متالوگرافي

عنوان: چدن خاكستري كم كربن

چكيده: آزمايش و بررسي ساختار ميكروسكوپي چدن خاكستري كم كربن

مقدمه: چدن خاكستري از آلياژ آهن و كربن كه حدود 2% بيشتر باشد ويا سرعت سرد كردن پايين و يا سيليسيم كه باعث ناپايداري سمنتيت مي شود چدن خاكستري توليد خواهد شد.

حال اگر مقدار كربن آن كمتر از3 / 4% باشد چدن خاكستري كم كربن بدست مي‌آيد كه ريخته‌گري راحتري نسبت به فولادها دارد كه ممكن است داراي زمينه مزيت و پرليتي باشد.

روش آزمايش: در اولين مراحل بريدن نمونه از قطعه اصلي به وضوح و نرمي و خوشتراشي آن پي مي‌بريم بعد از بريدن، سوهان كاري آن نيز به راحتي انجام مي‌شود. اما سمباده كاري آن علي رقم نرمي بالاي آن با مشكل مواجه مي شد. به طوري كه با صرف كردن زمان حدود 3 / 1 بر سمابده كاري چدن‌هاي نظير قبل كمتر به صافي مسطح مي‌رسيديم.

همه از سوهان كاري و پوليش كاري (قبل از اچ كردن) نمونه را زير ميكروسكوپ مي‌گذاريم در اولين نگاه خطوط بيش از حد سمباده و دستگاه پوليش مانع از ديدن گرافيت هاي آن مي شد.

و سپس حدود پنج الي هفت ثانيه در محلول براي اچ كردن فرو مي‌برديم بعد از درآوردن از محلول و شستن قطعه آن را زير ميكروسكوپ گذاشتيم كه زمينه را مشاهده كرديم.

مقدمه

اهميت متالوگرافي

متالوگرافي در مفهوم كلي عبارت است از مطالعه ساختار دروني فلزات و آلياژها و رابطه اين ساختار با تركيب، نمونه توليد، و شرايط انجماد و خواص شيميايي و مكانيكي آنها مي‌باشد. يكي از آزمايشهاي مهم واحد كنترل كمي و كيفي خط توليد ريخته‌گري متالوگرافي است كه امروزه هم جنبه كنترل كيفي و هم جنبه تحقيقاتي به خود گرفته است.

اگر بخواهيم به اهميت اين آزمايشگاه بيشتر واقف گرديم لازم است اهداف مهم اين آزمايشگاه را به صورت خلاصه بيان و توجه كنيم.

1 ـ بررسي عيوب ميكروسكوپي و بعضي از عيوب ماكروسكوپي فلزات و آلياژهاي توليد شده از قبيل درشت دانگي و رشد و ناهمگوني فازهاي ناخواسته و عدم توزيع ـ يكنواخت دانه ها و فازها و….

2 ـ تشخيص، تقريبي تركيب شيميايي آلياژ از طريق بررسي ساختار دروني و استفاده از دياگرافم فازي آن آلياژ كه اين هدف بيشتر زماني لازم مي‌شود كه امكانات آزمايشگاه تجزيه فلزات در دسترسي نباشد.

3 ـ بيشتر از روش ماكروسكوپي استفاده مي‌شود و كمكي براي آزمايشگاه انجماد است و عبارتست از كنترل نحوه و نوع انجماد و رشد ماكروسكوپي دانه‌ها و رابطه با شرايط ريختگي آن آلياژ كه كنترل آن مي‌تواند در بهبود خواص مكانيكي و سلامتي قطعه ريختگي مؤثر باشد.

لازم به ذكر است كه بين اهداف گفته شده هدف اول بسيار مهمتر است و آن را به دو بخش اصلي تقسيم مي‌كنيم.

1 – جنبه تكنولوژيكي

2 ـ جنبه متالوژيكي

هدف از پوليش كردن و اچ كردن

شايد سئوالي پيش آيد كه پوليش و اچ كردن چيست؟

پوليش كردن عبارتست از سمباده كاري ريز كه تشكيل شده از سمباده‌هاي ضدآب كه از شماره‌هاي 1000 – 320 تشكيل شده و نصب شده روي فلز آلومينيومي كه در زير شيرآبي قرارگرفته و در حين سمباده‌كاري آب مدام روي آن ريخته مي‌شود.

اچ كردن يعني مرئي كردن ساختار بلورين فلز و ايجاد مغايرت بين سازنده‌هاي مختلف آن مي‌باشد. آچ كننده هامانند (اسيدهائي آلي و غيرآلي و پيكه‌اي و نيسال و…)

شرح آزمايش (نحوه انجام كار)

اولين كاري كه براي انجام الزامي است بريدن يك قطعه به ابعاد موردنياز از ميلگرد آج دار و ساده كه در اين كار 1 سانتيمتر مي‌باشد. پس از بريدن قطعه آن سوهان، نرده و سطح اين نمونه را گونيا مي‌كنيم. و با سوهانهاي خشن و نرم تمام سطح را مي‌زنيم تا هم به اندازه مناسبي برسد و هم سطح گونيا شود.

بعد از اتمام سوهانكاري به قسمت سمباده كاري يا پوليش زدن مي‌رسيم.

در اين قسمت نمونه را روي محلي كه در آن سمباده‌ها از نرم تا خشن روي سكو قرار گرفته‌اند مي‌گذاريم تا به ترتيب سمباده را شروع كنيم در ضمن در روي هر كدام (هر شماره) از سمباده‌هاي شيرهاي آبي تعبيه شده تا در حين كار آب روي نمونه سمباده ريخته و كار را بهتر و روانتر انجام دهيم. علت اينكه آب بايد روي نمونه مداوم باشد جلوگيري از مسردود شدن كاغذ سمباده يا جلوگيري از خط روي نمونه مي‌باشد.

روش كار به اين گونه است كه ابتدا از سمباده هاي خشن استفاده كرده و به ترتيب شماره به طرف نرم آن مي رويم تا خشهاي افتاده روي نمونه را حذف كرده و تا انجام اين كار از سمباده‌ها استفاده مي‌كنيم.

بعد از اتمام كار و اطمينان از عاري بودن خش نوبت به دستگاه پوليش مي‌رسد دستگاههاي كه در آن صفحه وجود دارد كه آن توسط نيروي اتروموتوري مي‌چرخد و روي اين صفحه پارچه‌اي نصب شده نام اين پارچه ماهوت مي‌باشد و طرز كار اين است كه هنگام چرخش صفحه نمونه را روي آن قرار داده تا اگر خشي روي قطعه بود برطرف شود و علت آن سايش بين الياف پارچه ماهوت و سطح قطعه باعث برطرف شدن خشها مي‌شود.

برا ياينكه اين كار سريعتر وب هتر انجام شود اكسيدآلومينيوم را به همراه آب مخلوط كرده كه رنگ آن سفيد مي‌شود و هنگام چرخش صفحه و قرار گرفتن نمونه روي آن اين محلول روي آن ريخته شده و برخورد دانه‌هاي اكسيد آلومينيوم با سطح نمونه باعث از بين رفتن خشهاي روي قطعه مي شود. بعد از شستن خشك كردن سطح نمونه آن را براي اچ كردن آماده مي‌كنيم.

محلول اچ براي هر قطعه متغير است و براي قطعه كاسه فولاد مي‌باشد اسيدنيتريك و الكل مي‌باشد.

براي انجام كار بايد نمونه را در داخل محلول اچ گذاشته و قرار مي دهيم البته زمان قرار دادن در داخل محلول به عواملي مانند جنس فلز و ساختمان و سختي آب بستگي دارد و مي تواند از 1 تا 5 ثانيه متغير باشد و بعد از گذاشتن قطعه در داخل محلول اچ و زمان موردنظر آن را سريعاً برداشته و مي‌شوئيم و بعد سطح آن را با الكل تميز مي كنيم و سپس خشك مي‌كنيم.

حال نمونه يا قطعه‌ها براي مشاهده كردن از ميكروسكوپ آماده است تا بررسي روي ساختار اين فولاد را انجام دهيم بعد از نگاه كردن با ميكروسكوپ نتيحه گرفتيم كه اين فولاد كم كربن هيپبويوتكتوئيدي به شكل زير مي باشد و نتيجه آن به صورت زير است:

نتيجه آزمايش:

نتيجه اينكه اين فولاد، هيپريوتكتوئيدي مي باشد و باتوجه به ساختار دروني يعني زمينه فريت و دانه‌هاي درشت پرليت مي فهميم كه داراي 4/0% كربن مي‌باشد و 5% فريت و 5% پرليت پس نتيجه مي گيرمي هر چه پرليت در ساختار فلز بيشتر باشد درصد كربن نيز بيشتر مي‌باشد و هر چه مقدار و درصد كربن كمتر مقدار فريت بيشتر مي‌شود و تيره بودن سطح در زير ميكروسكوپ دليل بر اين ادعا مي‌باشد.

چدن خاكستري

بخش عظيمي از چدن ريختگي از چدن خاكستري هستند كه معمولاً تحت عنوان چدن ريختگي ناميده مي‌شوند. البته عنوان مذكور براي تعريف چدن خاكستري به طور نامناسبي به كار مي رود در حاليكه نام چدن خاسكتري بدان جهت انتخاب شده است كه رنگ مقطع شكست خاكستري است. خاكستري بودن رنگ سطح مقطع شكسته شده اين آلياژ ناشي از وجود ورقه‌هاي نازك گرافيت در چدن خاكستري است. هنگامي كه تركيب شيميايي چدن مذاب و سرعت سرد كردن آن مناسب باشد در خلال انجماد كربن مزبور در چدن جدا مي شود و ورقه‌هايي از گرافيت تشكيل مي‌گردد. دانه‌هاي اين گرافيت ها به داخل مذاب رشد مي كند و به همين جهت براي تشكيل ورقه‌هاي آزادي عمل دارند.

