فولاد بینیتی

  • چدن و فولاد

    چدن و فولادچدن به آلیاژهایی از آهن و کربن که بین ۲.۱الی ۶.۲ درصد کربن داشته باشند، گفته می‌شود. رنگ مقطع شکست این آلیاژ به عنوان شناسه نامگذاری انواع مختلف آن به کار می رود. بیش از ۹۵ درصد وزنی چدن را آهن تشکیل میدهد و عناصر آلیاژی اصلی آن کربن و سیلیسیم هستند. به طور معمول بین ۲.۱ تا ۴ درصد کربن و ۱ تا ۳ درصد سیلیسیم دارد و به عنوان آلیاژی سه گانه شناخته می شود. با این وجود، انجماد آن از روی دیاگرام فازی دوتایی آهن-کربن بررسی میشود. جایی که نقطه یوتکتیک در دمای ۱۱۵۴ درجه سانتی گراد و ۴.۳ درصد کربن اتفاق می افتد که حدود ۳۰۰ درجه کمتر از نقطه ذوب آهن خالص است. چدنها، به استثنا نوع داکتیل، ترد هستند و به دلیل نقطه ذوب پایین، سیالیت، قابلیت ریخته گری، ماشین کاری، تغییرشکل ناپذیری و مقاومت به سایش به موادی مهندسی با دامنه وسیعی از کاربرد تبدیل شده و در تولید لوله ها، ماشینها، قطعات صنعت خودرو مانند سرسیلندر، بلوک سیلندر و جعبه گیربکس به کار میروند. چدن همچنین به تضعیف و تخریب ناشی از اکسیداسیون (خوردگی) مقاوم است.تولید چدنچدن از طریق ذوب مجدد سنگ آهن به همراه آهن و فولاد قراضه بدست می آید و با طی مراحلی برای حذف عناصر ناخواسته مانند فسفر و گوگرد همراه است. بسته به نوع کاربرد، میزان کربن و سیلیسم تا حد مطلوب (به ترتیب ۲ تا ۳.۵ و ۱ تا ۳ درصد وزنی) کاهش داده می شوند. سایر عناصر نیز حین ریخته گیری و قبل از شکل گیری نهایی، به مذاب افزوده می شوند. چدن به جز موارد خاص که در کوره بلند موسوم به کوره کوپل ذوب میشود، عمدتاً در کوره‌های القای الکتریکی تولید می گردد. پس از تکمیل ذوب، مذاب به کوره نگهدارنده یا قالب ریخته میشود.انواع چدن‌هاعناصر آلیاژیخواص چدن با افزودن عناصر آلیاژی مختلف تغییر می کند. بعد از کربن، سیلیسیم مهمترین عنصر محسوب می‌شود چرا که کربن را از حالت محلول خارج کرده، آن را به فرم گرافیت درمی آورد که تولید چدنی نرمتر، با انقباض کمتر کرده، استحکام و چگالی را کاهش می دهد. گوگرد نیز هنگام اضافه شدن سولفید آهن تولید می‌کند که مانع تشکیل گرافیت شده سختی را افزایش میدهد. مشکل گوگرد اینست که گرانروی چدن را در حالت مذاب بالا برده و عیوب ساختاری را افزایش میدهد. برای خنثی کردن اثرات گوگرد از منگنز استفاده می‌شود تا به جای سولفید آهن، سولفید منگنز تشکیل شود. سولفید منگنز از مذاب سبکتر است بنابراین برروی سطح مذاب و درون سرباره شناور میشود. مقدار منگنز مورد نیاز برای خنثی کردن گوگرد برابر است با ۱.۷*مقدار گوگرد+۰.۳%. افزودن منگنز بیش از این مقدار باعث تولید کاربید منگنز می‌شود که خود به بالا رفتن سختی و سرعت ...



