دانشکده مهندسی مواد
بررسی تاثیر متغیرهای عملیات حرارتی بر ریزساختار و
مقاومت به سایش چدن نایهارد 4
پایاننامه برای اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته
مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی
اساتید راهنما:
دکتر مجید عباسی- دکتر محمود ربیعی
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
در این تحقیق اثر دما و زمان ناپایدارسازی آستنیت بر ریزساختار و مقاومت به سایش چدن نایهارد نوع 4 مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور پس از تهیه ذوب و ریختهگری، نمونهها در چهار دمای 750، 800، 850 و C°900 به مدت یک تا شش ساعت ناپایدار شده و سپس در شرایط یکسان در هوای ساکن محیط سرد شدند. مطالعات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری مجهز به سیستم آنالیزگر تصویری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و XRD انجام شد. همچنین ریزسختیسنجی و درشتسختیسنجی به روش ویکرز انجام شد. آزمون سایش به روش پین روی دیسک با استفاده از سنگ ساینده Al2O3در شرایط تنش آرام تحت نیروی N30 و سرعت خطی cm/s4 انجام شد. نمونههای سایش قبل از آزمون، تحت عملیات حرارتی برگشت در دمای C°300 به مدت 3 ساعت قرار گرفتند.
نتایج نشان داد که ریزساختار ریختگی چدن نایهارد با سختی 495 ویکرز شامل 67 درصد حجمی آستنیت باقیمانده، 13 درصد حجمی مارتنزیت و 20 درصد حجمی کاربیدهای یوتکتیک M7C3است. با انجام عملیات ناپایدارسازی، آستنیت باقیمانده به مارتنزیت و کاربیدهای ثانویه تبدیل میشود و سختی افزایش مییابد. تغییرات ناشی از این فرایند به شدت تابعی از دما و زمان ناپایداری است. با افزایش بیشتر دمای ناپایدارسازی، آستنیت کمتری به مارتنزیت تبدیل میشود. همچنین افزایش زمان سبب کاهش میزان آستنیت باقیمانده و افزایش کاربیدهای ثانویه میشود. مورفولوژی کاربیدهای ثانویه M3C با افزایش دما و زمان از لایهای یا تیغهای به کروی تبدیل میشوند. با توجه به نتایج آزمون سایش و مطالعات ریزساختاری، بهترین شرایط برای ناپایدارسازی آستنیت و بهبود مقاومت به سایش، دمای 800 الی C°850 به مدت 3 تا 4 ساعت است.
واژههای کلیدی:چدن نایهارد4، کاربید یوتکتیک، کاربید ثانویه، دما و زمان ناپایدارسازی آستنیت، مقاومت سایشی
فهرست مطالب
2-1- معرفی چدن های سفید مقاوم به سایش (چدن نایهارد) 5
2-3- کاربرد چدنهای نایهارد.. 7
2-4- چدنهای نایهارد و استانداردهای آن… 9
2-4-1- ترکیب شیمیایی و ریزساختار.. 9
2-6- ساختار متالورژیکی چدن نایهارد.. 25
2-6-1- فازهای مختلف موجود در چدن نایهارد.. 25
2-6-2- فازهای کاربیدی در چدن نایهارد.. 26
2-6-3- تاثیر شکل و اندازه کاربیدها در چدن نایهارد.. 31
2-6-4- ساختمان زمینه چدن نایهارد.. 31
2-10- عملیات ناپایدارسازی و تبدیل آستنیت در آن… 41
2-10-2- تبدیل مارتنزیتی در حین عملیات حرارتی ناپایدارسازی… 43
2-12- پارامترهای عملیات حرارتی…. 44
2-13- مقاومت به سایش چدنهای نایهارد.. 47
2-13-1- رابطه بین سختی و مقاومت به سایش……. 48
2-13-2- درصد کربن و ریزساختار.. 48
2-13-3- مورفولوژی، مقدار حجمی و اندازه کاربید یوتکتیک….. 50
2-13-5- اثر آستنیت باقیمانده. 50
2-13-6- روشهای آزمون سایش……. 51
2-14- خلاصه تحقیقات انجام شده در خصوص نایهارد 4.. 53
2-15- جمع بندی و هدف از تحقیق…. 54
3-1-2- تهیه مدل و قالبگیری… 57
