولادها(ویرایش دوم)

        تالیف:دکتر محمد علی گلعذار

 

 

2)    راهنمای کلید فولاد

 

 

3)    سيامك جوان، محمد مهدي سعيدي (ترجمه)، كليد فولاد،                

        نشر نساء،1375.


(4  متالورژی مکانیکی ،دیتر،ترجمه شهره شهیدی



+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و هفتم اردیبهشت 1390ساعت 19:32  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

فلزck45

جاهای خالی و اتم های اضافی یکدیگر را خنثی می کنند. نابجایی های پیچی چپگرد و راستگرد و نابجاییهای لبه ای مثبت و منفی به ترتیب در یکدیگر ادغام شده و حذف می گردند . در نتیجه انرژی داخلی کاهش می یابد . ادامه عملیات حرارتی بازیابی همراه با لغزش و صعود نابجایی های باقیمانده و ردیف قرار گرفتن آنها است . به این ترتیب ، مرزهی فرعی تشکیل می شود . تشکیل مرزهای فرعی که به چند وجهی شدن موسوم است عملی خود به خود می باشد ، زیرا انرژی آزاد داخلی میکروساختار با دانه های فرعی در مقایسه با قطعه کار سرد شده به مراتب کمتر است .در حقیقت با ردیف قرار گرفتن نابه جاییها در زیر هم (به منظور تشکیل مرز های فرعی ) میدان تنش کششی هر نابجایی بر میدان تنش فشاری نابجای دیگر اثر گذاشته وان را کاهش می دهد ویا خنثی می کند .بدین ترتیب بدون انکه تعداد نابجایی هاتغییر کند فقط با ارایش مجدد ومرتب کردن انها انرژی داخلی کاهش می یابد بنابرین نیروی محرکه در عملیات بازیابی همان کاهش انرژي داخلی ناشی از حذف یا ارایش مجدد معایب بلوری حاصل در ضمن کار سختی است.در عملیات بازیابی خواص فیزیکی تقریبا به طور کامل بازیابی شده و تا حدودی به خواص فیزیکی قطعه قبل از کار سرد بر می گردد . در حالی که تغییرات خواص مکانیکی چندان محسوس نیست . در حقیقت ، عملیات حرارتی تبلور مجدد است که باعث بازیابی خواص مکانیکی قطعه کار سرد شده می شود .

بازیابی فرایندی دما پایین است و تغییر خواص ناشی از این فرایند ، با عث تغییر محسوس ریز ساختار نمی شود . به نظر می رسد اثر عمده ی بازیابی ، ازاد سازی تنشهای داخلی ناشی از کار سرد است.در دمای معین ، اهنگ کاهش کرنش – سختی باقیمانده ، ابتدا سریع ترین مقدار خود را دارد و به تدریج افت می کند . همچنین مقدار کاهش تنش باقیمانده با افزایش دما زیاد می شود . اگر بار بوجود اورنده تغییر شکل مومسان ماده ی چند بلوری حذف شود ، تغییر شکل کشسان ناپدید نمی شود . این به سبب جهت گیری مختلف بلورهاست که فقط بار راها می شود بعضی از انها نمی توانند به عقب بر گردند . با افزایش دما برگشت فنری در اتمهایی که حرکت کشسان کرده اند به وجود می اید که بیشتر تنشهای داخلی را ازاد می کند . در بعضی موارد ممکن است جریان مومسان جزئی موجب افزایش ناچیز سختی واستحکام شود . رسانندگی الکتریکی نیز به طور محسوس طی مرحله بازیابی افزایش می یابد .

چون در بازیابی خواص مکانیکی فلز اساسا تغییر نمی کند ، گرم کردن به طور عمده به منظور ازاد کردن تنش و جلوگیر از ایجاد  ترک های خوردگی تنشی یا به حداقل رسانیدن واپیچش ناشی از تنشهای باقیمانده در الیاژ کار سرد شده بکار می رود .از نظز تجاری این عملیات دما- پایین در گستره ی بازیابی ، تابکاری تنش زدا نامید همی شود .

3-8)  تبلور مجدد :

 در عملیات حرارتی تبلور مجدد دانه های جدید هم محور و عاری از تنش در فلز کار سرد شده به وجود می آید . در ضمن این عملیات ، تغییراتی که د ر اثر انجام کار سرد در خواص فیزیکی و مکانیکی به وجود آمده از بین می رود و قطعه به حالت قبل از کار سرد برمی گردد . در حقیقت ، تبلور مجدد ادامه عملیات حرارتی بازیابی است و دانه های جدید عاری از تنش می توانند از دانه های فرعی حاصل از عملیات بازیابی به وجود آیند . اساسا فرآیند تبلور مجدد شامل جوانه زنی و رشد بوده که نیروی محرکه برای این عملیات ، ناشی از کاهش انرژی آزاد حجمی در اثر کاهش چگالی نابجای هاست . از آنجایی که عملیات حرارتی تبلور مجدد فولادها در ناحیه دو فازی فریت -سمانتیت انجام می شود ، تغییرات ساختار هم راه با تغییر فاز نخواهد بود . به طور کلی ریزساختار فولادهای کم کربن و کربن متوسط قبل از کار سرد شامل سمانتیت کروی و یا عمدتا فریت با مقدار کمی پرلیت است ، که هر دو از انعطاف پذیری خوبی برخوردارند . فریت موجود در این ساختار عاری از تنش بوده و دارای دانه های هم محور است . کار سرد، دانه هی فریت را در جهت انجام کار مکانیکی تغییر شکل داده و معایب بلوری را در آن افزایش می دهد عملیات حرارتی تبلور مجدد باعث می شود که دانه های جدید هم محور وعاری از تنش در زمینه فریت تغییر شکل یافته  ورشد  کند . در نتیجه میکروساختار اولیه دو مرتبه بوجود می اید.پس از اینکه تبلور مجدد به پایان رسید ( ساختار تغییر شکل یافته به طور کامل توسط دانه های هم محور عاری از تنش جایگزین شد )، اگر باز هم حرارت دان قطعه ادامه یابد ، دانه های هم محور موجود شروع به درشت شدن می کنند .این عملیات به رشد دانه موسوم است وتا هنگامی که قطعه در دمای بالا قرار دارد ، رشد دانه ها هم ادامه خواهد داشت . در حقیقت رشد دانه ها به این صورت انجام میگیرد که با مهاجرت به مرز دانه ها ، دانه های ریزتر به ترتیب به دانه های درشت مجاور ملحق می شوند . نیروی محرکه یا عامل ترمودینامیکی رشد دانه ها همان انرژی مرز دانه هاست ، بدین صورت که با درشت شدن دانه ها کاهش می یابد وبنابراین انرژی داخلی فلز نیز کاهش خواهد یافت .

با رسیدن به دمایی بالاتر در گستره ی بازیابی ، بلور های کوچک جدیدی در ریز ساختار ظاهر می شوند . این بلور های جدید مانند دانه های اصلی شکل یافته ، ترکیب شیمایی وساختار شبکه ایی یکسانی دارند. انها افزایش طول نمی یابند ودر ابعاد تقریبا یکنواخت اند . ( هم محور) بطور کلی بلور های جدید در قسمتهایی از دانه یا گاهی نیز مرز دانه ها و صفحهی لغزش که تغییر شکل جدید یافته اند ، ظاهر می شوند . توده ای از اتم ها که دانه های جدید از ان پدید می ایند جوانه نامیده می شوند . تبلور مجدد با ترکیبی از جوانه زایی دانه های کرنش نیافته ورشد این جوانه صورت می گیرد تا ماده کار سرد را بطور کامل در بر گیرد .