  • نمونه سئوال برای درس عملیات حرارتی

    1 – دیاگرام  TTT را برای فولاد 1080 رسم کرده و مسیرهایی را رسم کنید که فازهای زیر از آن حاصل شود: الف ) 50%  P +  M + Ƴ               ب)P  +  B   ج ) 75% P + M                                 د ) P + M + B + Ƴ 2 – تفاوت های بین دیاگرام CT  و IT  را نام برده و علت هر یک را توضیح دهید ؟ 3 – انواع مارتنزیت را به همراه نمودار نام ببرید ؟ 4 – علت افزایش سختی در هنگام برگشت ( 100 – 200 0 C ) را که مغایر با اهداف برگشت است توضیح دهید ؟ 5 – مراحل عملیات آستمپرینگ و مارتمپرینگ را بنویسید ؟ 6 – چرا فولادهای ساده کربنی را نیتروژن دهی نمی کنند ؟ 7 – اگر 4 فولاد زیر را در دمای مختص به خودشان گرم کرده و همه را در آب کوئنچ کنیم مقدار سختی هر کدام را بررسی کرده و مقایسه کنید ؟ CK20 – CK40 – CK60 – CK80 8 – کدام یک از چدن های زیر برای مالیبل کردن مناسب تر است ؟ چرا ؟ چدن 1 : 3% C – 3% Si چدن 2 : 2.5 % C – 2.5% Si  9 – فولادی با 0.6 درصد کربن را : الف ) از دمای 820 درجه در آب کوئنچ می کنیم . ب ) از دمای 870 درجه در آب کوئنچ می کنیم . سختی پذیری کدام یک بیشتر است ؟ علت را توضیح دهید ؟

  • اچانت های مناسب جهت فولادهای ساده کربنی

      مشخصات محلول اچهای مناسب برای ظاهر سازی ساختار فولاد کم کربن در جدول 2و1 آمده است. اچانت اجزا ترکیبی موارد استفاده نایتال 2% 5-1 میلی لیتر اسید نیتریک در 95-99 میلی لیتر اتیل الکل استفاده جهت ظاهر سازی مرزدانه های فریت و مارتنزیت کم کربن توصیه سازنده این است که محلول 2% با زمان اچ 10 تا 20 ثانیه انجام شود. سطح بالایی که پولیش شده است  را با تلاطم آرام اچ کنند. همه مرز دانه فریت را ظاهر می کند بعد از آخرین مرحله پولیش با دی اکسید سیلیکون به مدت 1 دقیقه سریعا اچ نمائید تا از ایجاد یک لایه تاثیر گذار بر روی سطح پولیش جلوگیری کند. Marshall's reagent قسمت اول : 5میلی لیتر اسید سولفوریک در 8گرم اسید اکسالیک در 100 میلی لیتر اب قسمت دوم:محلول 30% هیدروژن قسمت اول را می توان تهیه کرد و نگه داشت اما نمی بایستی قسمت اول را دوم ترکیب نماییم.قسمت دوم همان لحظه قبل از استفاده می بایستی تهیه گردد و استفاده شود.     برای مرز دانمه های فریت (یکنواختی بیشتر از نایتال دارد)و سمنتیت های قهوه ای رنگ . مرز دانه های آستنیت اولیه در فولاد مارتنزیتی کم کربن. برای بدست آوردن نتایج بهتر  میتواند قبل از استفاده از این اچانت در نایتال 2% اچ شود. به صورت سطح عمودی در محلول پولیش نگه داشته شود تا از ایجاد حفره ها جلوگیری شود. اضافه کردن 1 میلی لیتراسید هیدرو فلوریک در 100 میلی لیتر از محلول برای اینکه یک محلول اچ غلیظ تهیه گردد.  نمونه ها رادر محلول آبدار۳ درصد غوطه ور EDTA  غوطه ور می کنند  در تمیز کننده التراسونیک برای چند دقیقه نگه می دارن.سپس آب می پاشند سپس با الکل و فن خشک می کنند. پیکرال 4% +نایتال 2% 4گرم اسید پیکریک +96 میلی لیتر اتیل الکل +5 میلی لیتر کلرید زیپران +2 میلی لیتر اسید نیتریک + 98 میلی لیتر اسید نیتریک برای ساختار فریت +کاربید (پرلیت)و فریت + بینیت یا مارتنزیت ابتدا در پیکرال اچ شود سپس در نایتال و یا هر دو محلول ترکیب شوند .برای هر روش تولیدی نتایج خوبی را می دهد. پیکرال 4% 4گرم اسید پیکریک +96 میلی لیتر اتیل الکل +5 میلی لیتر کلرید زپرین در 75 میلی لیتر محلول )(wetting agent) برای ساختاری که شامل فریت و پرلیت و کاربید باشد . برای فولادهای بینیتی و مارتنزیت تمپر شده . مرز دانه های فریت را نشان نمی دهد . برای پرلیت و کاربید ها معمولا اچ 20 ثانیه . اضافه کردن کلرید زیپرین که سرعت اچ افزایش پیدا کند و ساختار یکنواخت گردد. پیشرفت اچ برای یک دوره را دارد. برای فولاد های دارای کروم (در حدود 0.5 % کروم) اضافه کردن 5 قطره از اسید هیدرو کلریک در 100 میلی لیتر از محلول.       متا بیو سولفید سدیم 10 تا 12 گرم متابیو سولفید سدیم  + 100 میلی لیتر آب اچانت رنگی-مارتنزیت تیره در ...