وجود گرافيت ورقه‌اي سبب مي‌شود كه چدن خاكستري داراي خصوصيات بي‌نظيري باشد منجمله داشتن قابليت ماشين كاري خوب در شرايطي كه ميزان سختي نيز در حدي است كه مقاومت در برابر سايش عالي است توانايي مقاومت در برابر سوختن در مراحل آخر از بين رفتن مواد روغن كاري خوب است و همچنين خاصيت الاستيكي غيرعادي كه باعث مي‌شود قابليت ارتعاش داشته باشد.

چندين فاكتور مختلف بر روي جوانه زني و رشد ورقه‌هاي گرافيت تأثير مي‌گذارند بطوريكه اين ورقه‌هاي گرافيت مي توانند به شكلها و فرمهاي مختلفي ظاهر شوند.

مقدار گرافيت موجود در چدن اندازه و نحوه توزيع آن نيز بر روي خواص چدن بر روي آنها مؤثر است، مشخص نمودن خواص مطلوب ارجعيت دارد.

نوعي ساختار زمينه در چدنهاي با گرافيت ورقه‌اي تأثير كمتري در استحكام اين چدنها نسبت به شكل، اندازه و توزيع گرافيت‌ها دارد. در صورتي كه نوع ساختار زمينه عامل مهمي در تعيين سختي و قابليت ماشينكاري در اين چدنها است.

گروه ديگري از چدنها كه داراي اهميت زيادي درمواد مهندسي هستند، چدنهاي با گرافيت كروي يا چدن هاي نشكن هستند كه شكل گرافيت ها در شرايط ريختگي اين نوع چدنها به صورت كروي بوده و داراي استحكام و ازدياد طول نسبي مناسبي هستند. ساختار زمينه در اين نوع چدن ها تأثير زيادي در استحكام آنها دارد.

كم تر بودن مقدار سيليسيم در چدن ها يا زيادتر بودن برخي عناصر آلياژي از قبيل كرم و مجموعه عوامل كه از تجزيه كربن جلوگيري كند. موجب مي‌شود كه دسته سومي از چدنها تحت عنوان چدنهاي سفيد يا سختي زياد، قابليت ماشينكار كم و مقابله شكست سفيد توليد شود.

چدن هاي چكش خوار گروه ديگري از چدنها، ابتدا قطعات را به صورت چدن سفيد ريخته گري سپس با استفاده از يك سيكل عمليات حرارتي مناسب كاربيدها را تجزيه كه گرافيت به شكل خاصي رسوب پيدا مي كند.

در اين حال شكل گرافيت ها نسبت به نوع چدن چكش خوار تغيير مي كند، بدين معني كه حدود تغييرات آنها را از گرافيت هايي كوت شده و به هم فشرده شروع به گرافيت هايي كاملا كروي شكل ختم مي گردد و به همين تركيب فاز زمينه در اين نوع چدن ها از ساختار فريتي شروع و به يك ساختار پرليتي ختم مي شود.

در ساختار ميكروسكوپي چدنها،‌ فازها و تركيباتي مانند فريت، پرليت يا فازهاي تغيير حالت يافته ديگر كه زمينه نمونه را تشكيل مي دهند.

اطراف گرافيت ها يا كار بيدهاي يوتكتيكي را احاطه مي كنند. چنين اجزاء يوتكنيكي آلياژ بين انجماد به صورت دانه اي يا به شكل سلولي منجمد مي شوند.

چدنهاي خاكستري

وسايل مورد نياز: يك قطعه چدني خاكستري، انواع سمبادهاي مورد نياز به پوليش – محلول اچ

هدف آزمايش: بررسي ريز ساختار چدنهاي خاكستري قبل و بعد از اچ كردن.

تئوري آزمايش:‌ابتدا كه تكه چدن خاكستري را توسط سوهان به صورت گونيايي در آورده و سپس توسط سمباده ها سطح آن را صيقل داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري آن را پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده و بعد از سمباده كاري ده دقيقه آن را برداشته و توسط آب شسته و در زير ميكروسكوپ قرار مي دهيم كه فازهاي البته قبل از اچ كردن در زير ميكروسكوپ در زمينه به جز گرافيت هاي ورقه ات هيچ گونه جزئيات ديگري قابل رؤيت نبود.

ولي پس از اتمام مرحله اچ كردن مشاهده مي گردد كه حاوي گرافيت هاي ورقه اي با زمينه اي كاملا پرليتي و فسفيد يوتكتيكي است و ساختار دندريتي مربوط به آستينت هاي اوليه به طور كاملا ضعيفي در آن ديده مي شود

بحث و بررسي در مورد چدنهاي خاكستري:

ساختار دندريت اوليه در چدنهاي خاكستري:

با انجام عمليات پوليش اچ وآزمايش هاي ميكروسكوپي يا ميكروسكوپ عادي نمي توان شكل دندريت اوليه در چدنهاي خاكستري قبل از يوتكتيكي را مشاهده كرد.

اما در صورتي كه نمونه اي از چدن اخير با دقت و ظرافت زيادي سمباده و پوليش گردد با استفاده از يك منبع نوري و كاهش نورهاي اضافي و نيز قرار دادن نمونه به طور مناسب ، ساختار مزبور به روشني قابل رؤيت مي گردد.

دندريت هاي اوليه در سطح مقطع نمونه هايي از يك چدن خاكستري قبل از يوتكتيكي در شكلها نشان داده شده است.

نمونه ها با استفاده از سمباده هاي نرمي كه بر روي ديسك هاي گردان قرار دارند تهيه و آماده سپس توسط نور مايل و با تنظيم جهت نمونه و جهت نور به منظور ايجاد حداكثر تباين نوري مورد مطالعه قرار مي گيرند.

اول جزاير ظريفي از دندريت ها با ساختار شعاعي و دوم دندريت هايي درشت تر و بدون جهت در نمونه اي كه با سرعت آرامتري مشاهده مي گردد.

تغيير كربن معادل در چدنهاي خاكستري: ( بحث و بررسي)

مقدار گرافيت هاي ورقه اي مهم ترين عاملي است كه برروي استحكام و خواص ديگر چدن خاكستري تاثير مي گذارد و تغيير در آنها علت اصلي تغيير استحكام چدن هاست.

ساختار زمينه در صورتي پرليتي كامل است كه مقدار سيليسم كمتر يا مقدار منگنز زيادتر باشد و به همين ترتيب بر اثر وجود مقادير بسيار كم و جزئي از عناصر پايدار كننده پرليت از قبيل آرسنيك، كرم، مس، نيكل و قلع در مواد اوليه يا قراضه‌هاي برگشتي مي‌توان زمينه‌اي كاملاً پرليتي بدست آورد.

درمورد چدنهايي كه داراي استحكام كمتري هستند، ساختار زمينه داراي اهميت كمتري نسبت به نوع گرافيت ها در چدن است، در صورتي كه در چدنها با استحكام و مقاومت زياد نوع ساختار زمينه اهميت زيادي دارد به طوري كه در چنين مواردي سعي مي شود تا ساختارهايي كاملاً پوليتي و يا بينايتي توليد گردد.

نتيجه كار

چدن‌ها Castiron

چدنها آلياژهاي آهن و كربن هستند كه حاوي تعداد ديگري عناصر آلياژي مانند سيليسيم، منگنز، گوگرد و فسفر هستند.

تركيب يوتكتيكي چدنها شامل گرافيت (يا كاربيد آهن) و آستنيت است كه در ادامه سرد شدن فاز آستنيت به فازهاي ديگر تبديل مي‌شود و به همين ترتيب عوامل مهم ديگري كه خواص چدنهاي ريختگي به توسط انها تعيين مي‌گردد مقدار، اندازه شكل و توزيع گرافيت‌ها است يا به عبارت ديگر كنترل عوامل نام برده مهمترين اصل در توليد چدنها است.

تغيير عواملي از قبيل شيميايي، نحوه جوانه زني، سرعت انجماد در چدن‌ها و نيز تأثير برخي عناصر آلياژي در مقادير بحراني باعث تغيير زيادي در نوع، شكل، اندازه و توزيع گرافيت‌ها مي‌گردد.

استحكام در چدنهاي خاكستري باسنيت گرافيت‌هاي نرم و ضعيف‌تر متناسب است يا به عبارت ديگر، استحكام در اين نوع چدنها به نزديكتر بودن درصد كربن چون به تركيب يوتكتيكي بستگي دارد كه با استفاده از رابطه كربن معادل مقدار آن از رابطه زير به دست مي‌آيد:

CE=(% +1/3 Csi%+D%)

در صورتي كه ميزان كربن معادل برابر 3 / 4% باشد ساختار يوتكتيكي تمام سطح مقطع را اشغال مي كند و اگر مقدار آن كمتر از 3 / 4% باشد چدن مزبور ساختاري قبل از يوتكتيكي داشته و حاوي ساختار يوتكتيكي، گرافيت و آهن مي‌گردد و به همين ترتيب، در چدنهاي بعد از يوتكتيكي گرافيت‌هاي ورقه‌اي بزرگ باعث نرم و ضعيف‌تر شدن چدن مي‌گردند.

چدن نشكن

چدن داكتيل به نامهاي چدن كروي. چدن با گرافيت كروي و چدن SG نيز خوانده مي‌شوند. چدن داكتيل باتوجه به ميزان كربن وسيليسيم محتوي از خانواده چدن خاكستري است و از نظر تجهيزات ذوب دماي نگهداري ذوب و متالورژي عمومي نيز اين دو چون خيلي به هم شبيه هستند.

تفاوت اساسي مابين چدن داكتيل و چدن خاكستري اين است كه گرافيت چدن داكتيل در خلال انجماد به صورت كره‌هايي آزاد و تشكيل مي‌گردد در حاليكه گرافيت چدن خاكستري به صورت ورقه آزاد مي‌شود. آزاد شدن گرافيت به شكل كروي در چدن داكتيل ناشي از اثر وجود چند صدم درصد فلز منيزيم در مذاب است. از انجا كه وجود مقدار جزئي از عناصري مثل گوگرد. سرب ـ تيتانيم و آلومينيوم مي‌تواند در عمليات كروي كردن گرافيت تأثير گذاشته وياحتي از آن جلوگيري نمايد، لازم است چدن مذاب براي تهيه چدن داكتيل در مقايسه با مذابي كه براي چدن خاكستري بكار مي‌رود. از نظر عدم وجود ناخالصي‌ها وضعيت بهتري داشته باشد.