ابتدا یک دوره نهفتگی وجود دارد که طی ان انرژی کافی برای ادامه فرایند فراهم می شود .در دوره نهفتگی برای جوانه های کرنش نیافته امکان رسیدن به اندازه میکروسکپی فراهم می شود . تشخیص بازگشت ناپذیر بودن رشد بلور های تبلور مجدد یافته حائز اهمیت است . طی بررسی پدیده تبلور مجدد یافته خاطر نشان بود که وقتی اندازه گروهی از اتم ها به حد بهرانی برسد تا یک توده پایدار پدید اورند ، انجماد صورت می گیرد . نطفه هایی که توده کوچکتر از اندازه بحرانی اند ممکن است مجددا حل یا ناپدید شوند ، با این وجود این چون راه حل سادهای برای پدید اوردن مجدد ساختار واپیچیده ی پر نابجایی وجود ندارد ، نطفه تبلور مجدد یافته نمی تواند دوباره حل شود . بنابراین  این نطفه ها تا رسیدن انرژی اضافی باقی می مانند تا بتوانند اتم های بیشتری به داخل شبکه شان جذب کنند . سرانجام اندازه ی نطفه از اندازه بحرانی تجاوز می کند وتبلور مجدد قابل روئیت شروع می شود . دوره ی نهفتگی مطابق است با رشد غیر قابل بازگشت نطفه ها .

 4-8)  دمای تبلور مجدد :

اصطلاح دمای تبلور مجدد به دمای معینی که در کمتر از آن تبلور مجدد صورت نگیرد اطلاق نمی شود ، بلکه به دمای تقریبی که در ان ماده بسیار کار سرد شده ،ظرف یک ساعت بطور کامل تبلور مجدد یابد اشاره می کند .توجه داشته باشید که دمای تبلور مجدد فلزهای بسیار خالص  در مقایسه با فلزهای ناخالص و الیاژها پایین تر است . دمای تبلور مجدد روی قلع وسرب پایین تر از دمای اتاق است ، به این معنی که بر این فلز ها در دمای اتاق نمی توان کار سرد کرد ، چون فورا تبلور مجدد می یابند و ساختار شبکه ای کرنش نیافته ای پدید می آورند .

هر چه تغییر شکل قبلی بیشتر باشد ، دمای شروی تبلور مجدد پایین تراست چون واپیچش بیشترودرنتیجه انرژی داخلی باقیمانده زیاد تر خواهد بود .

با افزایش مدت تابکار دمای تبلور مجدد کاهش می یابد . اثر تغییر دما بر فرایند تبلور مجدد، نسبت به اثر تغییر زمان در دمای ثابت ، بیشتر است .

برای مقادیر مساوی کار سرد در فلز دانه ریز ، کرنش سختی بیشتری نسبت به فلز دانه درشت صورت می گیرد بنابراین هر قدر اندازه دانه ها ی اولیه ریزتر باشد ، دمای بلور مجدد پاینتر است . طبق همین استدلال هر قدر دمای کار سرد پاینتر باشد ، مقدار کرنش انجام شده بیشتر است ودمای تبلور مجدد ،در صورت ثابت بودن زمان تابکاری ، کاهش می یابد .

برای تبلور مجدد ، مقدار کارسردحداقلی (معمولا 2تا8 درصد ) لازم است . این تغییر شکل  تغییر شکل بحرانی نام دارد . در این تغییر شکل ها با مقدار کمتر از حد بحرانی ، تعداد جوانه های تبلور مجدد خیلی کم می شود.

 

5-8)  رشد دانه :

انرژی ازاد دانه های درشت نسبت به دانه های ریز کمتر است.این تفاوت در انرژی به علت کاهش مرز دانه هاست.  بنابراین در شرایط ایده ال یک تک بلور ، کمترین مقدار انرژی را دارد . این مقدار انرژی نیروی محرکه برای رشد دانه است . در مقابل این نیرو ، صلابت شبکه قرار دارد . با کاهش دما ، صلابت شبکه کاهش و اهنگ رشد دانه افزایش می یابد . در هر دمایی ،اندازه ی بیشینه ای از دانه وجود دارد که به ازای آن دو اثر مذکور در تعادل اند .

بنابراین از لحاظ نظری می توان دانه های بسیار درشتی را با نگه داشتن نمونه در منطقه رشد – دانه برای مدت طولانی ، بدست اورد .

6-8 ) مدت زمان نگه داری در دمای تبلور مجدد:

افزایش مدت نگه داری در هر دمای بالاتر از دمای تبلور مجددرشد دانه را افزایش می دهد واندازه نهایی دانه را بیشتر می کند.

براساس استاندارد موجود، دماهاي عمليات حرارتي CK45 جدول 1 ارائه شده است.

جدول 1

9- سیال کوئنچ                          

سيال كوئنچ براي عمليات حرارتي قطعات از جنس CK45 معمولاً روغن‌هاي معدني است كه از نظر سرعت سردكنندگي به دسته‌هاي مختلفي تقسيم مي‌شوند.  شكل 1، قدرت سردكنندگي سه نوع روغن در دماي 40                                         درجه سانتي‌گراد را نشان مي‌دهد.

                                                                         

                              

       شکل 1

   

 

همان‌گونه كه در شكل 1 ديده مي‌شود، نرخ خنك‌كنندگي روغن در ابتداي كوئنچ قطعات، زياد بوده و پس از مدت كمي، كاهش يافته است. علت اين امر، تشكيل فيلم بخار در اطراف قطعات است كه سبب كاهش انتقال حرارت مي‌شود. لذا براي جبران اين موضوع مي‌توان موارد ذيل را پيش ‌بيني كرد .

حجم روغن بايد آن‌قدر زياد باشد كه در نتيجه كوئنچ تغييرات دمايي آن به حداقل برسد.

روغن بايد در حين كوئنچ، هم زده شود تا باعث شكستن فيلم بخار در اطراف قطعه شده و انتقال حرارت افزايش يابد.روغن‌ها بسته به نوع خود در دمايي خاص، بيشترين انتقال حرارت را دارند.به همين دليل، روغن بايد همواره تا دمايي با بيشترين انتقال حرارت، گرم شود.

 

 

10- اندازه گیری ابعاد دانه

سه روش پیشنهادی برای تخمین اندازه دانه توسط ASTM پیشنهاد شده است :

1.      روش مقایسه ای

2.      روش جداسازی(یا روش هین)

3.      روش مساحت سنجی(یاروش جفری)

1-10)  روش مقایسه ای:

نمونه را طبق روش های مورد استفاده در متالوگرافی آماده و حکاکی می کنیم .تصویر یا عکس ریز ساختار با بزرگنمایی 100 را با یک سری از نگاره های مربوط به اندازه دانه درجه بندی شده استاندارد(ASTME112-63) مقایسه می کنیم و تصویر مشابه را می یابیم و سپس اندازه دانه فلز را توسط عددی مطابق با عدد شاخص تصویر مشابه ، مشخص می کنیم . فلزها با دانه های مختلف به همین روش درجه بندی می شوند ودر چنین مواردی معمول است اندازه دانه را بر حسب دو عدد که نشانگر درصد تقریبی اندازه های موجودند ، ارائه می دهیم . روش مقایسه ایی برای نمونه های دانه های هم محور مناسب تر ودقیق تر است . عدد اندازه دانه ASTM ، n را می توان از رابطه ی زیر بدست اورد :

n-1

N=2            

که N تعداد دانه های  مشاهده شده در تقریبا 6.5 سانتیمتر مربع (یا یک اینچ مربع ) با بزگ نماییX100است. چارت ارائه شده در بززرگنمایی 100x می باشد اگر عکس های متالوگرافی شده در بزرگنمایی بیشتر یا کمتر باشد طبق فرمول زیر اندازه دانه واقعی را محاسبه میکنیم :