  • عملیات حرارتی

    قبل از ظهور متالوژی به عنوان یک علم، بسیاری از عملیات مربوط به سخت کردن فولادها، افزایش قابلیت شکل پذیری آنها و یا عملیات مشابه دیگر، در پرده ای از ابهام و اسرار نهفته بود. به بیان دیگر، تبدیل یک قطعه آهن نرم و انعطاف پذیر به یک ابزار و اسلحه فلزی مقاوم، سخت و برنده نظیر شمشیر، ویا چاقو، اساس و راز صنعتگران به حساب می آمد و هیچگونه علم و دانشی برای روشن کردن چگونگی این تغییر حالتها وجود نداشت. به عنوان مثال، برای مدتها تصور می شد که، کیفیت بسیار بالای فولادهای ساخته شده توسط صنعتگران شفلید در انگلستان، ناشی از خواص سحر آمیز آب این شهر است. در همین رابطه، گفته شده است که زمانی یک تاجر از ایالت یورک در انگلستان، مقادیر بسیار زیادی از آب شهر شفلیدر را به قیمت گزافی به ژاپن صادر نمود.در گزارشها آمده است که در زمان بسیار قدیم، صنعتگران دمشق برای سخت کردن شمشیرهای فولادی، آنها را ابتدا حرارت داده، کاملاً داغ کرده، و سپس در شکم برده های اسیر شده فرو برده، به شدت حرکت داده و می چرخاندند. از جمله عوامل موثر در سخت شدن فولاد در این روش وحشتناک عملیات حرارتی، می تواند جذب نیتروژن خون باشد. در یادداشتهای مربوط به تاریخچه عملیات حرارتی آمده است که جیمز باوی سازندة اصلی چاقوی باوی در دوران غرب وحشی به منظور سخت کردن چاقوهای خود آنها را پس از حرارت دادن و سرخ شدن، نه مرتبه پشت سر هم در روغن پلنگ فرو می برده است.گرچه از زمان باستان، عملیات حرارتی به عنوان یکی از مهمترین مراحل تولید ابزارهای فولادی (به طور فلزی ) استفاده می شده است، ولی ظهور آن به عنوان یک علم به اواسط قرن نوزدهم بر می گردد. تا آن زمان، دانش بشر در زمینة عملیات حرارتی به مجموعه هایی از دستورالعملهای به دست آمده از قرنهای متوالی تجربه منحصر می شود.این دستورالعملها که اغلب ارزش بسیار زیادی داشته، از پدر به پسر به ارث می رسید. در این میان، بسیاری از اسرار گم شده و دو مرتبه کشف می شد، ولی طبیعت و ماهیت واقعی عملیات حرارتی همچنان در پرده ابهام باقی بود.در قرن نوزدهم، با پیشرفت سریع علم، عملیات حرارتی نیز به جرگه علوم پیوست، جهش اولیه و ناگهانی که در این زمینه به وقوع پیوست، ناشی از مطالعات انجام شده توسط میکروسکوپ نوری داده شد، "تکنیک متالوگرافی" برای مشاهده و مطالعة ساختار فلزات و آلیاژها ارائه شد. این تکنیک که شامل پولیش و حکاکی با محلول شیمیایی مناسب و مشاهده ساختار سطح نمونه توسط میکروسکوپ نوری است، هنوز هم یکی از مهمترین ابزارهای دانشمندان متالوژی برای مطالعه و تعیین میکروساختار فلزات و آلیاژها محسوب می شود.پیشرفتهای وسیع نظریه های عملیات حرارتی ...