افزودن مقدار كمي سديم به همراه منيزيم به مذاب باعث مي‌شود كه اثر ناخالصي‌ها كه مانع از تشكيل گرافيت كروي مي‌گردند به حداقل برسد و بنابراين شرايط لازم فراهم مي‌شود تا چدن را از مواد خام نسبتاً ارزان توليد نمود.

اگر در چدن اوليه گوگرد وجود داشته باشد سولفور منيزيم تشكيل مي‌گردد و باعث مي‌شود مقداري از منيزيم تحليل رفته و غيرقابل استفاده گردد و سولفور منيزيم هم تفاله ايجاد كند.

بنابراين پائين بودن ميزان گوگرد در شمش اوليه و يا آهن خام مورد استفاده از اهميت خاصي برخوردار است.

البته از آنجايي كه قابليت انعطاف خوب يكي از خواص مهم چدن داكتيل است ميزان عناصر پايدار كنترل كاربيد و پرليت مثلاً عناصري چون كرم، واناديم، منگنز و قلع و فسفر نيز بايد پائين باشد. ميزان فسفر در چدن نبايد از 06/0 درصد بيشتر باشد. خصوصاً اگر لازم است چدن داكتيل توليدي از مقاومت خوبي در برابر ضربه در دماي پائين برخوردار باشد.

چدن داكتيل

وسايل مورد نياز:

يك قطعه چدن داكتيل، انواع سمباده‌هاي موردنياز، پوليش، محلول اچ

هدف آزمايش: بررسي ريزساختار چدن داكتيل

تئوري آزمايش:

ابتدا يك تكه چدن داكتيل را توسط سوهان به صورت گونيايي درآورده و سپس توسط سمباده هاي مورد نياز سطح آن را صيقل داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري آن را پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده و بعد از حدود 15 دقيقه آن را برداشته و توسط آب شسته و در زير ميكروسكوپ قرار داده كه فازهاي زير در آن مشاهده گرديد:

قطعه هايي كه از جنس چدن نشكن هستند داراي گرافيت‌هاي كاملاً كروي هستند.

ساختار ميكروسكوپي اين قطعه‌ها پس از ريخته‌گري شامل كاربيدهاي ظريف و مقدار كمي گرافيت‌هاي كروي در قسمتهاي خارجي است.

ساختار زمينه قبل از عمليات حرارتي به صورت كاملاً پرليتي است در صورتي كه پس از يك عمليات حرارتي كوتاه و شبيه به آنچه كه در مورد قطعه هاي چدن خاكستري به عمل آمد ساختار ميكروسكوپي شامل گرافيت‌هاي كروي در زمينه اي فريتي است.

(شكل هاي 191 و 192 و 193)

بحث و بررسي«چدن داكتيل»

ساختار گرافيت‌هاي كروي در يك چدن ريخته‌گري شده در قالب ماسه‌‌اي مشاهده مي شود. اگر ميزان منيزيم لازم براي كروي كردن گرافيت‌ها كم باشد در اين صورت گرافيت ها به شكل فشرده يا شبه ورقه اي به دست خواهند آمدكه در اين حالت چدن داراي استحكام و قابليت انعطاف كمتري نسبت به چدن با گرافيت كروي مي‌گردد و بالاخره اگر مقدار منيزيم بسيار كمتر باشد در اين صورت چدن با گرافيت ورقه‌اي به دست خواهد آمد. بايد توجه داشت كه برخي موارد به عللي خاص عملاً سعي مي‌گردد كه گرافيت ها در چدن به شكل فشرده يا شبه ورقه اي ايجاد گردند.

اندازه گرافيت كروي كه بر روي خواص مكانيكي تأثير مي گذارد تحت تأثير دو متغير اصلي زير است:

الف ـ سرعت سرد شدن: مقطعات ريخته گري شده كه داراي مقاطع نازكي هستند با سرعت زيادتري سرد مي گردند و در نتيجه، اندازه گرافيت هاي كروي كوچكتر شده و تعداد آنها در سطح مقطع افزايش پيدا مي كند.

ب ـ تلقيح سيليسيم:

با تلقيح سيليسيم تعداد گرافيت‌هاي كروي افزايش پيدا كرده و تمايل به ايجاد كاربيد در مقاطع نازك تر قطعه كاهش مي‌يابد. به همين ترتيب با افزايش مقدار عامل چوانه زا تعداد گرافيت‌هاي كروي نيز افزايش پيدا مي كند.

چدن سفيد

تمام كربن يوتكتيكي در چدنهاي غيرآلياژي قطعاتي كه در حين انجماد در قالبهاي ماسه‌اي داراي ضخامت هاي نازك و متوسطي بوده و حاوي مقدار سيليسيم كمتري باشد.

بدون استفاده از تلقيح مواد جوانه زا به كاربيد آهن تبديل مي‌گردند. چنين چدنهايي داراي مقاطع شكست سفيد بوده و به چدنهاي سفيد موسوم هستند.

اين نوع چدنها به صورت غيرآلياژي و نيز همراه با مقادير قابل توجهي از عناصر كاربيدزا مانند كرم يا واناديم مورد استفاده قرار مي گيرند. مقاومت در مقابل وسايش چدنهاي سفيد دليل اصلي استفاده از اين چدنها در صنعت محسوب مي‌گردد. چدنهاي ماليبل نيز جزو همين گروه چدن‌ها هستند.

سفيد شدن چدن به دليل نفوذ تلور

در مواردي كه به منظور مرغوبيت سطح قطعات چدن خاكستري از مواد پوشش دهنده قالب‌ها كه حاوي تلور يا بيسموت است استفاده مي شود، قشر نازكي در سطح قطعه تبديل به چدن سفيد خواهد شد.

چدن سفيد

وسايل مورد نياز:

يك قطعه چدن سفيد ـ انواع سمباده‌ها و محلول اچ و پوليش

هدف آزمايش: بررسي ريزساختار چدنهاي سفيد قبل و بعد از اچ كردن

تئوري آزمايش:

ابتدا يك تكه چدن سفيد را توسط سوهان به صورت گونيايي درآورده و سپس توسط سمباده هاي لازم سطح آن را صيقل داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري آن را پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده.

و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري آنرا پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده

و بعد از حدود ده دقيقه آن را برداشته و توسط آب تميز شسته و در زير ميكروسكوپ قرار مي‌دهيم كه فازهاي زير ظاهر مي شود: اين چدن پركربن داراي ساختار يوتكتيكي د بوريت شامل كاربيد آهن در زمينه‌اي از پرليت است.(شكل136)

به همين ترتيب در شكل يك چدن سفيد كم كربن كه در ساخت و توليد چدن ماليبل مغز سياه استفاده مي شود و حاوي كاربيدهاي صفحه‌اي در زمينه اي از پرليت و نيز مقاديري كاربيدهاي سوزني شكل پيش از يوتكتيكي است مشاهده مي‌گردد. (شكل 137)

بحث و بررسي در مورد چدنهاي سفيد

ساختار ماكروسكوپي چدن سفيد

با استفاده از تابانيدن نور مناسب به سطح پوليش و اچ شده از يك نمونه چدن سفيد مي‌توان ساختار ماكروسكوپي آستينت‌هاي دندريتي اوليه و يوتكتيك آهن ـ كاربيد را از يكديگر تشخيص داده در شكلهاي ساختار دندريتي با تاباندن عمودي نور به سطح مقطع ظاهر گرديده به طوري كه درشكل 142 ساختار درشت از دندريتها در مقطع عرض يك نمونه ميله‌اي به قطر 15 ميليمتر كه در قالب ماسه اي ريخته گري گرديده است مشاهده مي شود. هم چنين در صورت استفاده از پور كبالت به منظور ريز كردن دانه ها قبل از ريخته گري ساختار ظريف تري از دندريت‌ها بدست مي‌آيد(شكل 143).

بر اثر تاباندن نور به طور مايل دندريت ها به وضوح قابل رؤيت نخواهند بود اما ممكن است دانه بندي ساختار يوتكتيك مشابه شكل درشت يا شبيه شكل به صورت ريز با نشانه‌هايي از دندريت‌هاي اوليه مشاهده گردد.

اندازه دانه يوتكتيكي در چدنهاي سفيد غيرآلياژي معمولاص تابع عوامل عادي ريخته‌گري نبوده و متغير است.

بررسي ساختار چدن سفيد

مقدمه:

چدن سفيد آلياژ از آهن و كربن به ميزان بيش از 7/1 % كربن در سيستم نيمه پايدار مي باشد. كه يا به علت وجود عناصر آلياژي (كرم، وانديم، گوگرد، موليبدن) و يا عسرت سرد كردن بالا به چدن سفيد تبديل مي‌شود و نام چدن سفيد از سطح مقطع آن كه به صورت سفيدو بلورين است گرفته شده است.

رنگ به سطح سفيد شكست به علت عدم وجود گرافيت از زمينه است. تفاوت چدن با چدنهاي خاكستري در اين است كه در چدنهاي سفيد گرافيت آزاد بندرت وجود دارد و كربن بصورت فاز سمنتيت Fe3C وجود دارد كه به دليل وجود همين فاز چدن فوق العاده سخت و شكننده است و چدن سفيد به سه گروه «پيوتكتيك، هيپويوتكتيك و هيپريوتكتيك» تقسيم بندي مي‌شود.

روش آزمايش

ابتدا قطعه موردنظر را از قطعه اصلي جدا مي‌كنيم در اين آزمايش به دليل كوچك بودن سطح مقعط و سخت و شكننده بوده و آنرا مي‌شكنيم. و بوسيله سوهان شروع به سوهان كاري مي كنيم. در اولين لحظات سوهان كشي به سختي فوق العاده بالاي چدن سفيد پي مي بريم كه گوئي از جنس فولاد سوهاني نيز سخت‌تر است پس از ساعتي سوهان كردن بالاخره سطح قطعه صاف مي‌گردد و آنرا توسط سمباده و پوليش به حالت آئينه‌اي نزديك مي‌كنيم بعد آنرا به مدت سه دقيقه در محلول اچ قرار مي‌دهيم (زمان زياد اچ كردن بدليل بالا بودن سختي زمينه چدن سفيد است).