Q=-6.64 Log   ------                                         

:m بزرگنمای عکسهای متالوگرافی شده

M :بزرگنمایی چارت که 100X می باشد

و جوابQ  را با اندازه دانه بدست امده از مقایسه باچارت استانداردجمع میکنیم،حاصل اندازه دانه در بزرگنمایی فوق است.                                                                                         

چارت استاندارد تعیین اندازه دانه

 

 11-  مواد وروش تحقیق :

به منظور نیل به هدفی که در مقدمه بیان شد نمونه ck45 با ترکیب گفته شده مورد نیاز است

عملیات انجام شده بر روی نمونه ها عبارت اند از:

1.      برش نمونه ها با استفاده از دستگاه کاتر

2.      انجام عملیات مکانیکی سرد ( ازمون فشار)

3.      عملیات حرارتی نمونه ها

4.      متالوگرافی

دمای تبلور مجدد بر روی نمونه ها یکسان بوده ولی آزمون مکانیکی ( آزمون فشار) در نمونه ها بصورت متفاوت انجام شده است ، ترتیب چینش نمونه ها بایستی بگونه ایی باشد تا تاثیر میزان کار مکانیکی سرد بر روی نمونه ها بهتر مورد بررسی قرار دهیم .

لازم به ذکر است علت اینکه فقط عملیات کار مکانیکی سرد( ازمون فشار)متغییر انتخاب شده ولی بقیه ی عملیات ها ثابت نگه داشته شده اند در بحث های ویژه ی هر یک از این عملیات ها اورده شده که با توجه به مطالب ذکر شده در بخشهای مذکور قابل استنباط می باشد وذکر دوباره مطالب در این بخش لازم نمی باشد.

1-11 ) شرح تحقیق بصورت زیر می باشد:

نمونه aرا بصورت خام جهت مقایسه کنار می گذاریم،یعنی اینکه هیچ گونه عملیاتی روی این نمونه انجام نمی شود جز متالوگرافی کردن

 2-11)  انجام کار مکانیکی سرد بر روی نمونه ها :

قبل از آزمون کشش نمونه ها تا شماره 800در جهت طولی سمباده زده شدند وسپس طبق تصویر زیر کشیده شدند که به دلیل کالیبره نبودن دستگاه نمونه به حد گلویی نرسیده به همین جهت در ادامه از آزمون فشار جهت کارسرد کردن نمونه استفاده شد

 

 

کشش نمونه در دستگاه  کشش بصورت زیر می باشد:

3-11)    انجام آزمون فشار بر روی نمونه ها :

مرحله اول: تهیه 3 نمونه استاندارد که بهتراست به منظور توزیع یکنواخت تنش به شکل استوانه ای شکل بوده. به عبارت دیگر طول (ارتفاع) نمونه نباید از دو برابر قطر کوچکترین سطح مقطع تجاوز کند.

مرحله دوم : ابعاد دقیق نمونه ها را توسط کولیس اندازه گیری می شود

مرحله سوم: نمونه ها را یکی پس از دیگری بین فک دستگاه قرار داده وبه انها نیرو وارد می کنیم ، فشار نمونه ها تحت سه نیروی متفاوت می باشد

در نهایت طول ثانویه ی نمونه ها را بعد از  فشار با کولیس اندازه گرفته وکرنش طولی هر نمونه را محاسبه می کنیم

 

شماره نمونه

 

 طول اولیه نمونه

 

 میزان نیروی وارده

 

طول ثانویه نمونه

 

کرنش طولی

 

نمونه شماره 1

 

12mm

175bar

یا   2200psi

 

mm 9

   

E = 25

 

نمونه شماره 2

 

mm 12

150 bar

یا   2000 psi

 

mm 10

 

16.6 E=

 

نمونه شماره 3

 

mm 12

140bar

یا     1900psi

 

mm 11

 

E = 8.33

 طبق جدول زیر:

 

 

بعد از کار سرد کردن،  نمونه ها را درجهت عمود بر نیروی وارد شده برش زده و متالوگرافی می کنیم.

با مراجعه به راهنمای کلید فولاد،دمای تبلور مجدد فولادck45 را یافته و سپس نمونه هایی که تحت فشار قرارداده شده اند را تبلور مجدد میکنیم . مشخص شدکه دمای تبلورمجدد فولاد  ck45طی سیکل زیر انجام می شود

سیکل :

حرارت دادن تا دمای 650 درجه سانتیگراد ونگه داشتن در این دما در مدت کمتراز یک ساعت وسپس  خنک کردن در آب وروغن

ساختار فوق فریت وپرلیت می باشد

نمونه فوق با محلول نایتال %2 اچ شده است.

و با بزرگنمایی 400X نشان داده شده است.

 

4- 11)  تصاویر متالوگرافی

 

 


تصویر1: ساختار میکروسکپی فولاد ck45 نمونه خام که هیچ گونه عملیاتی روی ان انجام نشده است 

 

 

 

 

 

 

 

 

تصویر2:ساختار میکروسکپی فولاد ck45 که تحت فشار 2200psi قرارگرفته است

 

 

 

تصویر 3 : ساختار میکروسکپی فولاد که تحت فشار 2000psi کارسرد روی ان انجام شده است

 


 

تصویر 4 : ساختار میکروسکپی فولاد ck45 که تحت فشار 1900 روی ان کار سرد انجام شده است

 

 

 

 

 


تصویر 5 : ساختار میکروسکپی تبلور مجدد یافته ی فولاد ck45 که تحت فشار 2200 psiکار سرد روی ان انجام شد

* عدد اندازه دانه با توجه به روش مقایسه ای  n= 12  

 


تصویر6 : ساختار میکروسکپی تبلور مجدد یافته ی فولاد ck45 که تحت فشار 2000 psiکار سرد روی ان انجام شد

*عدد اندازه دانه واقعی در بزرگنمایی 400:     n= 10

 

 

تصویر 7: ساختار میکروسکپی تبلور مجدد یافته ی فولاد ck45 که تحت فشار 1900 psiکار سرد روی ان انجام شد.

* عدد اندازه دانه واقعی در بزرگنمایی 400:   n = 8    

 

12- نتایج :

 

•   در فرایندهای تغییر شکل فلزات در دمای معمولی محیط تا دماهای کمترازنصف دمای ذوب فلز،با ازدیاد تغییر شکل، چگالی نابجاییها افزایش می یابد. اما با تجمع نابجاییها پشت موانعی از قبیل ناخالصیها ومرزدانه ها وهمچنین تلاقی آنها،از تحرک نابجایها کاسته می شود ودر نتیجه استحکام و حد تسلیم افزایش و انعطاف پذیری کاهش می یابد. انرژی داخلی فلز تغییر شکل سرد یافته بیشتر از فلز تغییر شکل نیافته است. ساختار شبکه نابجایی حاصل از فلز تغییرشکل یافته ازلحاظ مکانیکی پایداراما ازلحاظ ترمودینامیکی ناپایداراست. پدیده کار سختی و یا کرنش سختی که در حین تغییر شکل سرد رخ می دهد، می تواند از طریق انجام پدیده متقابلی به نام پدیده نرم شدن (softening) که با تغییر آرایش و چگالی نابجایی همراه است، جبران شود. بنابراین می توان با حرارت دادن نمونه تغییر شکل سرد یافته و افزایش دما، آن را از حالت پایداری مکانیکی خارج و شرایط را برای انجام پدیده نرم شدن فراهم آورد. پدیده های مهمی که منجر به نرم شدن فلز تغییر شکل یافته می شوند ، بازیابی وتبلور مجددهستند.

