بررسی تاثیر متغیرهای عملیات حرارتی بر ریزساختار و مقاومت به سایش چدن نایهارد 4

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما  دارد رشته مهندسی مواد و متالوژی هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی در تمامی گرایشهای آن برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ”  بررسی تاثیر متغیرهای عملیات حرارتی بر ریزساختار و مقاومت به سایش چدن نایهارد 4 ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 123 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه بررسی تاثیر متغیرهای عملیات حرارتی بر ریزساختار و مقاومت به سایش چدن نایهارد 4  :

در این تحقیق اثر دما و زمان ناپایدارسازی آستنیت بر ریزساختار و مقاومت به سایش چدن نایهارد4 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 Al₂O₃ در 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 M₇C₃ است. 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 کليدي: چدن نایهارد4 ، کاربید یوتکتیک، کاربید ثانویه، دما و زمان ناپایدارسازی آستنیت، مقاومت سایشی

فهرست مطالب

فصل 1- مقدمه   1

فصل 2- مرور بر منابع   5

2-1- معرفی چدن های سفید مقاوم به سایش (چدن نایهارد) 5

2-2- تاریخچه.. 6

2-3- کاربرد چدن‌های نایهارد.. 7

2-4- چدن‌های نایهارد و استانداردهای آن… 9

2-4-1- ترکیب شیمیایی و ریزساختار.. 9

2-4-2- چدن نایهارد 1 و2.. 10

2-4-3- چدن نایهارد 4.. 12

2-5- تاثیر عناصر آلیاژی… 14

2-5-1- کربن…. 14

2-5-2- کروم.. 16

2-5-3- نیکل   17

2-5-4- مولیبدن… 18

2-5-5- تنگستن…. 18

2-5-6- نیوبیم… 19

2-5-7- وانادیم… 21

2-5-8- منگنز… 22

2-5-9- مس    22

2-5-10- سیلیسیم… 22

2-5-11- بور.. 24

2-5-12- گوگرد.. 24

2-5-13- فسفر… 24

2-5-14- نتیجه گیری… 24

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

2-7- ذوب و ریخته گری… 34

2-8- انجماد چدن نایهارد.. 35

2-9- عملیات حرارتی…. 38

2-10- عملیات ناپایدارسازی و تبدیل آستنیت در آن… 41

2-10-1- تشریح فرایند… 41

2-10-2- تبدیل مارتنزیتی در حین عملیات حرارتی ناپایدارسازی… 43

2-11- عملیات حراتی تمپر… 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

2-13-4- دمای تمپر… 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 ‌بندي و هدف از تحقيق…. 54

فصل 3- روش تحقیق   55

3-1- طراحي آزمايش……. 56

3-1-2- تهیه مدل و قالبگیری… 57

3-1-3- ذوب و بارریزی… 58

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

3-1-8- آزمون سختی…. 60

3-1-9- آزمون سایش……. 61

فصل 4- نتايج و بحث     63

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

نتيجه‌‌گیری   97

پيشنهادات برای تحقيقات بيشتر   99

مراجع   101

پیوست ‌ها 107

فهرست شکل ‌ها

شكل (2-1) صفحه لاینر آسیاب ]2[. 7

شكل (2-2) پمپ لایروبی ساخته شده از چدن نایهارد 4 ]2[. 8

شكل (2-3) دستگاه ایجاد دمش در معدن الماس]5[. 9

شكل (2-4) ریزساختار  نایهارد 1 در حالت ریختگی ]2[. 11

شكل (2-5) کاربید یوتکتیک M₃C در زمینه ]2[. 11

شكل (2-6) اثر مارتزیت زمینه بر سختی چدن نایهارد 2]2[. 12

شكل (2-7) ریزساختار کاربید یوتکتیک چدن نایهارد 4 و کاربید میلهای شکل یوتکتیک(تصویر راست) [2،17] 13

شكل (2-8) اثر کربن بر سختی و مقاومت به ضربه نایهارد 4 بعد از عملیات حرارتی [2،19]. 15

شكل (2-9) دیاگرام فازی آهن- کربن- کروم [18]. 16

شكل (2-10) اثر کروم بر مقاومت سایشی (a) سخت کردن°C820 (b) سخت کردن°C800 [20]. 17

شكل (2-11) کاربیدهای یوتکتیکی M₂C ]17،21[. 19

شكل (2-12) تشکیل کاربید نیوبیم ‌در چدن‌های نایهارد ]24[. 20

شكل (2-13) تغییرات مقاومت سایشی نسبت به درصد وانادیم ‌[15،18] 21

شكل (2-14) اثر افزودن سیلیسیم ‌بر مقاومت سایشی (a) سخت کردن در دمای °C820 (b) سخت کردن در °C850]20[ 23

شكل (2-15) اثر افزودن سیلیسیم ‌ بر سختی(a) سخت کردن در دمای °C820 (b) سخت کردن در°C850]20[. 23