آنرا زير ميكروسكوپ بررسي مي‌كنيم در روي سطح قطعه نقاط تيره و تيغه‌هاي سفيد رنگ ديده مي شود. (شكل 1)

تيغه‌هاي سفيد فاز سمنتيت را تشكيل مي‌دهند كه بسيار سخت است و مقاومت به سايش بالائي دارند(سختي 700 برنيل) و فاز سياه كه بصورت لكه‌هاي تيره ديده مي‌شوند همان پرليت است.

چدن ماليبل

اصولاً چدنهاي ماليبل چدنهاي قبل از يوتكتيكي كم آلياژي يا غير آلياژي هستند كه به منظور ايجاد گرافيت هاي كروي فشرده درد آن و نيز دسترسي به مجموعه اي از استحكام و نرمي تحت عمليات حرارتي و قابكاري قرار مي‌گيرند.

قطعات چدن ماليبل ابتدا به صورت چدن سفيد ريخته گري مي‌شوند بدين معني كه تمام كربن در اين چدن در شرايط سياه تاب به شكل تركيبي بوده سپس در مرحله عمليات حرارتي با حرارت دادن تا منطقه آستينتي و نگهدراي قطعه به مدت كافي در اين درجه حرارت، كاريود آهن در آن تجزيه گرديده و چدن ماليبل بدست مي آيد. حرارت دادن قطعات تا منطقه آستينتي باعث تجمع كربن در مناطق مختلف گرديده و پس از مدت زمان معين كربن برفكي در زمينه‌اي آستيشي تشكيل مي شود وبالاخره ادامه تابكاري و استفاده از يك عمليات حرارتي مناسب و همچنين سرعت سرد كردن مي‌توان ساختار زمينه چدن را از فريتي كامل تا يك ساختار پوليتي تغيير داد.

چدن ماليبل با زمينه پرليتي

چدن ماليبل پرليتي شامل كربن‌هاي برفكي در زمينه‌هاي از پرليت و رقه اي يا پرليت كروي است كه داراي استحكام و قابليت انعطاف بيشتري از چدنهاي ماليبل فريتي است.

انواع مختلف چدنهاي ماليبل با زمينه پرليتي را مي‌توان توسط يكي از روشهاي زير توليد كرد:

الف ـ آستنيته كردن، كونچ و بازيخت كردن يك چدن ماليبل فريتي.

ب ـ كونچ در هوا, بازيخت كردن پس از اتمام قابكاري مرحله اول

ج ـ كونچ در يك مايع، بازپخت كردن پس از اتمام تابكاري مرحله اول

د ـ مونچ در هوا، حرارت مجدد، كوئينچ در يك مايع پس از اتمام قابكاري مرحله اول

چدن ماليبل

وسايل مورد نياز : يك قطعه چدن ماليبل، انواع سمباده‌هاي موردنياز، پوليش، محلول اچ

هدف آزمايش: بررسي زيرساختار چدن ماليبل

تئوري آزمايش: ابتدا يك تكه چدن ماليبل را توسط سوهان به صورت گونيايي درآورده و سپس توسط سمباده‌هاي موردنياز سطح آن را صيقل داده و بعد از اتمام مراحل سمباده كاري آن را پوليش كرده و سپس در محلول اچ قرار داده و بعد از حدود ده دقيقه آن را برداشته و توسط آب شسته و در زير ميكروسكوپ قرار داده كه فازهاي زير در آن مشاهده گرديد:

ساختار چدن ماليبل در شرايط سياه قاب شامل كاربيدهاي يوتكتيكي در زمينه اي از پوليت است(شكل 150)

شكل ساختار ميكروسكوپي چدني را كه قبل از كامل شدن مرحله اول عمليات حرارتي به طور آرام سرد شده است نشان مي‌دهد. اين چدن حاوي ذرات گرافيك و مقاديري از كاربيدهاي حل شده در زمينه اي از پوليت است. اين شكل روند ايجاد كربن برفكي را به وضوح نشان مي‌دهد. اين چدن حاوي ذرات گرافيت و مقاديري از كاربيدهاي حل شده در زمينه اي از پرليت است. اين شكل روند ايجاد كربن برفكي را به وضوح نشان مي‌دهد.(شكل 151)

بحث و بررسي (چدن ماليبل)

عمليات حرارتي چدن ماليبل مغز سفيد پس از ريخته گري

حرارت دادن مجدد چدن هاي ماليبل مغز سفيد آنيل شده تا درجه حرارت 870 – 820 درجه سانتيگراد و كوئينچ كردن آنها درهوا يا در يك مايع و بالاخره بازپخت كردن آنها باعث بهبود خواص مكانيكي و زيادتر شدن چغرمگي و قابليت چكش خواري و چدنهاي ماليبل موردنظر گردد. عمليات حرارتي بعدي كه در اين چدن انجام مي گيرد، كاملاً مشابه عمليات حرارتي است كه در مورد چدنهاي ماليبل مغز سياه پرليتي در يك اتمسفر خنثي مورد استفاده قرار مي گيرد و در اين حال،اختلاف غلظت كربن در ضخامت قطعه كاهش پيدا كرده و در قسمتهاي مركزي فاز فريت از بين مي رود.

شكلهاي نشان دهنده ساختارهاي ميكروسكوپي يك چدن ماليبل مغز سفيد قابكاري شده با مقدار گوگرد متناسب قبل و بعد از گرم كردن مجدد است كه پس از كونچ كردن در هوا بازپخت گرديده است.

در قسمت كناري نمونه‌ها در شكلهاي به ترتيب تغيير يك ساختار فريتي به يك ساختار پوليتي كاملاً كروي مشاهده مي‌شود. و در قسمت مركزي نمونه ها در شكلهاي چگونگي تغيير از يك ساختار حاوي كربن‌هاي برفكي شكل در زمينه‌اي با 20 درصد فريت و 80 درصد پولي به يك ساختار با كربن‌هاي برفكي شكل مشابه و با ساختار پوليتي كاملاً كروي مشاهده مي گردد. (شكل )

در شكلهاي چگونگي ايجاد يك زمينه يكنواخت در قسمت لبه و مركز قطعات توسط عمليات را نشان داده شده است.

فولادها

مقدمه:

بر مبناي يك تعريف قديمي‌فولادها، آلياژهايي از آهن و كربن مي‌باشند كه مقدار كربن در آنها تا حدود 7/1% متغير بوده و در آنها عناصر را نظير، منگنز، سيليسيم در مقادير كمتر از 1% و فسفر و گوگرد در مقادير جزئي و همچنين عناصري نظير كرم، نيكل و موليبدن به عنوان عناصر آلياژي وجود دارند.

داشتن استحكام بالا و قابليت انعطاف پذيري خوب فولادها را از ديگر آلياژها و مواد غيرفلزي متمايز مي‌سازد و فولادها در مقابل اعمال كنش هاي متغير و نيز ضربه‌ايي بسيار مقاوم است. استحكام كششي آنها از 400 تا 2000 تغيير مي‌كند.

مقدمه

فولادهاي ساده كربني به فولادهايي گفته مي‌شود كه درصد آلياژي آنها بسيار جزئي مي‌باشد.

اين گونه فولادها بيشترين ميزان مصرف را در انواع فولادها دارا مي‌باشند. اين دسته از فولادها به سه دسته تقسيم مي‌شوند كه در برگه بعدي توضيح داده شده است.

باتوجه به كاربرد وسيع آلياژهاي آهني (چدن و فولاد) در صنعت مي‌توان به اهميت اين هدف در زندگي بشر پي برد. آهن كه بصورتخلص عنصري بسيار نرم و انعطاف پذير است در طبيعت بصورت سنگ آهن يافت مي‌شود كه سخت و شكننده مي‌باشد. ميل تركيبي آهن با ديگر عناصر بخصوص كربن كه تأثير بسيار در سختي و ترد و شكننده بودن آن دارد.

فولاد هاي عمليات حرارتي نشده

موضوع: بررسي ساختار ميكروسكوپي فولادهاي ساده كربني

مقدمه: فولادها Stcell

تعريف : آلياژهايي كه درصد كربن در آن بين 06/2 – مي‌باشد به آن فولاد مي‌گويند.

فولادهاي كربني C نوع مي‌باشند.

هيپريوتكتوئيدي 8/0 – 0 درصد كربن

يوتكتوئيدي 8/0 درصد كربن

هيپريوتكتوئيدي 06/2-8/0 درصد كربن

نمودار تعادلي آهن ـ كاربرد آهن با نام هاي معمولي براي مختلف

فولادهاي هيپوريوتكتوئيدي

ميزان كربن در اين آلياژها بين 8/0-25/0 درصد مي‌باشد. در اين آلياژ با رسيدن درجه حرارت به درجه تحول ابتدا فريت اوليه از آستنيت جدا مي‌گردد كه باتوجه به حلاليت كمتر فريت براي عنصر كربن كاهش بيشتر درجه حرارت ضمن افزايش مقدار جامد فريت موجب آن مي‌شود كه آستنيت باقيمانده در آن از كربن غني گردد. اين مهم تا بدينجا ادامه مي‌يابد كه با رسيدن به درجه حرارت يوتكتوئيد آستنيت متحول خواهد شد.

بدليل ترتيب ساختار چندين آلياژي درجه حرارت پايين تر از درجه حرارت يوتكتوئيد از فريتها اوليه همراه با مخلوطي از فريت و سمانتيت يوتكتوئيد كه پرليت ناميده مي‌شود خواهد بود.

بطور خلاصه اگر فولاد هيپويوتكتوئيد را سرد كنيم فريت در مرز دانه‌هاي اشينت رسوب كرده و در همه جاي آن يكسان مي‌باشد.