• ریزساختارتبلور مجدد یافته در حالت تعادل ترمودینامیکی نیست. ازاین رو با طولانی تر شدن زمان حرارت دهی دانه های کریستالی به رشد خود ادامه می دهند. نیرو محرکه رشد دانه ها، انرژی مرز دانه (کاهش انرژی آزاد) حاصل ازکاهش سطح خارجی مرزدانه ها در واحد حجم نسبت به افزایش اندازه دانهاست. مرحله رشد دانه به شدت به درجه حرارت بستگی دارد. تبلور مجدد ثانویه نیز در مرحله رشد دانه، شناسایی شده است: در تبلور مجدد ثانویه فقط تعدادی از دانه ها بطور ترجیحی رشد می کنند، بطوری که در حین تبلور مجدد ثانویه دانه های بزرگتر در کنار دانه های نسبتاً کوچک تبلور مجدد اولیه شکل می گیرند.

 

•        عوامل موثر بر تبلور مجدد عبارتند از:

ü     میزان تغییر شکل یا کرنش اعمالی

ü     درجه حرارت

ü     مدت زمان نگهداشتن در دمای تبلور مجدد

ü     اندازه دانه اولیه

ü     آنالیز شیمیایی فلز

ü     میزان بازیابی قبل از شروع تبلور مجدد.


  توجه به نکات زیر در پدیده recrystallization ضروری بنظر میرسد:


ـ تبلورمجدد فقط در صورتی می تواند انجام گیرد که مقدار حداقل   تغییر شکل معینی انجام گرفته باشد.
ـ هر چقدر میزان این تغییر شکل بیشتر باشد، دانه تبلور یافته نیز کوچکتر خواهد شد.

 

 همان طور در بالا (تصاویر متالوگرافی)مشاهده گردید :

دراثر فشارpsi 2200 کرنش طولی به میزان 25 ایجادشده واندازه دانه ها دراثر تبلور مجدد به12 تغییر یافتند.

دراثر فشارpsi 2000 کرنش طولی به میزان 16.6  ایجاد شده واندازه دانه ها در اثر تبلور مجدد به 10 تغییر یافتند.

در اثر فشار psi 1900 کرنش طولی به میزان8.33  ایجاد شده واندازه دانه ها در اثر تبلور مجدد به 8  تغییر یافتند.
ـ اندازه نهایی دانه های تبلورجدد یافته به میزان کرنش اعمالی و دمای تبلور مجدد بستگی دارد.
ـ هر چقدراندازه دانه های اولیه کوچکترباشد، میزان تغییر شکل مورد نیاز برای یک دمای تبلور مجدد معین کوچکتر است.
ـ دمای تبلور مجدد با افزایش میزان خلوص فلز کاهش می یابد.
ـ اگر دانه های جدید فاقد کرنش در دمایی بیشتر از دمای لازم برای تبلور مجددحرارت داده شوند،اندازه دانه بسیاربزرگ خواهد شد.
ـ دمای تبلور مجدد یک دمای ثابتی نیست و به عوامل فوق بستگی دارد، اما در کارهای عملی دمای  تبلور مجدد، دمایی تعریف می شود که درآن:تبلورمجددآلیاژی که تغییر شکل سرد یافته(به مقدار زیاد) در مدت یک ساعت انجام گیرد.
تبلور مجدد را می توان برای فلزات خالص صنعتی به کمک رابطه T > (۰.۴-۰.۵) Tm بصورت تقریبی تخمین زد.

 

 

 

 

 

 

 

منابع و ماخذ:

 

 

1)    اصول و کاربردی عملیات حرارتی فولادها(ویرایش دوم)

        تالیف:دکتر محمد علی گلعذار

 

 

2)    راهنمای کلید فولاد

 

 

3)    سيامك جوان، محمد مهدي سعيدي (ترجمه)، كليد فولاد،                

        نشر نساء،1375.


(4  متالورژی مکانیکی ،دیتر،ترجمه شهره شهیدی



+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و هفتم اردیبهشت 1390ساعت 19:17  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

کاربرد تیتانیوم در صنایع

تيتانيم





"Matthew A. Hunter" در سال ۱۹۱۰ بوسيله حرارت دادن TiCl۴ با سديم در بمب فولادي در دماي ۸۰۰-۷۰۰ درجه سانتي گراد براي اولين بار تيتانيم فلزي خالص ( ۹/۹۹% ) تهيه کرد. فلز تيتانيم تا سال ۱۹۴۶ خارج از آزمايشگاه کاربرد ي نداشت. در اين سال ، "William Justin Kroll" اثبات نمود که مي توان تيتانيم را بوسيله کاهش تتراکلريد تيتانيم با منيزيم بصورت تجاري توليد کرد؛ ( اين روش امروزه همچنان مورد استفاده است)

● پيدايــــــش

فلز تيتانيم در طبيعت بصورت ترکيب با ساير عناصر وجود دارد و اين عنصر ، نهمين عنصر فراوان در پوسته زمين محسوب مي شود ( ۰۶/۰% کل جرم ) و در بيشتر سنگهاي آذرين و رسوبات آنها يافت مي شود. بيشتر در مواد معدني brookite , ilmenite , leucoxene , perovskite , rutile ، anatase و sphene وجود داشته و نيز در سنگ معدن آهن و titanates ديده مي شود.

از ميان اين مواد معدني فقط ilmenite ، leucoxene و rutile از نظر اقتصادي اهميت دارند. چون تيتانيم به راحتي در دماهاي زياد با اکسيژن و کربن واکنش مي کند، تهيه فلز تيتانيم خالص مشکل است. منابع مهم تيتانيم در استراليا ، اسکانديناوي ، آمريکاي شمالي و مالزي قرار دارند.

اين فلز در شهاب سنگها يافت شده و حضور آن در خورشيد و ستارگان M-type نيز شناسايي شده است. سنگهايي که در ماموريت آپولو ۱۷ از ماه آورده شده اند، حاوي ۱/۱۲% TiO۲ هستند. بعلاوه تيتانيم در خاکستر ذغال سنگ ، گياهان و حتي بدن انسان يافت شده است.

● خصوصيات قابل توجه

تيتانيم ، عنصر فلزي است که به سبب مقاومت زياد خود در برابر فرسودگي ( تقريبا" به مقاومت پلاتينيم ) و استحکامي که نسبت به وزن خود دارد، معروف است. فلزي است سبک ، محکم ، قابل ساخت آسان با جرم حجمي پايين ۴۰% ( هم چگال با فولاد ) که به شکل خالص کاملا" چکش خوار ، آسان براي کار ، براق و به رنگ نقره اي درخشان مي باشد. نقطه ذوب نسبتا" زياد اين عنصر ، آنرا به يک فلز دير گداز مفيد تبديل کرده است.

تاليم به سختي فولاد اما ۴۵% سبکتر از آن است و با اينکه ۶۰% سنگين تر از آلومينيوم مي باشد، دو برابر محکم تر از آن است. اين خصوصيات ، تيتانيم را در برابر انواع معمولي فرسودگي بسيار مقاوم مي کند. اين فلز در معرض هوا يک لايه اکسيد بي اثري را توليد مي کند، اما اگر در محيطهاي بدون اکسيژن قرار گيرد، انعطاف پذير است.

اين فلز که اگر در هوا گرم شود، شروع به سوختن مي کند، تنها عنصري است که مي تواند در گاز نيتروژن خالص بسوزد. تيتانيم در مقابل اسيد سولفوريک رقيق ، اسيد هيدروکلريک ، گاز کلر ، محلولهاي کلريد و بيشتر اسيدهاي آلي مقاوم است.