  • بهینه سازی وجوشکاری فولاد 4130

    فصل اول مقدمه با توجهبه توسعه کار برد فلزات با استحکام متوسط و عملیات حرارتی پذیر برای تهیه سازه های حساس در صنایع دفاعی و صنایع هوا ـ فضا، فولاد4130 AlSl جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. این فولاد که در دسته فولادهای کم آلیاژ عملیات حرارت پذیر قارر داد، با انجام رژیم های مختلف عملیات حرارتی می تواند به استحکام کششی تا حدود 1400 MPa برسد. استفاده از این فولاد در ساخت مخازن تحت فشار بخصوص برای مخازنی که در دمای بالا بکار برده می شوند از نیمه دوم قرن بیستم متداول گشته است. فولا 4130 AlSl بدلیل دارا بودن میزان کربن بیشتر نسبت به فولادهای ساده کربنی و همچنین داشتن عناصر آلیاژی نظیر کروم و مولیبدن، دارای فرآیند جوش پذیری پیچیده ای می باشد و جوشکاری ان نیازمند شرایط کنترل شده همراه با رژیم های پیش گرم و پس گرم کردن خاص می ابشد. کنترل میزان فسفر و گوگرد در ترکیب شیمیائی فلز جوش نیز اهمیت خاصی برخوردار است زیرا براساس تحقیقات بعمل آمده، گوگرد حساسیت در برابر ترک گرم و فسفر حساسیت در باربر ترک سرد را می افزایند. این فولاد توسط اغلب فرآیندهای جوشکاری از قبیل الکترود دستی، قوس الکتریکی تحت پوشش گاز محافظ، اشعه الکترونی، مقاومتی و پرتو لیزری قابل جوشکاری می باشد. یکی از روشهای مناسب برای جوشکاری این فولاد، روش جوشکاری قوس ت الکترود تنگستنی تحت پوشش گاز محافظ(GTAW) می باشد. در این روش جوشکاری، انتخاب صحیح پارامترهای جوشکاری، انتخاب سیم جوش مناسب و استفاده از عملیات پیش گرم و پس گرم مناسب و در صورت امکان، مکانیزه کردن روش جوشکاری از اهمیت خاصی برخوردار می باشد.   فصل دوم مرور بر مطالب 2ـ1ـ تاریخچه با معرفی فولادهای با استحکام بالا در دهه 1950، اولین مخازن نگهداری گاز تحت فشار بالا در کشور انگلستان ساخته شد. در ابتدا برای ساخت این مخازن از فولاد آلیاژی با 25/0 درصد کربن و 5/1 درصد منگنز که قابلیت پذیرش عملیات حرارتی را داشته و استحکام تسلیم آن پس از انجام عملیات حرارتی به 850MPa می رسد، استفاده می شد. انجام تحقیقات گسترده ای در دهه 1960 بر روی فولادهای با استحکام بالا، سبب جایگزینی فولاد AlSl4130 با حدود 1 درصد کروم و 2/0 درصد مولیبدن بجای فولاد فوق الذکر گردید. شکل 2ـ1 نشانگر یک مخزن تحت فشار است که از آلیاژ 4130 AlSl  ساخته شده و استحکام آن پس از انجام عملیات حرارتی به 1240MPa­رسیده است. قسمت سیلندر شکل این مخزن از لوله ساخته شده که­قسمت کلاهک­ها پس از عملیات شکل دهی ورق به لوله جوش داده شده اند. 2ـ2ـ فولادهای کم آلیاژ فولادهای کم آلیاز دارای مقدار کمی عناصر آلیاژی هستند و بر حسب استحکام، نوع عملیات حرارتی انجام شده بر روی آنها یا موارد مصرف و ...