نام گزارش: بررسي زمينه و ساختار فولادهاي ساختماني

وسايل موردنياز: ميلگرد آجدار ـ اره آهن بر ـ سوهان ـ گيره ـ سمباده در اندازه هاي مختلف محلول اچ و ميكروسكوپ هدف آزمايش: مشخص كردن درصد كربن در فولادهاي هيپو و تأثير آن بر شكل فرضيه آنها

تئوري آزمايش

ابتدا يك نمونه از فولاد موردنظر را با اره از قطعه جدا مي‌نمائيم. در اره كاري به اين نكته پي مي‌بريم كه فولاد آجدار از نمره بيشتري نسبت به فولاد ساده برخوردار باشد. دو سر هر دو نمونه را كاملا گونيا كرده كه اين عمليات توسط سوهان كاري صورت مي‌گيرد. سپس يك سطح نمونه را توسط سمباده درشت سمباده كاري مي‌كنيم تا اثر سوهان از بين برده سپس از سمباده‌هاي نرمتر استفاده مي‌كنيم تا تمام خش ها بين برود سطحي صاف بوجود آيد.

بايد به اين نكته توجه داشت كه در حين سمباده كاري در هر مرحله همواره آب بايد به سطحي سمباده ريخته شود تا براده هاي برداشته شده باعث خش مجدد در غرفه نشود.

بعد از اتمام سمباده كاري براي از بين بردن، ناهمواري هاي بسيار ريز از دستگاه پوليش استفاده مي‌كنيم و سطح نمونه را كاملا صيقل مي‌دهيم به طوري كه كاملا فرد را منعكس كند. پس از اتمام عمليات فوق نمونه را كاملا خشك كرده و سطح پوليش شده را داخل محلول اچ نگه داشته تا مدتي اندكي تا دانه هاي آن ظاهر شود. سپس به سرعت سطح نمونه را توسط آب مي‌شوئيم و پاك مي‌كنيم. نمونه را زير ميكروسكوپ مي‌بريم و مشاهده مي‌نمائيم كه حاصل بصورت زير است:

باتوجه به شكل زمينه‌هاي فولادي با درصدهاي مختلف از كربن در دياگرام آهن كربن مي‌توان دريافت كه اين زمينه ها مربوط به فولادهاي هيپويوتكتوئيد داراي 4/0% و 6/0% و 37% درصد كربن مي‌باشد.

بحث و نتيجه گيري

با انجام آزمايشات فوق و مشاهدات بعمل آمده قطعه داراي 4/0% كربن مي‌باشد.

كه در ساختار فولادهايي با ميزان 4/0% كربن ميزان فريت 48% و پوليت 52% مي‌باشد.

چون ميزان فريت يا آهن خالص تا حد نصف مي‌باشد. فرعي و سختي پذيري مطلوب به همراه سختي پوليت شرايط مطلوب را از لحاظ سختي آلياژ فراهم مي‌آورد.

فولاد ساده 37/ درصد كربن

فولاد آجدار 4/0 درصد كربن

فولاد ساده 6/0% كربن

نام گزارش: تحقيق و بررسي زمينهاي فولادهاي ابزار

وسايل موردنياز: سگ دستي (100% پرليت) سمباده نرم و درشت، پوليش، محلو لاچ –ميكروسكوپ

هدف آزمايش: مشخص كردن درصد كربن در فولادهاي يوتكتوئيد و دانستن دليل سختي و شكنندگي و مقاومت بر سايش آنها

تئوري آزمايش: نمونه سگ دستي را كه بعد از جدا كردن از قطعه تهيه كه دم آن را سمباده كاري مي‌كنيم.

همانگونه كه قبلا هم گفته شده با شستشوي سطح سمباده ها از ايجاد خش ثانويه جلوگيري مي‌كنيم و آنرا براي پوليش كردن آماده مي‌سازيم. سپس هر يك را جدا از سكوهاي قبلي بعد از سمباده كاري پوليش كرده و كاملاً صيقل مي‌دهيم و سطح آينه ايي را در آن ايجاد مي‌كنيم. سپس نمونه را در محلول اچ قرار داده و پس از گذشت مدتها به سرعت با آب شستشو مي‌دهيم تا كاملاً عاري از محلول شوند. نمونه را با پارچه پاك كرده و آنرا زير ميكروسكوپ مشاهده مي‌كنيم كه نتايج ا ين مشاهدات در زير ميكروسكوپ نشان داده شده است. چون زمينه داراي 100% پرليت مي‌باشد مي‌توان گفت كه اين فولادها داراي 8/0% كربن حاصل پرتكتوئيدي مي‌باشند و به آنها فولادهاي يوتكتوئيدي گفته مي‌شود . فقط ميزان ناچيزي از دانه‌هاي فريتي در آن وجود دارد كه در نقاط مختلف پراكنده اند.

بحث و نتيجه گيري

در اين فولادها همانگونه كه در زمينه مشاهده مي‌شود و لايه هاي Fe3l و فريت موجود باشد كه در مجموع زمينه ايي 100% پرليت را تشكيل مي‌دهند اما اين لايه‌ها در بعضي نقاط فشرده و در بعضي نقاط فاصله دار هستند كه اين ناهماهنگي در فولادهاي ابزار در زمينه قطعات مختلف به صورت هاي مختلف مي‌باشند.

پرليت كه فاز را سخت و شكننده است در اين فولادها اجازه انجام عمليات و كارپذيري را نمي‌دهد و توليد قطعات به 8/0% كربن فقط از طريق ريخته گري صورت گرفته مي‌شود كه كاربرد آنها در ساخت قطعات نظير ابزار برش تراوش فلزات، حمل و نقل، راه آهن، دستگاه هاي نورد مي‌باشد.

نام گزارش:, بررسي ساختار فولادهاي هيپريوتكتوئيدي

وسايل لازم: يك قطعه فولاد پركربن ـ دستگاه پوليش ـ سمباده در انواع مختلف ـ سوهان ـ گيره ـ محلول اچ ـ ميكروسكوپ

مقدمه: اين فولادها بين 9/0 تا 4/1 % كربن دارند كه خود اين فولادها نيز به 5 دسته تقسيم بندي مي‌شوند.

1 ـ فولادهايي كه بين 9/0 تا 1/0%كربن دارند.

2 ـ فولادهايي كه بين 1/0 تا 1/1% كربن دارند.

3 ـ فولادهايي كه بين 1/1 تا 2/1 % كربن دارند.

4 ـ فولادهايي كه بين 2/1 تا 3/1 درصد كربن دارند.

5 ـ فولادهايي كه بين 3/1 تا 4/1% كربن دارند.

در اين فولادها هر چه ميزان كربن بيشتر باشد، سختي وشكنندگي بيشتر مي‌شود.

فولاد

بر مبناي يك تعريف قديمي فولاد، آلياهاي از آهن، كربن مي‌باشند كه مقدار كربن در آنها تا حدود 7/1% متغير بوده و در آنها عناصري نظير منگنز، سيليسيم، در مقايسه كمتر از 1% (به عنوان عناصر متشكله اصلي) و فسفر و گوگرد در مقاديز جزئي به عناون عناصر ناخالص و همچنين عناصري نظير كروم، نيكل، موليبدن به عناون عناصر آلياژي وجود دارند.

داشتن استحكام بالا Strength و قابليت انعطاف پذيري خوب Ductititg فولادها را از ديگر آلياژها و مواد غيرفلزي متمايز مي‌سازد.

فولادها در مقابل اعمال كنش‌هاي متغير و نيز ضربه اي بسيار مقاوم بوده و از طرفي امكان استفاده از آنها در حالت حرارتي زير صفر و درجات حرارتي با 700 درجه سانتيگراد وجود دارد بدون ترديد در ميان فلزات و آلياژهاي صنعتي فولادها، قديمي‌ترين خانواده از اين آلياژها مي باشند. استحكام كششي آنها از 400 تا 2000 تغيير مي‌كند.

موضوع: بررسي ساختمان ميكروسكوپي فولادهاي ساده كربني

مقدمه: فولادها Steel

تعريف:

آلياژهايي كه درصد كربن در آن بين 06/2 – 0 باشد به آن فولاد مي‌گويند.

فولادهاي كربني عمدتاً به سه نوع تقسيم مي‌شوند.

1 ـ هيپويوتكتوئيدي 8/0 – درصد كربن

2 ـ يوتكتوئيدي 8/0 درصد كربن

3 ـ هيپريوتكتوئيدي 06/2 – 8/0 درصد كربن

نمودار تعادلي آهن ـ كاربيد آهن با نامهاي محولي براي مختلف

تعريف ساختارهاي مختلف نمودار

مقدمه

سمنتيت (كاربيد آهن):

با فرمول شيميايي Fe3C داراي 67/6 درصد كربن است.

سمنتيت نسبتاً سخت و شكننده بوده و يك تركيب بين نشين مي‌باشد. استحكام كششي آن اندك و در حدود 5000 PSI مي‌باشد. استحكام فشاري آن زياد است.

ساختمان بلوري آن آرتورمبيك بوده و سخت‌ترين فازي است كه در نمودار آهن كربن ظاهر مي‌شود.

لدبوريت: مخلوط يوتكتيك استينت و سمنتيت است كه 4 / 3 درصد كربن دارد در دماي 1130درجه سانتيگراد تشكيل مي‌گردد.

تبديل آهسته فولاد

قسمت فولاد نمودار آهن ـ كربن بسيار قابل توجه است.

از اين رو تغييرات مختلفي كه در مدت سرد كردن بسيار آهسته از ناحيه استينت به پائين رخ مي دهد در چندين آلياژ مطالعه خواهد شد.

1 ـ آلياژي كه يك فولاد هيپويوتكتوئيد است و 20% كربن دارد: در ناحيه استينت اين آلياژ شامل محلول جامد بين نشين يكنواخت است. هر دانه بلوري 20% كربن محلول دارد كه در فضاي خالي شبكه بلوري آهن F.C.C قرار گرفته است. وقتي كه اين آلياژ به طور خيلي آرام خنك مي‌شود تا نقطه x1 روي خط GJ هيچ گونه تغييري در آن مشاهده نمي‌شود.