تجربيات نشان داده است که تيتانيم بعد از بمباران با دوترون ، بسيار راديواکتيو شده و عمدتا" ارسال پوزيترون و اشعه هاي نيرومند گاما مي کند. اين عنصر داراي دو گونه است؛ شکل آلفا چهار ضلعي که در دماي ۸۸۰ درجه سانتي گراد به آرامي به شکل بتا مکعبي تغيير مي کند. اگر در اثر حرارت سرخ شود، با اکسيژن ترکيب شده و در حرارت ۵۵۰ درجه سانتي گراد با کلر ترکيب مي گردد.

کاربرد هـــــــــا

۱) تقريبا" ۹۵% تيتانيم به شکل دي اکسيد تيتانيم ( TiO۲) مصرف مي شود که رنگدانه سفيد ثابتي است با قدرت پوشش خوب در رنگها ، کاغذ و پلاستيکها. رنگهايي که با دي اکسيد تيتانيم ساخته مي شوند، منعکس کننده هاي بسيار خوب پرتو مادون قرمز هستند و بنابراين منجمان ، بطور گسترده اي از آن استفاده مي کنند

۲) آلياژهاي تيتانيم به علت استحکام ، سبکي ، مقاومت بسيار زياد در برابر فرسودگي و توانايي تحمل حرارتهاي بسيار زياد در هواپيما و موشک مورد استفاده قرار مي گيرند، اگرچه کاربرد هاي آن در محصولات مصرفي مثل چوب گلف ، دوچرخه و کامپيوترهاي laptop نيز در حال رواج است. تيتانيم بيشتر با آلومينيوم ، آهن ، منگنز ، موليبدنم و مواد ديگر آلياژ مي سازد

۳) به علت مقاومت زياد آن در برابر آب دريا ، از آن براي ساخت ميله هاي پروانه و وسايل کشتي استفاده مي شود.

۴) براي ساخت سنگ جواهرهاي مصنوعي ظريف بکار مي رود.

۵) مايع بي رنگ تتراکلريد تيتانيم ( TiCl۴ ) برايiridize شيشه مورد استفاده قرار مي گيرد و چون در هواي مرطوب شديدا" توليد بخار مي کند، براي ايجاد پرده دود ( جهت استتار ) نيز کاربرد دارد.

۶) علاوه بر اينکه دي اکسيد تيتانيم ، رنگدانه بسيار مهمي است، چون خودش توانايي محافظت از پوست را دارد، در کرمهاي ضد آفتاب بکار برده مي شود.

۷) چون اين فلز از نظر فيزيولوژيکي بي اثر محسوب مي شود، در پيوندهاي جايگزيني مفصل مثل لگن مورد استفاده است

۸) به علت بي اثري و رنگهاي جذاب ، استفاده از آن بعنوان زيورآلات بدن رايج شده است.

۹) يکي از کاربرد هاي بالقوه تيتانيم ، در کارخانه هاي آب شيرين کن است

● توليـــــــد

فلز تيتانيم بصورت تجاري بوسيله کاهش TiCl۴ با منيزيم توليد مي شود. اين فرآيند را William Justin Kroll در سال ۱۹۴۶ ابداع کرد. اين فرآيند گروهي ، گران و پيچيده است، اما ممکن است فرآيند جديدتري که روش "FFC-Cambridge" ناميده مي شود، جايگزين روش قديمي گردد. در اين روش از ماده خام پودر دي اکسيد تيتانيم ( که شکل تصفيا شده روتيل است ) براي توليد نهايي که جريان مداومي از تيتانيم مذاب است استفاده مي شود. از اين محصول بلافاصله در ساخت آلياژهاي تجاري بهره مي برند

اميد است با استفاده از روش FFC-Cambridge مقدار بيشتري تيتانيم و با هزينه اي کمتر براي صنعت هوافضا و بازار کالاهاي زينتي تهيه شود و شاهد استفاده از اين فلز در محصولاتي که در حال حاضر از آلومينيم و انواع خاص فولاد استفاده مي کنند، باشيم.

● ترکيبــــــــات

اگرچه فلز تيتانيم به علت هزينه زياد استخراج نسبتا" متداول نيست، دي اکسيد تيتانيم ارزان ، به مقدار زياد موجود و داراي کاربرد وسيعي به عنوان رنگدانه سفيد در صنعت رنگسازي ، پلاستيک و سيمان ساختمان مي باشد. پودرTio۲ از نظر شيميايي بي اثر است، در نور آفتاب رنگ خود را حفظ مي کند و بسيار مات است. اين خصوصيت باعث مي شود تا مواد شيميايي خاکستري يا قهوه اي که بيشتر پلاستيکهاي خانگي را تشکيل مي دهند، به رنگ سفيد خالص درخشاني تبديل کند. دي اکسيد تيتانيم خالص داراي ضريب شکست بسيار بالا و تجزيه نوري بيشتر از الماس است. ياقوت کبود ستاره اي و ياقوت قرمز درخشندگي خود را از دي اکسيد تيتانيوم موجود در خود مي گيرند

● ايزوتوپهــــــا

تيتانيم بطور طبيعي داراي ۵ ايزوتوپ پايدار تيتانيم ۴۶ ، تيتانيم۴۷ ، تيتانيم۴۸ ، تيتانيم۴۹ و تيتانيم۵۰ است که فراوانترين آنها تيتانيم ۴۸ ( فراواني طبيعي ۸/۷۳% ) مي باشد. ۱۱ راديوايزوتوپ هم براي اين عنصر شناسايي شده است که پايدارترين آنها تيتانيم ۴۴ بانيمه عمر ۶۳ سال ، تيتانيم ۴۵با نيمه عمر ۱۸۴,۸ دقيقه ، تيتانيم ۵۱ با نيمه عمر ۵,۷۶ دقيقه و تيتانيم ۵۲ با نيمه عمر ۱,۷ دقيقه هستند

ساير ايزوتوپهاي راديواکتيو ، نيمه عمري کمتر از ۳۳ ثانيه دارند که نيمه عمر اکثر آنها کمتر از نيم ثانيه مي باشد. ايزوتوپهاي تيتانيم از نظر وزن اتمي بين amu ۹۹,۳۹ (تيتانيم ۴۰) و amu ۹۶۶,۵۷ (تيتانيم ۵۸) قرار دارند. حالت فروپاشي اوليه قبل از فراوانترين ايزوتوپ (تيتانيم ۴۸) جذب الکترون و حالت اوليه پس از آن ارسال بتا مي باشد. محصول فروپاشي اوليه قبل از تيتانيم ۴۸ ايزوتوپهاي عنصر ۲۱ ( اسکانديم ) و محصول اوليه پس از آن ايزوتوپهاي عنصر ۲۳ ( واناديم ) مي باشد

● هشدارهــــــــا

پودر فلز تيتانيم خطر جدي آتش زايي دارد، اما نمکهاي آنرا در بيشتر موارد نسبتا"بي ضرر به حساب مي آورند. اما ترکيبات با کلر را مثل TiCl۳ و TiCl۴ بايد خورنده در نظر گرفت. تيتانيم به تجمع در بافتهايي از بدن که داراي سيليکا است، تمايل دارد؛ اما اين عنصر هيچگونه نقش بيولوژيکي شناخته شده اي در انسان ندارد.

 

+ نوشته شده در  یکشنبه چهارم اردیبهشت 1390ساعت 19:42  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

احداث گاخانه

مقدمه:

احداث گلخانه براي توليد ميوه هاي خارج از فصل و همچنين گل و گياهان زينتي به منظور استفاده  بهينه از منابع خاك وآب و يا اشتغال زايي در نظر گرفته شده است.