شكل (2-16) ریزساختار  ریختگی چدن نایهارد با کاربید M₃C ]17[. 27

شكل (2-17) ریزساختار  قطعه ریختگی با کاربید یوتکتیک M₇C₃ ]17[. 28

شكل (2-18) مورفولوژی تیغهای کاربید M₇C₃ ]17،31[. 28

شكل (2-19) تشکیل کاریبد یوتکتیک M₇C₃ ]31[. 29

شكل (2-20) ساختار دو گانهای از کاربیدها در چدن نایهارد ]5،17[. 29

شكل (2-21) کاربیدهای ثانویه ایجاد شده در چدن نایهارد ]17[. 30

شكل (2-22) کاربیدهای ثانویه تشکیل شده در چدن نایهارد ]30[. 31

شكل (2-23) نمودار فازی دو تایی چدن نایهارد 4 ]2[. 35

شكل (2-24) سطح شکست ریزساختار انجماد چدن سفید هیپو با فوق گداز کم ]36[. 37

شكل (2-25) سطح شکست ریزساختار انجمادی چدن سفید هیپو با فوق گداز بالا]36[. 37

شكل (2-26) تاثیر سرعت انجماد بر ریزساختار چدن مقاوم به سایش ]36[. 37

شكل (2-27) تشکیل کاربید M₃C طبق واکنش پریتکتیک ]36[. 38

شكل (2-28) نمودارپیوسته چدن Ni-hard 4 ]2[. 41

شكل (2-29) نمودار ایزوترمال چدن Ni-hard 4 ]2[. 42

شكل (2-30) رابطه درصد آستنیت باقیمانده، قبل و بعد از عملیات حرارتی با درجه حرارت ]39[. 45

شكل (2-31) تاثیر دمای عملیات حرارتی بر سختی  چدن نایهارد ]39[. 45

شكل (2-32) تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به نمونهای که در هوای آرام سرد شده است ]38[. 46

شكل (2-33) تصویر میکروسکوپ نوری مربوط به نمونه شکل (2-32) که در روغن سرد شده است ]38[. 46

شكل (2-34) تاثیر دمای تمپر بر روی سختی چدن نایهارد ]38[. 47

شكل (2-35) تغییرات مقاومت سایش با نسبت سختی ماده به سختی ساینده در چدن سفید ]2،40[. 48

شكل (2-36) مقاومت سایشی بر حسب مقدار کربن و ریزساختار فولادها و چدنهای سفید ]2[. 49

شكل (2-37) نمایی از دستگاه پین روی دیسک ]44[. 52

شكل (2-38) نمایی از دیسک ساینده و نگهدارنده پین ]44[. 53

شكل (3-1) فلوچارت طراحی آزمایش. 56

شكل (3-2) مدل فومی ریخته شده. 57

شكل (3-3) قالب ریخته شده جهت ذوب ریزی… 57

شكل (3-4) نمونه پینهای آزمون سایش……. 62

شكل (3-5) سنگ ساینده مورد استفاده در آزمون سایش……. 62

شكل (3-6) نحوه انجام آزمون سایش……. 62

شكل (4-1) ریزساختار نمونه ریختگی چدن نایهارد 4.. 63

شكل (4-2) اثر زمان ناپایدارسازی بر ماکروسختی  در دماها و زمانهای مختلف….. 66

شكل (4-3) اثر دما و زمان ناپایدارسازی بر میکروسختی نمونههای نایهارد.. 67

شكل (4-4) ریزساختار نمونه ناپایدار شده در دمای C°750 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 69

شكل (4-5) ریزساختار  نمونه ناپایدار شده در دمای C°800 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 71

شكل (4-6) ریزساختار  نمونه ناپایدار شده در دمای C°850 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 73

شكل (4-7) ریزساختار  نمونه ناپایدار شده در دمای C°900 در زمان‌های مختلف 1 تا 6 ساعت. 74

شكل (4-8) تاثیر زمان ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازها 77

شكل (4-9) اثر زمان ناپایدارسازی بر مقدار آستنیت باقیمانده در دماهای ناپایدارسازی… 78

شكل (4-10) اثر زمان ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازها 79

شكل (4-11) اثر دمای ناپایدارسازی بر سختی در زمان ثابت 5 ساعت….. 80

شكل (4-12) اثر دمای ناپایدارسازی بر سختی در زمان ثابت شش ساعت….. 80

شكل (4-13) اثر دمای ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازهادر زمان 6 ساعت….. 81

شكل (4-14) اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار نمونهها در زمان 5 ساعت….. 82

شكل (4-15) اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار نمونهها در زمان 6 ساعت….. 83

شكل (4-16) اثر دمای ناپایدارسازی بر مقدار حجمی فازها 84

شكل (4-17) ریزساختار  مشاهده شده توسط SEM از نمونههای ناپایدار شده. 86

شكل (4-18) اثر دمای تمپر بر سختی…. 87

شكل (4-19) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°750.. 88

شكل (4-20) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°800.. 89

شكل (4-21) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°850.. 90

شكل (4-22) ریزساختار  نمونه‌های تمپر شده بعد از ناپایدارسازی آستنیت در دمای C°900.. 91

شكل (4-23) اثر عملیات ناپایدارسازی بر مقاومت به سایش چدن نایهارد.. 92

شكل (4-24) تصویر SEM گرفته شده از سطح سایش نمونههای نایهارد4.. 93

شكل (4-25) اثر سختی معادل بر مقاومت به سایش……. 96

فهرست جدول ‌ها

جدول (2-1) استاندارد اروپایی چدنهای نایهارد ]2[. 10

جدول (2-2) ترکیب شیمیایی انواع چدنهای نایهارد [2،5] 10

جدول (3-1) اطلاعات مربوط به فرایند ذوب…. 58

جدول (3-2) آنالیز ذوب نایهارد 4.. 58

جدول (3-3) شرایط انجام عملیات حرارتی…. 59

جدول (4-1) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در نمونه ریختگی…. 65

جدول (4-2) اثر دما و زمان ناپایدارسازی بر ماکروسختی نمونهها بر حسب ویکرز.. 66

جدول (4-3) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 750 درجه سانتی‌گراد.. 75

جدول (4-4) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 800 درجه سانتیگراد.. 75

جدول (4-5) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 850 درجه سانتیگراد.. 76

جدول (4-6) درصد حجمی فازهای تشکیل شده در دمای 900 درجه سانتیگراد.. 76

جدول (4-7) اثر دمای تمپر بر سختی نمونهها بر حسب ویکرز..

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.