خط GJ را خط دماي بحراني بالا در ناحيه هيپويوتكتوئيد ناميده و با A3 نشان مي دهند. تغيير آلوتروپي از F.C.C به b.C.C براي آهن خالص در دماي 910 درجه سانتيگراد رخ مي‌دهد و ولي همچنانكه از خط A3 مشخص است با افزايش مقدار كربن در آهن اين دما كاهش مي يابد.

بنابراين در نقطه x1 در مرز دانه‌هاي استينت، فريت شروع به ظاهر شدن ميكند.(b)

از آنجايي كه فريت مي تواند مقدار بسيار اندكي از كربن را در خود حل كند، بنابراين در اين نواحي قبل از تغيير شبكه به b.c.c كربن اضافي بايد از آن خارج شود.

كربني كه از محلول خارج مي‌شود در استينت‌ها باقيمانده حل مي‌گردد به طوري كه با ادامه خنك شدن و افزايش فريت استينت باقيمانده از كربن غني‌تر مي‌گرددو مقدار كربن آن در طول خط A3 به طرف پائين حركت مي‌كند.

سرانجام وقتي كه درجه حرارت آلياژ به نقطه x2 روي خط HJ رسيد درصد تركيب كربن در استينت به نقطه J مي‌دهد.

خط HJ را خط دماي بحراني پائين در ناحيه هيپويوتكتوئيد ناميده و با A1 نشان مي‌دهند.

خط A1 خط دماي يوتكتوئيد است و پائين ترين دمايي است كه آهن مي تواند تحت شرايط تعادل به صورت F.C.C وجود داشته باشد. در لحظه اي كه دما به خط A1 مي‌رسد ساختار ميكروسكوپي تقريباً شامل 25 درصد استينت و 75 درصد فريت است.

استينت باقيمانده كه 25 درصد كل آلياژ است داراي 8/0 درصد كربن است و تحت واكنش يوتكتوئيد قرار مي‌گيرد.

توجه داشته باشيد كه در خط A1 فقط استينت تغيير حالت مي‌دهد بنابراين در پايان واكنش در ساختار ميكروسكوپي تقريباص 25 درصد پرليت و 75 درصد فريت مشاهده خواهد شد.(D)

حال واكنش يوتكتوئيد را با جزئيات بيشتري بررسي مي‌كنيم. استينت چگونه به فريت تبديل مي‌شود. همانطور كه مي إانيد استينت يك محلول با حد بين نشين مي باشدكه در خط A1 در حدو 8/0 درصد كربن دارد كه در آهن F.C.C حل شده است در حالي كه فريت، آهن b.c.c است و مقدار كمتري كربن دارد بنابراين در ساختار بلوري آن نمي‌تواند تغيير رخ دهد مگر اينكه اتمهاي كربن از محلول جداشوند. از اين رو اولين مرحله تغيير استيمنت رسوب اتمهاي كربن به صورت صفحات سنمتيت كاربيد آهن است.

سپس به علت پائين آمدن مقداركربن در مناطق مجاور صفحات سمنتيت اتمهاي آهن به صورت b.c.c فريت در كنار هم قرار مي گيرند و بدين ترتيب لايه‌هاي نازك فريت در دو طرف صفحات سمنتيت رشد مي‌كنند. با ادامه فرآيند لايه هاي سمنتيت و فريت به صورت اثر انگشت ديده مي‌شود.

اين مخلوط را پوليت مينامند. واكنش معمولاً در مرز دانه هاي استيمنت شروع شده و پرليت به طرف داخل دانه‌هاي استينت رشد مي‌كند.(شكل ب)

نمايش تصويري از تشكيل و رشد پرليت (شكل ب)

آلياژ2 يك آلياژ هيپريوتكتوئيد است كه يك درصد كربن دارد.

در ناحيه استيمنت اين آلياژ شامل محلول جامد و همگن F.C.C مي باشد كه هر دانه بلور را درصد كربن به صورت بين نيشن در خود حل كرده است( الف).

در موقع خنك كردن آرام تا نقطه x3 روي خط CJ، هيچ گونه اتفاقي در آلياژ رخ نمي دهد. خط CJ را خط دماي بحراني بالا در منطقه هيپوتكتوئير ناميده و با Acm نشان مي دهند.

خط Acm حداكثر مقدار كربن را كه مي تواند در استينت حل شود به صورت تابعي از دما نشان مي دهد.

در بالاي خط Acm استينت از نظر محتواي كربن به حد اشباع مي رسد.

با كاهش درجه حرارت حداكثر كربني كه مي تواند در استينت حل شود كاهش يافته و روي خط Acm به طرف نقطه j حركت مي كند. بنابراين با كاهش دما از x3 به x2 كربن اضافي از محلول اشباع استينت جداشده و به صورت سمنيت اوليه در طول مرز دانه ها رسوب مي كند.

( ب و پ): سرانجام در نقطه x2 آلياژ به خط دماي يوتكتوئيد مي رسد. اين خط را دماي بحراني پائين در منطقه هيپريوتكتوئيد ناميده وبا A3-1 نشان مي دهند.

درست در لحظه اي كه درجه حرارت به خط A301 مي رسد ساختار ميكروسكوپي آلياژ داراي مقدار بيشتري استينت است و سمنيت پرويوتكتوئيد اضافي به صورت شبكه اي دانه هاي استينت را احاطه مي كند.

خط A301 براي فولادهاي هيپويوتكتوئيد نشان دهنده شروع و پايان تغيير آلوتروپي استينمنت F.C.C به فريت b.c.c است. طي همان فرآيندي كه قبلا توضيح داده شد استمينت باقي مانده كه داراي 8/0 درصد كربن است به مخلوط يوتكتوئيد يعني پرليت تبديل مي گردد.(ت)

در دماي اتاق ساختار ميكروسكوپي آلياژ شامل 6/96 درصد پرليت و 4 / 3 درصد سمنتيت است. به تصوير الف شكل ب بدقت نگاه كنيددر مرز دانه‌هاي پرليت شبكه نازك و روش سمنتيت پرويوتكتوئيد را بوضوح ميتوانيد مشاهده كنيد.

مراحلي كه در بالا شرح داده شد در مورد كليه فولادهاي هيپريوتكتوئيدي كه بطور خيلي آرام خنك شده باشند صدق مي‌كند. با افزايش درصد كربن عموماً ضخامت شبكه سمنتيت در فولاد افزايش مي يابد. تصويب ب ساختار ميكروسكوپي فولاد را با 2/1 درصد كربن نشان مي دهد. در هر دو تصوير ميكروسكوپي ساختار لايه لايه اي پرليت بوضوح مشاهده مي شود.

فولاد با 2/1 درصد كربن آهسته سرد شده *300

فولاد با 1 درصد كربن آهسته سرد شده /500

مناطق پرليت كه توسط سمنتيت پريوتكتوئيد سفيدرنگ احاطه شده است. با افزايش مقدار كربن ضخامت شبكه سمنتيت افزايش مي‌يابدو.

خواص مكانيكي يك فولاد به فازهاي موجود در آن و طريقي كه اين فازها تركيب يافته و ساختار آلياژ را بوجود آورده اند بستگي دارد.

همانطور كه قبلا اشاره شد فريت نسبتاً نرم بوده و استحكام كششي آن كمتر است ولي سمنتيت سخت بوده و استحكام كششي سيار پائين دارد. در حالي كه وقتي اين دو فاز با هم تركيب شده و تشكيل مخلوط يوتكتوئيد پرليت را مي دهند آلياژي را بوجود مي‌آورند كه استحكام كششي آن به مراتب از هر دو فاز زيادتر است .

از آنجائيكه در فولادهاي هيپويوتكتوئيد مقدار پرليت با افزايش كربن افزايش مي‌يابد. استحكام كششي و سختي فولاد نيز تا تركيب يوتكتوئيد يعني 8/0 درصد كربن افزايش مي‌يابد.

نرمي آلياژ كه با درصد افزايش طول و كاهش سطح مقطع مشخص مي‌گردد همچنين مقاومت در مقابل ضربه با افزايش كربن كاهش مي‌يابد.

بعد از تركيب يوتكتوئيد استحكام آلياژ زيادتر نمي‌گردد و حتي ممكن است بعلت وجود شبكه شكننده سمنتيت مقدار آن كاهش يابد. اما افزايش سختي برنيل آن بعلت زياد شدن سمنتيت سخت ادامه مي‌يابد. تغييرات خواص فولادهاي مختلف در شكل زير نشان داده مي‌شود.

هميشه خطوط دماي بحراني كه در موقع گرم كردن آلياژ بدست آيند بالاتر از خطوط دماي بحراني سرد كردن همين آلياژ مي‌باشند.آلياژ 20% كربن به همين منظور براي مشخص كردن خطوط دماي بحراني گرم كردن و خنك كردن آنها را با علامتهاي جداگانه نشان مي‌دهند.

دماي بحراني گرم كردن با A2 و دماي بحراني سرد كردن با A2 نشان داده مي شود.

بنابراني براي فولادهاي هيپويوتكتوئيد خط بحراني بالا را در موقع گرم كردن با AC3 و همين خط را در موقع خنك كردن فولاد با AV3 نشان مي دهند

ميزان سرعت گرم كردن و خنك كردن در مقدار فاصله بين اين دو خط تأثير عمده‌اي گذاشت و هر چه قدر سرعت گرم كردن و سردكردن آهسته باشد به همان نسبت فاصله 2 خط كمتر شده و در نهايت بر روي هم منطبق خواهند شد.

تأثير عناصر ديگر بر فولاد

گوگرد:

در فولادهاي صنعتي عموماً مقدار گوگرد را كمتر از 05/0 درصد نگه مي‌دارند. گوگرد با آهن تركيب شده و تشكيل سولفيد آهن FeS مي‌دهد.