در این طرح برنامه ایجاد یک گلخانه به مساحت 3000 متر مربع در زمینی به مساحت 4000 متر مربع در اراضی مستعد اطراف رشت تهیه شده است

نام گلخانه:  گلساران

زمان شروع فعالیت گلخانه: تابستان90

 مشاوران: خانواده

شرح ماموریت:

از آنجا که گلخانه و محصولات گلخانه ای طی چند سال اخیر جایگاه ویژه ای از  بازارهای تولید و مصرف را به خود اختصاص داده است. با داشتن مزایایی از جمله از بین رفتن محدودیت زمان و مکان, افزایش بازار پسندی محصول , کاهش هزینه های کارگری و استفاده بهینه از منابع طبیعی (زمین,اب,خاک...) این محصولات از اهمیت ویژه بر خوردار شدند. با احداث این واحد در صدد تامین نیاز،گلکاری ماشین عروس،مراسم ترحیم،طراحی گل آرایی سفره عقد،طراحی واجرای انواع پاسیوهای آماده،فروش ادوات باغی زراعی،سمپاشی منازل و باغها،فروش انواع کود و سموم آفات خانگی و باغی،هرس درختان میوه و زینتی، تازه خوری و دسترسی آسان و کاهش هزینه ها و افزایش سطح اگاهی شهروندان دررابطه با محصولات گلخانه ای هستیم.

ویژگیهای منحصر بفرد:

محصول ما بدون واسطه عرضه می شود و این باعث کاهش خیلی از هزینه ها میشود.محصول ارزان و تازه در اختیار مشتری قرار می گیرد.

از نقاط مثبت دیگر می توانیم اشتغال زایی را بیان کرد که با ایجاد دفاتر فروش در شهر های دور و نزدیک می توان هم بازار کار قوی تری را در دست گرفت و فروش بهتری داشت وهم موقعیت شغلی برای دیگرعلاقه مندان ایجاد نمود.

کارشناسانی که در محل اماده پاسخگویی به مشریان می باشند ,..وافرادبهتر با مسائل کشاورزی آشنا می شوند.

دريافت هر گونه انتقاد، اظهارنظر و پيشنهاد از سوي همكاران و مشتريان را مشتاقانه ارج نهاده و از آن به عنوان زمينه ساز رشد و ارتقاي خود و شركت استفاده مينماييم.

یک ارتباط دو سویه در ارباب رجوع ،علاقمند بودن به کسب دانش نظری و انتقال دانش عملی ،اگر درصدد احداث گلخانه هستید،اگر میخواهید مصرف آب گیاهانتان بهینه شودو...

کادر ما متشکل از مهندسان کشاورزی،معماری و عمران آماده همکاری با شما هستند

اهداف بازاریابی:

 امروزه دردنیای کسب وکار،اصلی ترین عنصر"مشتری" می باشد.تحقق اصل "رضایت مشتری" یا به عبارت دیگر موفقیت درکسب وکار براساس اعتقاد و درک سخن"همیشه حق بامشتری است" اصل "مشتری مداری" می باشد

وسعت این بازار به اندازه تامین توزیع کنندگان بزرگ شهر ،در سال اول ،و طی سه سال آتی در حد صادر به شهر های بزرگ  می باشد

رقبای این بازار تمامی گلخانه داران در این منطقه مشغول به فعالیت هستند می باشند .

قیمت دراین بازار به طوری که در عین رقابت و عرضه ی محصول مرغوب با نزدیک ترین قیمت به قیمت تمام شده اعمال می گردد.

پیش بینی اجرای کار:

تمامی نوسانات سیاسی،اجتماعی و اقتصادی روی این بازار موثر خواهند بوداز جمله تحریم ها تغییرات اجتماعی خاص و واردات و صادرات ، قیمت نفت ...

 

جائي كه غذا مي تواند درمان بيماري باشد نيازي به تجويز دارو نيست.

محمد بن زكرياي رازي

         

+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و نهم فروردین 1390ساعت 19:11  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

امار جمعیت محله های خلیل شهر89(رکاون.کلالک...)

آمار جمعيتي روستاهاي ركاوند – علمدارمحله – رباط – كلاك – خليل محله - كل جمعيت شهر 10232 نفر

ركاوند علمدارمحله   رباط كلاك
1703 نفر  1603نفر   1444نفر 1330نفر
جمع روستاهای 6080 نفر

خليل محله
گت زمين  ملامحله     كشيرخيل   عموزاد محله  ماليكلا كرماني محله
1218       833                779            571              502     249
حمع کل خلیل محله  4152 نفر
+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و سوم دی 1389ساعت 18:36  توسط امیر رنجبر رکاوندی  | 

ازمایش مخرب

آزمایشات مخرب:

     آزمایشاتی هستند که پس از انجام ، قطعه کارایی اولیه خود را از دست می دهد این روش ها اغلب رفتار مواد را تحت اعمال نیرو تا مرز شکست نشان می دهند.

انواع آزمایشات مخرب :

 1-تست کشش 2-تست سختی 3-تست ضربه 4- تست سلامت 5-تست خستگی 6-آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی 7-آزمایشات متالوگرافی

1-آزمایش کشش:

پس از آزمون سختی، آزمون کشش معمولی ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی معین ماده است. نمونه ای با شکل استاندارد در گیره های دستگاه قرار می گیرد و نیروی محوری توسط سیستم بارگذاری هیدرولیکی یا مکانیکی بر آن اعمال می شود. مقدار نیرو توسط عقربه صفحه مدرج یا به صور ت دیجیتال بر روی صفحه نمایشگر رایانه متصل به دستگاه کشش، نشان داده  می شود. در صورتی که سطح مقطع اولیه نمونه معلوم باشد، تنش حاصل از هر میزان نیرو را میتوان محاسبه کرد.

 

تغییر شکل یا کرنش را در یک طول معین که معمولاً 5 سانتی متر است توسط یک صفحه ی عقربه دار که کشیدگی سنج نام دارد، اندازه میگیرند. کرنش واحد را نیز میتوان از تقسیم تغییر طول اندازه گیری

شده بر طول اولیه نمونه به دست آورد. گاهی با استفاده از کرنش سنجهای برقی میتوان کرنش کل را اندازه گرفت.

 

خواص کششی

 

خواصی که طی آزمون کشش به دست می آیند، به ترتیب عبارتند از:                                       

حد تناسب : مشخص شده است که در بیشتر مواد ساختاری، بخش اول نمودار تنش-کرنش تقریباً به صورت خطی است که در شکل با OP نشان داده شده است. در این گستره تنش و کرنش باهم متناسب اند. با هر مقدار افزایش تنش، کرنش نیز به همان نسبت، افزایش می یابد. مقدار تنش در آخرین نقطه تناسب، P را حد تناسب می نامند.

حد کشسان : اگر بار کم اعمال شده بر نمونه ای را قطع کنیم، عقربه کشیدگی سنج به صفر باز خواهد گشت که نشان دهنده کشسان بودن کرنش در اثر آن میزان نیرو است. اگر با افزایش پیوسته و سپس قطع نیرو کشیدگی سنج را بررسی کنیم، در نهایت به نقطه ای می رسیم که دیگر عقربه کشیدگی سنج به صفر باز نخواهد گشت که نشان دهنده ایجاد تغییر شکل دائمی در ماده است. بنابراین حد کشسان را به صورت حداقل تنشی که طی آن اولین تغییر شکل پایدار روی می دهد، تعریف می کنیم. در اغلب مواد ساختاری، حد کشسان، عددی نزدیک به مقدار حد تناسب است.