3-1-4- ترکیب شیمایی چدن نایهارد4 ریخته شده. 58
3-1-5- عملیات حرارتی ناپایدارسازی… 59
3-1-6- مطالعات میکروسکوپی برای بررسی ریزساختار.. 59
3-1-7- آنالیز تفرق اشعه X (XRD) 60
4-1- بررسی ریزساختار و سختی چدن نایهارد در حالت ریختگی…. 63
4-2- اثر زمان ناپایدارسازی بر سختی…. 65
4-3- اثر زمان ناپایدارسازی در دماهای مختلف بر ریزساختار.. 68
4-4- اثر دمای ناپایدارسازی در زمان ثابت بر سختی…. 79
4-5- اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار در زمان ثابت….. 82
4-6- بررسی ریزساختار با میکروسکپالکترونی روبشی…. 85
4-7- اثر عملیات تمپر بر تغییرات سختی و ریزساختار.. 86
4-8- اثر عملیات ناپایدارسازی بر مقاومت به سایش چدن نایهارد.. 91
پیشنهادات برای تحقیقات بیشتر 99
چدنهای مقاوم به سایش بر مبنای ریزساختار و آلیاژهای آنها به پنج گروه عمده تقسیم میشود که در این میان چدن نایهارد4 چدنی با 6% نیکل، 9% کروم و 2% سیلیسیم با کربن یوتکتیک و ساختاری با کاربیدهای یوتکتیک M7C3 و زمینه عاری از پرلیت در حالت ریختگی و نیز بعد از عملیات حرارتی غالباً بصورت مارتنزیتی میباشد. این آلیاژها از طریق یک واکنش یوتکتیک که منجر به تشکیل آستنیت و کاربید یوتکتیک M7C3 شده، منجمد میشود.
چدن نایهارد4 از قدیمیترین گروه های چدنهای پر آلیاژ در صنعت بوده که بیش از 50 سال قدمت داشته و مواد بسیار مناسبی در آسیابهای سیمان محسوب میشوند. همچنین مصرف این نوع چدنها در تولید قطعاتی نظیر بوش ها، سیلندرها، بوش سیلندرها، کاسه چرخ و … می باشد.
در این چدن، نیکل عنصری است که مانع از تشکیل پرلیت از زمینه آستنیتی شده و باعث تشکیل یک ساختار سخت مارتنزیتی در حین سرد شدن در قالب میشود. کروم هم در تشکیل کاربیدهای یوتکتیک M7C3 و نیز بی اثر کردن اثر گرافیت زایی نیکل مورد استفاده قرار میگیرد.
مقاومت سایشی و خواص مکانیکی چدن نایهارد به نوع، مورفولوژی و توزیع کاربیدهای یوتکتیک و نیز ماهیت ساختار زمینه بستگی دارد. ترکیب شیمیایی، شرایط انجماد و نیز عملیات حرارتی بر این پارامترها تاثیر گذار خواهند بود.
مقاومت سایشی خوب چدنهای نایهارد به دلیل ریزساختار آنهاست که شامل کاربیدهای سخت یوتکتیک توزیع شده در زمینه مارتنزیتی، آستنیتی و رسوب کاربیدهای ثانویه میباشد. در مجموع ساختار زمینه میتواند هم روی مقاومت سایشی و هم مقاومت ضربه تاثیر گذار باشد.
ریزساختار آلیاژ یک نقش اساسی را در رفتار سایشی ایفا میکند. همانطور که بیان شد مقدار حجمی کاربیدها و نیز ساختار زمینه و توانایی آن برای تغییر فرم و کارسختی در حین سایش، بر مقاومت سایشی موثر میباشند. با مطالعات صورت گرفته، مشحص شد که ارتباط بسیار قوی بین پارامترهای ریزساختاری و مقاومت به سایش با شرایط عملیات حرارتی وجود دارد. لذا تعیین پارامترهای عملیات حرارتی برای بهبود مقاومت به سایش و خواص مکانیکی چدن نایهارد موثر میباشد..
ساختار بعد از عملیات حرارتی نقش عمدهای را بر خواص مکانیکی و متالورژیکی ایفا میکند که در نحوه کارکرد چدنهای نایهارد تاثیر به سزایی دارد. این چدن در حالت ریختگی شامل 50% آستنیت باقیمانده بوده و دارای سختی HB (500-400) بوده که با انجام سیکل عملیات حرارتی جهت تشکیل مارتنزیت مقدار سختی به HB (600-550) افزایش مییابد.
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید
[سه شنبه 1399-01-12] [ 03:11:00 ب.ظ ]
|