سولفيد آهن با آهن به صورت يك آلياژ يوتكتيك زودگداز درمي آيد و بيشتر در مرز دانه‌ها متمركز ميشود و هنگامي كه فولاد در درجه حرارتيها بالا آهنگري يا نورد مي‌شود خاصيت شكنندگي پيدا مي كند كه به شكنندگي داغ معروف است. شكنندگي داغ براثر ذوب سولفيد آهن يوتكتيك در مرز دانه‌ها و كاهش چسبندگي دانه ها و ايجاد ترك رخ مي دهد.

با افززودن منگنز، گوگرد تمايل خارج مي شود يا اينكه به صورت ذرات ناخالص به طور يكنواخت در داخل ساختمان فولاد پخش مي شود.

براي نتيجه بهتر توصيه مي شود كه مقدار منگنز 2 تا 8 برابر گوگرد باشد. در فولادهاي خوش تراش مقدار گوگرد را به ميزان 08/0 تا 35/0 درصد افزايش مي‌دهند تا قابليت ماشينكاري فولاد را بهبود بخشند. ناخالصي‌هاي متعدد سولفيدها موجب شكننده شدن و تقليل سايش ابزار مي‌شوند.

منگنز:

كليه فولادهاي كربني ساده معمولا داراي 03/0 تا 1 درصد منگنز هستند. منگنز موجب كاهش اثرات منفي گوگرد مي‌شود كه در بالا به آن اشاره شد. اگر مقدار منگنز در فولاد بيشتر از مقدار موردنياز براي تشكيل MNS باشد منگنز اضافي مانند آهن با كربن تركيب شده و تشكيل MN3C مي دهد كه تقريبا مشابه كاربيد آهن است. منگنز همچنين در ريخته گري فولاد ضمن عمل اكسيژن زدايي كيفيت فولاد را بالا مي برد.

فسفر:

در فولادها معمولاً مقدار فسفر پائين تر از 04/0 درصد نگه داشته مي‌شود. اين مقدار ناچيز در فريت حل شده و استحكام و سختي آن را افزايش مي‌دهد.

به نظر مي‌رسد در بعضي از فولادها مقدار 07/0 تا 03/0 در فسفر قابليت ماشينكاري را افزايش ميدهد. مقدار بيشتر فسفر موجب كاهش نرمي فولاد شده و آن را در مقابل كارسرد شكننده مي‌كند. كه به آن شكنندگي سرد مي گويند.

فولادهاي هيپويوتكتوئيدي HYPOEUTOID

ميزان كربن در اين آلياژ بين 8/0 – 0025/0 درصد مي باشد در اين آلياژ با رسيدن درجه حرارت به درحه تحول 723 درجه سانتيگراد فريت اوليه از آستنيت جدا مي گردد كه باتوجه به حد حلالت كمتر فريت براي عنصر كربن كاهش بيشتر درجه حرارت ضمن افزايش مقدار جامد فريت موجب آن ميشود.

كه آستنيت باقيمانده در آن از كربن غني گردد اين مهم تا به اينجا ادامه مي‌يابدكه با رسيدن به درجه حرارت يوتكتوئيد آستينت متحول خواهد شد.

بدين ترتيب ساختار چندين آلياژي درجه حرارت پائين‌تري از درجه حرارت يوتكتوئيد از فريتهاي اوليه همراه با مخلوطي از فريت و سمانتيت يوتكتوئيد كه پرليت ناميده مي‌شود. خواهد بود. بطور خلاصه اگر فولاد هيپويوتكتوئيد را سرد كنيم فريت در مرز دانه‌هاي آرستينت رسوب كرده و در همه جاي آن يكسان مي‌باشد.

اصولا فولادها بر مبناي مقدار كربني كه دارند تقسيم بندي مي‌شوند و به همين مبنا از آنها در ساختن قطعات و لوازم و… استفاده مي‌كنند اين گروه بندي به صورت زير است.

1 ـ فولادهاي بسيار نرم

اين فولادها حداكثر 15% كربن داشته و از آنها در ساختن زنجيرها و ميخپرچها، سيمها و سنجاق و نوارهاي فولادي و… مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

2 ـ فولادهاي نرم

اين فولادها بين 3/0 – 15/0 درصد كربن داشته و ساختمان ميكروسكوپي فولادها بيشتر فريت و كمي پرليت است.

فولادهاي هيپويوتكتوئيدي

الف ـ وقتي كه مقدار كربن حداكثر 1/0% باشد در ساختن فولادهاي ساختماني و تيراهن و ميلگرد و ميله ةاي مخصوص جهت مسلح كردن بتون و اجزاي ماشين و حلبي و آهن سفيدو … بكار مي رود.

ب ـ موقعي كه مقدار كربن بين 3/0 – 2/0 درصد باشد از اين فولاد با اين درصد در ساخت چرخ دنده ساختها، اهرمها، همچنين در آهنگري بكار مي‌رود.

3 ـ فولادهاي با كربن متوسط

اين فولادها بين 6/0 – 3/0 درصد كربن دارند و به سه دسته تقسيم شده. در تصوير متالوگرافي اين فولاد فريت و پرليت ديده مي‌شود.

الف ـ فولادهايي كه حداكثر 4/0% كربن دارند و در ساخت ميله شاتونها و شافتها و سيمها و ميله ها و صفحات فولادهاي قلابها و لولهاي مقاوم به كار مي‌روند.

ب ـ فولادهايي كه 5/0-4/0 درصد كربن دارند و در ساختن ميل لنگ‌ها و محور چرخ دنده‌ها و شافتها نگهدارنده و سبد و تورها و حلقه‌هاي دوچرخه و… به كار مي رود.

ج ـ فولادهايي كه بين 6/0-5/ درصد كربن دارند و در ساختن چرخهاي لوكوموتيو ، ريلها و فلزهاي مطبخ و طنابهاي سيمي مورداستفاده قرار مي گيرد.

4 ـ فولادهاي پركبن

اين فولادها بين 9/0-6/0 درصد كربن دارند و به سه دسته تقسيم مي‌شوند:

الف ـ فولادهايي كه بين 7/0-6/0 درصد كربن دارند و در ساختن سندانها، چكشكاري با نيروي ثقل و پيچهاي مقاوم داده و آچارها و پيچ گوشتي و لوله سازي بدون درز و ماندول و… بكار مي‌روند.

ب ـ فولادهايي كه بين 8/0-7/0 درصد كربن دارند. و در ساختن اره نواريو چكش كاري و آچارها و فنرها و سپرهاي اتومبيل، آهنگرهاي كوچك و قالبهاي بزرگ براي كار سرد و قالبهاي بدنه اتومبيل و غيره بكار مي رود و تصوير متالوگرافي اين فولادها بيشتر پرليت مي‌باشد.

فولادهاي هيپويوتكتوئيدي

8/0-7/0 درصد كربن

ج ـ فولادهايي كه كربن ان بين 9/0-8/0 درصد مي‌باشد در ساختن قلمها و تيغ هاي برش و براي بريدن حلبي و سبدها و مته سنگ بري و حفر زمين و بعضي از قطعات كه كار دستي دارند پرليت و رگه‌هاي خيلي نازك سمنتيت در مرز دانه‌ها تصوير متالوگرافي اين فولادها مي‌باشد.

5 ـ فولادهايي كه بين 4 / 1 -9/0 درصد كربن دارند(فولادهاي ابزار)

تصوير متالوگرافي اين فولادها عبارتند از پرليت ، سمنتيت كه به صورت رگه در مرز پرليت قرار دارند(شكل 3-1) به طوري كه گفته شد هر چه مقدار درصد كربن بيشتر باشد رگه‌هاي سمنتيت در زمينه ضخيمتر مي شود.

الف ـ فولادهايي كه بين 1-9/0 درصد كربن دارند در ساختن فنرها و سيمها با مقاومت كششي زياد، بسته‌ها، چاقوها، قالبها و سنبه‌ها به كار مي رود.

ب ـ فولادهايي كه بين 1/1-1 درصد كربن دارند در ساختن مته‌ها، تيغه‌هاي فرز، چاقوها و حديده‌ها و قلاويزها بكار مي‌رود.

ج ـ فولادهايي كه بين 2/1-1/1 درصد كربن دارند. در ساختن بلبرينگها و مته‌ها و اجزا ماشين تراش و ابزار چوب بري ماننداره، رنده، تيغه خراطي بكار مي روند.

د ـ فولادهايي كه بين 3/1-2/1 درصد كربن دارند در ساختن سوهانها و برقوها و چاقوها و ابزار ماشين تراش بكار برده مي‌شوند.

هـ ـ فولادهايي كه بين 4 / 1 –3/1 درصد كربن دارند و در ساختن تيغ‌هاي صورت تراش و ابزار برقوزن بكار رفته و همچنين در قسمتهاي ماشيني كه مقاومت در مقابل سائيدگي لازم دارند به كار مي‌روند و واضح است كه بالا رفتن درصد كربن سختي و مقاومت كششي فولاد را افزايش و قابليت انعطاف فلز كه بستگي مستقيم با تغييرات طول عمر آن را دارا مي باشد كاهش مي‌دهد.

تعريف تحول يوتكتوئيدي و هيپوتكتوئيدي

اين كه اگر يك جامد تبديل به جامد دوم و سومي شود به اين تحول يوتكتوئيدي گويند اما هيپويوتكتوئيدي به ماقبل يوتكتوئيدي گفته مي‌شود كه در آن فريت a از حد حلاليت خارج مي‌شود.

گزارش كار سوم:

عنوان گزارش: آلياژهاي آلومينيوم

آلياژهاي ريختگي آلومينيوم نسبت به مواد تشكيل دهنده از انواع مشابهي هستند كه اغلب عناصر به طور جزئي در آلومينيوم حل شده و محلول جامدي از آلومينيوم را به وجود مي آورند. به طور كلي در صورت اضافه شدن عناصر آلياژي سه حالت ممكن است اتفاق بيافتد.

الف ـ عنصر يا عناصر اضافه شده در فاز a.Al حل مي‌گردند.

ب ـ تركيبات بين فلزي مختلفي را بوجود مي آورند.