نقطه تسلیم : با افزایش نیرو و گذشتن از حد کشسان تنش به حدی می رسد که ماده بدون افزایش نیرو به صورا پیوسته، شروع به تغییر شکل می کند. تنش در نقطه Y در شکل 5 را نقطه تسلیم می نامند. این پدیده فقط در بعضی از مواد داکتیل روی می دهد. در عمل ممکن است تنش به سرعت افت کند و در نتیجه ما نقطه تسلیم بالا و پایین خواهیم داشت. چون تعیین نقطه تسلیم نسبتاً ساده است و تغییر شکل دائمی حاصل نیز مقداری کم است، این نکته در طراحی اجزایی از ماشین آلات که با تغییر شکل دائم خراب می شوند بسیار مهم است. البته این مسأله فقط در مورد موادی صدق می کند که نقطه تسلیم مشخصی دارند.

 

استحکام تسلیم : بیشتر مواد غیر آهنی وفولادهای استحکام بالا، نقطه تسلیم مشخصی ندارند. برای این مواد حداکثر استحکام مفید، استحکام تسلیم آنها است. استحکام تسلیم ، تنشی است که ماده در آن تنش، حد مشخصی انحراف از رابطه خطی تنش کرنش پیدا می کند. این مقدارمعمولاً با روش کرنش قراردادی تعیین می شود.

 

استحکام نهایی : اگر نیروی وارد برنمونه آن قدر افزایش یابد که تنش و کرنش زیاد شوند، به نقطه M یا تنش حداکثر می رسیم، این مطلب در شکل 5 در قسمتی ازمنحنی XY مربوط به مادای داکتیل دیده می شود. استحکام نهایی  یا استحکام کششی، حداکثر تنشی است که قطعه آن را تحمل می کند و این تنش بر اساس سطح مقطع اولیه نمونه است. مواد ترد هنگام رسیدن به استحکام نهایی می شکنند در حالی که مواد داکتیل به افزایش طول ادامه می دهند.

 

 

استحکام شکست : در مواد داکتیل تا رسیدن به استحکام نهایی، تغییر شکل در سراسر طول نمونه یکنواخت است. در تنش حداکثر، تغییر شکل موضعی یا گلویی شدن در نمونه روی میدهد و با کاهش سطح مقطع، نیرو نیز افت میکند. تغییر طول در اثر گلویی شدن  غیریکنواخت است و سریعاً منجر به رسیدن به نقطه پارگی می شود. که استحکام شکست حاصل تقسیم نیروی شکست بر سطح مقطع اولیه است، استحکام شکست همیشه کمتر از استحکام نهایی است. در مواد ترد، استحکام نهایی و استحکام شکست، یکی است.                                                    

داکتیل بودن: داکتیل بودن مواد از میزان تغییر شکل ممکن تا حد شکست مشخص می شود. این کمیت در آزمون کشش با دو اندازه گیری به دست می آید.

 

ازدیاد طول:این مقدار با چسباندن قطعات نمونه بعد از آنکه شکست رخ داد و اندازه گیری فاصله بین نشانه های سنجه اولیه به دست می آید:

 

درصد ازدیاد طول=

 

که ، طول نهایی نمونه،  طول اولیه نمونه (که معمولاً 5 سانتی متر است).در بیان درصد ازدیاد طول، طول اولیه نمونه باید مشخص باشد، زیرا با تغییر این مقدار، درصد ازدیاد طول نیز تغییر می کند.

کاهش سطح مقطع : این کمیت نیز با اندازه گیری سطح مقطع حداقل نیمه های شکسته شده نمونه کششی و از رابطه زیر، به دست می آید:

 

 درصد کاهش سطح مقطع=

مدول کشسانی یا مدول یانگ : با توجه به قسمت خطی منحنی تنش-کرنش، شیب، ثابت و تا قبل از حد تناسب برابر نسبت تنش به کرنش است و مدول کشسانی یا مدول یانگ نام دارد.

مدول کشسانی که مشخص کننده سفتی یک ماده است، با واحد کیلوگرم بر میلی متر مربع یا نیوتن بر میلی متر مربع اندازه گیری می شود.

 گاهی اوقات هدف اصلی از انجام آزمایش کشش روی نمونه جوشکاری شده، مقایسه عملکرد ناحیه جوش نسبت به فلز پایه می باشد دو نمونه از تست کشش جوش در شکل روبرو نمایش داده شده است.

2-آزمایش سختی:

تعریف خاصیت سختی، به جز در رابطه با آزمون ویژه ای که برای تعیین مقدار آن به کار می رود، مشکل است. مقدار سختی را نمیتوان مانند استحکام کششی مستقیماً در طراحی به کار برد، زیرا مقدار سختی به تنهایی اهمیت ندارد.

سختی خاصیت اساسی ماده نیست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد. مقدار سختی به دست آمده در یک آزمون ویژه، فقط مقداری برای مقایسه مواد یا عملیات انجام شده است. طریقه آماده سازی نمونه و آزمون، معمولاً ساده است و نتایج را میتوان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کار برد. سختی سنجی، به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار میرود. عملیات گرمایی یا کار روی فلز، معمولاً به تغییر سختی منجر می شود. اگر طی فرآیند مشخصی روی یک ماده معین عملیاتی انجام شود که به سخت شدن ماده بیانجامد، سختی سنجی، وسیله سریع و ساده ای برای بازرسی و کنترل آن ماده و فرآیند است.

آزمونهای مختلف سختی سنجی، به سه دسته تقسیم می شوند.

ü   

 

 

سختی کشسان

ü    مقاومت در برابر برش یا سایش

ü    مقاومت در برابر فرو رفتن

 

سختی کشسان : این نوع سختی توسط یک اسکلروسکوپ اندازه گیری می شود. به این طریق که وزنه ای نوک الماسی در اثر وزن خود از ارتفاع معینی رها می شود و پس از برخورد به نمونه تا ارتفاع دیگری می جهد. دستگاه یک صفحه مدرج دارد که ارتفاع برگشت وزنه را به طور خودکار نشان می دهد. وقتی وزنه را به نقطه رهایش می بریم، مقدار معینی انرژی پتانسیل دارد. در هنگام رهاشدن، این انرژی به انرژی جنبشی تبدیل می شود تا وزنه به نمونه برخورد کند.در این لحظه مقداری از انرژی به صورت تغییر شکل نمونه جذب آن و بقیه صرف برگشت وزنه می شود. ارتفاع برگشت توسط عدیی در مقیاس دلخواه نشان داده می شود، به طوری که هر چه ارتفاع برگشت بیشتر باشد، عددی بزرگتر و قطعه سخت تر است.در این آزمون در واقع روشی برای اندازه گیری برجهندگی ماده، یعنی انرژی قابل جذب در گستره کشسان ماده است.

مقاومت در برابر برش یا سایش : در آزمون خراش، مقیاس شامل 10 ماده مختلف معدنی است که به ترتیب افزایش سختی مرتب شده اند و عبارتند از شماره 1، تالک، شماره 2، گچ و غیره تا شماره 10 الماس. اگر ماده نامعلومی توسط ماده شماره 6 خراشیده شود، ولی توسط شماره 5  خراشیده نشود سختی  آن بین 5 و 6 است. این آزمون در متالورژی رایج نیست، اما هنوز در کانی شناسی به کار میرود. وقتی سختی کانیها توسط روشهای دیگر سختی سنجی بررسی می شود، میتوان دریافت که در این بررسی مقادیر سختی بین 1 و 9 فشرده شده اند در حالی که فاصله زیادی از  لحاظ سختی بین 9 و 10 وجود دارد.