ج ـ همراه با فاز a.Al مخلوط‌هاي يوتكتيكي مختلفي را ايجاد مي‌كنند.

اغلب عناصر آلياژي حلاليت محدودي را در حالت جامد با آلومينيوم به وجود مي‌آورند. و مقدار اضافي اين عناصر تركيباتي رسوبي ايجاد مي‌كنند، كه اساس عمليات حرارتي بعدي در اين آلياژ است. معمول‌ترين نوع عمليات حرارتي كه به منظور سخت كردن در چنين آلياژهايي صورت مي‌گيرد، عمليات انحلال، سپس تشكيل رسوب به شكل تركيبات مختلف در درجات حرارت كمتر – سختي رسوبي يا پيري است.

بدين ترتيب آلياژهاي ريختگي آلومينيوم از نظر ساختماني به سه گروه تقسيم مي‌شوند:

1 ـ آلياژهاي قبل از يوتكتيكي كه اصلي ترين فاز تشكيل دهنده اين آلياژها، فاز زمينه a.Al بوده و فازهاي ديگر شامل يوتكتيك و تركيبات بين فلزي است كه در زمينه قرار مي گيرد.

2 ـ آلياژ يوتكتيكي كه بيشترين مجموعه را در اين آلياژ مخلوط يوتكتيكي تشكيل داده و حاوي مقادير خوبي از فاز اضافي a.Al و همچنين تركيبات ديگر است.

3 ـ آلياژهاي بعد از يوتكتيكي كه حاوي يك فاز اوليه بعد از يوتكتيك و تركيبات ديگري كه در داخل يوتكتيك توزيع مي‌گردند. هستند.

گزارش كار چهارم

انجام عمليات حرارتي متنوع و مختلف به صورت تك مرحله‌اي يا تركيب فاز چندين عمليات حرارتي مختلف از قبيل: تنش گيري، سخت ي رسوبي، عمليات انحلال و پايداري ساختار داخلي بر روي آلياژهاي آلومينيوم عملاً كاربرد وسيع اين آلياژها را در صنعت امكان پذير مي‌سازد.

عادي ترين نوع عمليات حرارتي كه به طور معمول بر روي آلياژهاي آلومينيوم انجام مي‌گيرد سخت كردن توسط سختي رسوبي و پيرسختي است. و تركيبات اصلي كه بدين منظور در آلياژهاي آلومينيوم مورد استفاده قرار مي‌گيرد فازهاي CuAl2 يا Mg2Si و گاهي نيز هر دوي آنها است.

روش ريخته‌گري كه در آلياژها انتخاب مي‌گردد نسبت به تركيب شيميايي آنها متفاوت است و با تركيب شيميايي كه آلياژ موردنظر دارد و همچنين نسبت به مشخصات ساختار داخلي و خواص مكانيكي و فيزيكي موردنظر انتخاب روش ريخته‌گري در قالب ماسه‌اي يا فلزي كاملاً با يكديگر تفاوت دارد و در برخي موارد مشاهده مي‌گردد كه بعضي آلياژها از نظر تركيب شيميايي مشابه يكديگر هستند در صورتي كه كاملاً از نظر قيمت و مقدار ناخالص با هم تفاوت دارند.

برخي عوامل ديگر كه معمولاً در انتخاب آلياژ مورد توجه قرار مي‌گيرند شامل: طراحي قطعه ريختگي، مقاومت قطعه در مقابل خوردگي و قابليت جوشكاري و غيره است.

نمونه اي از موارد كاربرد آلياژهاي آلومينيوم

بيش از 50% كل مصرف آلياژهاي آلومينيوم در ساخت و سائل نقليه است، در حالي كه در حدود 50% باقي مانده آن در مصارف عمومي، مهندسي برق و وسائل خانگي و ساختماني است.

آلياژهاي آلومينيوم ـ آلومينيوم خالص تجاري

ساختار ميكروسكوپي – آلومينيوم خالص تجاري در اغلب موارد به عنوان يك فلز خالص در نظر گرفته شده است. اما در حقيقت به علت وجود ناخالصي‌ها كه به طور عادي در آن يافت مي‌گردند. مي توان آن را يك آلياژ به حساب آورد. قطعه ريخته گري شده از اين فلز داراي زمينه a-Al است و با استفاده از عوامل مانند ريختن مذاب در درجه حرارت كمتر، اضافه كردن مواد ريزكننده دانه دار داخل مذاب يا به وسيله انرژي مكانيكي از قبيل هم زدن مذاب بين انجماد، اندازه دانه‌ها قطعه ريختگي را مي‌توان ريزتر كرد. و به همين ترتيب، با سرد كردن سريع مذاب در يك جهت مي‌توان دانه‌هايي ستوني يا كاملا يك جهتي را در قطعه ريختگي به دست آورد.

در نتيجه مهمترين عوامل كنترل كننده ساختار داخلي در قطعات ريخته‌گري شده اين فلز درجه حرارت ريختن و سرد كرده حين انجماد است كه در شكلهاي تأثير دو فاكتور نام برده در ساختار ميكروسكوپي قطعات ريختگي آلومينيوم مشاهده مي‌گردد.

ساختار ميكروسكوپي كاملا ستوني نمونه‌اي از آلومينيوم خالص تجاري در حرارت 750 درجه سانتيگراد و در داخل قالب فلزي ريخته گري شده است. كه در شكل مشاهده مي‌گردد و در صورتي كه همين فلز در حرارت 680 درجه سانتيگراد در قالب فلزي ريخته گري گردد، يك تغير كلي در ساختار ميكروسكوپي قطعه از دانه‌هاي ستوني به دانه هايي كه كاملا ريز و يك شكل ملاحظه خواهد شد.(شكل 26)

نتيجه كار

آلومينيوم خالص

وسايل موردنياز:

آلومينيوم خالص، قالب فلزي ـ قالب ماسه‌اي،

انواع سمباده‌هاي موردنياز

هدف آزمايش: تأثير سرعت كردن بر خواص آلومينيوم

تئوري آزمايش: ابتدا يك قالب فلزي و ماسه‌اي تهيه كرده و مذاب آلومينيوم خالص را در آنها ريخته و مي گذاريم تا به حالت انجماد كامل برسند.

پس از اينكه به انجماد كامل رسيدند آنها را اول به طور كامل توسط انواع سمباده‌ها، صيقل داده، شايان ذكر است كه در آلياژهاي آلومينيوم نياز به انجام عمل پوليش كاري نيست. پس از انجام عمل سمباده كاري قطعات را داخل محلول اچ قرار مي‌دهيم و در زير ميكروسكوپ تأثير سرعت كردن را در آلومينيوم خالص بررسي مي‌كنيم.

در قالب ماسه اي به دليل كاهش سرعت كردن قطعه حين انجماد در قالب ماسه‌اي نسبت به قالب فلزي ساختارهايي كه در اين حالت به دست خواهند آمد داراي دانه‌‌هاي بزرگتر خواهد بود و به طوري كه در مقايسه با يكديگر نشان مي دهند دانه‌هاي ستوني كه در قالب ماسه‌اي ايجاد شده است پهن تر و بزرگتر از دانه‌هايي هستند كه در قالب فلزي شكل و در حرارت مشابه بدست آمده‌اند.

بحث و بررسي در مورد آلومينيوم خالص

ساختار ميكروسكوپي نمونه ريخته گري شده در حرارت 750 درجه سانتيگراد در قالب ماسه‌اي مشاهده مي‌شودو به همان ترتيبي كه مشخص است ساخار موردنظر داراي رشد دندريتي بوده و حفره‌هايي در نتيجه انقباض فلزحين انجماد در بين شاخه‌هاي دندريتي آن به وجود آمده است.

اغلب عناصر آلياژي قابليت حل شدن خوبي در فاز a-Al دارند اما در حالت عادي مقدار عناصر آهن و سيليسيم در داخل آلومينيوم به اندازه كافي زياد بوده وجود اين دو عنصر توليد يك تركيب بين فلزي a-FeSiAl در ساختار آلومينيوم تجاري مي‌كند و بدين ترتيب ساختار ميكروسكوپي آلومينيوم تجارتي خالص شامل محلول جامد a-Al كه در اصل زمينه آنرا تشكيل مي دهد و هم چنين شامل فازهاي مختلفي از قبيل FeSiAl است كه در اندازه و شكلهاي متفاوت در بين شاخه‌هاي دندريتي زمينه و در مرز دانه ها توزيع گرديده است فازهاي مزبور كه در اصل به عنوان ناخالصي در آلومينيوم وجود دارند به صورت سوزني بوده و كاهش سرعت سرد كردن حين انجماد باعث ايجاد تركيب يوتكتيكي به صورت a-Al/a-(FeSiAl) در آن مي‌گردد و به طوري كه يوتكتيك تشكيل شده در مرز سلولهاي a-Al رسوب مي‌كند.

افزايش سرعت سرد كردن و ريز كردن دانه‌هاي فاز a-Al روشهايي است كه به منظور كاهش اندازه و همچنين افزايش در توزيع فاز a-AlSiAl به كار برده شده است.

شكل 32 ساختار ميكروسكوپي ناحيه‌اي از نمونه ريخته گري شده در قالب فلزي و در حرارت 680 درجه سانتيگراد شكل 26 را نشان مي دهد. و همان طوري كه ملاحظه مي‌گردد ريزتر كردن دانه‌ها باعث توزيع و پراكندگي بيشتر فاز a-FeSiAl در داخل مقطعه ريختگي مي‌گردد.

فهرست مطالب

عنوان: چدن خاكستري كم كربن.. 1

چكيده: آزمايش و بررسي ساختار ميكروسكوپي چدن خاكستري كم كربن.. 1

مقدمه. 2

اهميت متالوگرافي.. 2

هدف از پوليش كردن و اچ كردن.. 3

شرح آزمايش (نحوه انجام كار) 3

نتيجه آزمايش: 5

چدن خاكستري.. 5

چدنهاي خاكستري.. 8

بحث و بررسي در مورد چدنهاي خاكستري: 8

تغيير كربن معادل در چدنهاي خاكستري: ( بحث و بررسي) 9