در آزمون سوهان، نمونه آزمون توسط سوهانی با سختی معین، سوهان زده می شود تا معلوم میشود تا معلوم شود سایش مشهودی صورت می گیرد. آزمونهای مقایسه ای توسط سوهان، به شکل، اندازه و سختی سوهان و نیز سرعت، فشار و زاویه سوهان زنی و همچنین ترکیب شیمیایی و عملیات گرمایی نمونه آزمون بستگی دارد. این آزمون عموماً در صنعت و برای قبول یا رد (ماده یا عملیات انجام شده) به کار میرود. در بسیاری از موارد، به ویژه در مورد فولادهای ابزار، وقتی فولاد به گونه مناسب عملیات گرمایی شود، چنان سخت می شود که هیچ سوهانی نمیتواند سطح نمونه را بساید. میتوان چرخه های عملیات کرمایی ای یافت که ماده را در مقابل سوهانکاری مقاوم کند. یک کنترلگر میتواند به سرعت با کشیدن سوهان روی سطح فلز، تعداد زیادی از قطعات عملیات گرمایی شده را بررسی و کیفیت عملیات را ارزیابی کند.

 

مقاومت در برابر فرورفتن : این آزمون غالباً با اثرگذاری بر نمونه ای انجام می شود که بر تکیه گاه صلبی قرار می گیرد؛ فرورونده نیز با شکل ثابت و مشخص، نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است. روشهای معمول آزمون سختی معمول آزمون سختی شامل سختی برینل (فرورونده ساچمه ای)، سختی راکول (فرورونده ساچمه ای و فرورونده الماسی)،ویکرز (فرورونده هرمی مربع القاعده) و روش نوپ.

 

 

3-آزمایش ضربه:

در انواع تست های ضربه از نمونه مخصوصی که یک شیار روی سطح آن ماشین کاری شده است استفاده می شودو نیرو به صورت ناگهانی وارد می شود.

با ید به خاطر داشت که دمای قطعه تاثیر به سزایی در آزمایش دارد بنابراین آزمایش در یک دمای معین انجام می شود.

اگر چه آزمایشات ضربه متنوعی وجود دارد ولی معمول ترین آنها تست چارپی میباشد.قطعه استانداردی که در این آزمایش استفاده می شود شمشی با 55میلیمتر طول و سطح مقطعی به ابعاد 10*10 میلیمتر می باشد روی یکی از سطوح بلند شیاری با عمق 2 میلیمتر با دقت ماشین کاری می شود به طوریکه در قسمت انتهایی شیار قوسی به شعاع 0.25 میلیمتر وجود دارد.

در این آزمایش مقدار انرژی لازم برای شکست اندازه گیری می شود هم چنین می توان با انجام آزمایش در دماهای مختلف دمای تبدیل شکست ترد به نرم را به دست آورد.

4-آزمایشات سلامت:

   این نوع آزمایشات به منظور تعیین سلامت فلز و عاری بودن آن از ناپیوستگی ها طراحی شده است که به منظور تایید صلاحیت جوشکار نیز به کار می رود.

  آزمایشات سلامت از نوع مخرب به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

الف)آزمایش خمش ب)آزمایش شکست شکاف دار ج)آزمایش شکست در جوش های نبشی

   الف)آزمایش خمش: به سه دسته تقسیم می شوند:خمش سطحی، خمش ریشه و خمش جانبی

نامگذاری نوع آزمایش بر مبنای قسمتی از جوش می باشد که تحت کشش قرار گرفته است

در این آزمایش قسمتی از جوش که باید تحت کشش قرار بگیرد رو به سمت پایین روی ماتریس قرار گرفته و سمبه تا جاییکه نمونه 180 درجه خم شود به آن نیرو وارد می کند

محدوده پذیرش در آزمایش خمش معمولا به سایز و یا تعداد ناپیوستگی های مشخص شده بروی سطح محدب بستگی دارد که در کدها و استانداردهای مختلف به طور دقیقی مطرح شده است.

  ب)آزمایش شکست شکاف دار:این آزمایش تقریبا به طور انحصاری در صنعت خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد.دراین آزمایش با شکستن نمونه از محل جوش در مورد سلامت آن قضاوت می شود بطوریکه سطح شکست می تواند به منظور حضور ناپیوستگی ها مورد ارزیابی قرار گیرد. گسترش شکست از طریق ایجاد شیار با اره از دو یا سه سطح نمونه ، در ناحیه جوش محدود می گردد.

پس از آماده سازی نمونه و شیارزنی آن با اره نونه توسط ماشین آزمایش کشش کشیده می شود. گاهی اوقات دو انتهای نمونه مهار شده و با چکش به مرکز آن ضربه وارد می شود و گاهی یک طرف نمونه مهار شده و طرف دیگر تحت ضربه قرار می گیرد  

 در این آزمایش نحوه شکستن نمونه اهمیتی ندارد زیرا هدف اصلی شکستن نمونه از محل جوش به منظور بررسی حضور یا عدم حضور عیوب در سطح مقطع جوش است.

  ج) آزمایش شکست در جوش های نبشی: پس از آماده سازی نمونه با اعمال ضربه شکست اتفاق می افتد و سطح شکست به منظور اطمینان از ذوب کامل ریشه اتصال،عدم وجود ذوب ناقص فلز پایه و عدم وجود حفرات گازی با سایز بزرگتر از32/3 اینچ بررسی می شود.

5-آزمایش خستگی:

 توسط این آزمایش استحکام خستگی یک فلز تعیین میگردد و نمونه تحت بارگذاری متناوب قرار می گیرد و آزمایش تحت تنش های مختلف انجام می شود تا نهایتا حداکثر تنشی که در مقادیر کمتر ازآن فلز عمر خستگی نامحدود دارد مشخص گردد.  در این روش آماده سازی سطح نمونه به دلیل جوانه زنی ترک خستگی از سطح نمونه، بسیار مهم است.

نحوه بارگذاری در این آزمایش ممکن است به صورت خمش مسطح ، خمش دورانی، پیچشی، کشش محوری، فشار محوری یا ترکیبی از این نیروها باشد.

6- آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی:

 سه روش متداول برای تعیین ترکیب فلز پایه یا فلز جوش  عبارتند از:

 الف)طیف سنجی ب) احتراق ج)آنالیز شیمیایی تر   

آزمایش خوردگی را نیز می توان در گروه آزمایش های شیمیایی تقسیم بندی نمود.

7-آزمایش متالوگرافی:

این آزمایش شامل نمونه برداری از یک فلز و پولیش کردن آن تا درجات بالا می باشد سپس با چشم غیر مسلح یا بزرگنمایی آن را مورد بررسی قرار می دهند.این آزمایش به دو گروه ماکرو ومیکرو تقسیم بندی می شوند.این دو گروه از دیدگاه مقدار بزرگنمایی دارند.آزمایشات ماکرو اغلب با بزرگنمایی های 10 برابر یا کمتر سروکار دارد در حالی که آزمایشات میکرو بزرگنمایی 100 یا بیشتر دارد.

خصوصیات متفاوتی از فلز در آزمایش ماکرو قابل دستیابی است. در یک نمونه ماکرو تهیه شده از مقطع جوش می توان خصوصیاتی از قبیل عمق ذوب، عمق نفوذ، گلویی موثر، سلامت جوش، شکل هندسی جوش و تعداد پاس ها را مورد ارزیابی قرار داد .

نمونه های میکرو نیز جهت تعیین خصوصیات مختلف فلز از جمله ریز ساختارهای اصلی، درصد ناخالصی ها، درصد عیوب میکروسکوپی و طبیعت ترک مورد استفاده قرار می گیرند

لينك
+ نوشته شده در  شنبه یازدهم دی 1389ساعت 19:1  توسط امیر رنجبر رکاوندی  |