تاثیر عملیات سرد کردن زیر صفر بر ساختار میکروسکوپی و رفتار تریبولوژیکی فولاد 7147/1

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 ” تاثیر عملیات سرد کردن زیر صفر بر ساختار میکروسکوپی و رفتار تریبولوژیکی فولاد 7147/1 ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 85 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه تاثیر عملیات سرد کردن زیر صفر بر ساختار میکروسکوپی و رفتار تریبولوژیکی فولاد 7147/1

در این پژوهش تأثیر زمان عملیات سرد کردن زیر صفر بر رفتار سایشی فولاد 7147/1 (5120) موردمطالعه قرار گرفته است. جهت انجام عملیات کربوره کردن، نمونه­ ها درون جعبه­ هایی از فولاد نسوز با ترکیبی از پودر زغال، باریم کربنات و سدیم هیدروکسید به نسبت 1:1:50 قرار گرفت و به مدت 6 ساعت، در دمای C◦ 920 کربوره شد؛ سپس در داخل این جعبه در هوا تا دمای محیط خنک شدند. عملیات آستنیته کردن در دمایC◦ 930 به مدت 1 ساعت بر روی نمونه‌ها اعمال و در روغن کوئنچ شد. به‌منظور بررسی تأثیر زمان فرایند زیر صفر عمیق، نمونه‌ها به مدت‌زمان 1، 24، 30 و 48 ساعت در نیتروژن مایع در دمایC◦ 196- نگهداری شدند و سپس در دمای محیط در اتاق نگهداری شد. به‌منظور بهبود خواص فولاد و آزاد­سازی تنش­های داخلی ناشی از کوئنچ، نمونه ­ها به مدت 2 ساعت در دمای C ◦ 200 در کوره‌ نگهداری شدند. نمونه­ ها پس از آماده سازی سطحی، تحت آزمون­های مختلف قرار گرفتند. برای تعيين فازها از روش پراش پرتو ایکس استفاده شد؛ بدين منظور نمونه‌ها در ابعاد مناسب تهيه و با استفاده از نرم‌افزار Xpert فازهاي موجود با استفاده از عناصر اوليه تعيين شد. آزمون سایش به روش گلوله روی دیسک با استفاده از گلوله ­ای از جنس کاربید تنگستن بر نمونه‌های دیسکی با دو بار 80 و 110 نیوتون به مسافت 1000 متر در رطوبت هوای 5±30% و درجه حرارت C◦ 5±25 انجام شد. سختي نمونه‌ها به‌صورت ماکرو در مقياس راکول سي اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری سختی نمونه‌ها قبل و بعد از بازگشت، با بار اعمالی 30 کیلوگرم انجام گردید. همچنين ریز سختی نمونه‌ها با استفاده از دستگاه ریز سختی سنجی و با نيروي g100 انجام گرديد؛ سطوح سایش ابتدا توسط استون تمیز شده و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) موردمطالعه قرار گرفت. محصولات سایش نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف­سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) مورد بررسی قرار گرفت.

مطالعات پراش پرتو ایکس حاکی از کاهش در مقدار آستنیت باقیمانده در اثر اعمال عملیات زیر صفر بوده بگونه ­ای که در زمان های بیش ازیک ساعت، پیک آستنیت باقیمانده مشاهده نشده­است. بررسی‌های میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی توزیع بهتر کاربیدها، ریز شدن و افزایش کسر حجمی کاربیدها را در عملیات زیرصفرعمیق نشان داد. بدین ترتیب عملیات زیر صفر عمیق منجر به افزایش در سختی در حد 4 تا 33% و تا 24 ساعت ، افزایش مقاومت سایشی تا %39/191 می­گردد. با افزایش بیش­تر زمان عملیات زیر صفر، مقاومت سایشی نمونه ها کاهش یافته است؛ به­ گونه ­ای که در نمونه­ ی 48 ساعت عملیات زیر صفر شده مقاومت سایشی کاهش یافته است. علت افزایش سختی نمونه­ ها کاهش میزان آستنیت باقیمانده در اثر عملیات زیر صفر عمیق و دلیل کاهش مقاومت سایشی نمونه ها پس از 24 ساعت، رشد کاربید­ها و توزیع غیریکنواخت آن در ساختار و در نتیجه ضعیف شدن زمینه بوده است؛ بنابراین مدت زمان 24 ساعت عملیات زیر صفر عمیق بر فولاد 7147/1 زمانی بهینه است.

کلمات کلیدی: عملیات زیر صفر عمیق، آستنیت باقیمانده، کاربید، مقاومت سایشی، سختی

فهرست مطالب

 چکیده. 1

فصل اول: مقدمه

فصل دوم: مروری بر مطالب

2-1- معرفی و تاریخچه. 5

2-2- آستنیت باقیمانده. 5

2-2-1- پایداری آستنیت… 8

2-3- مشخصه‌‌‌‌های سطوح کربوره‫شده. 14

الف) ریز‌‌ساختار. 14

2-3-1- رفتار سایشی فولاد‌‌‌‌های کربوره‫شده. 18

2-4- عملیات سردسازی و زیر صفر فولاد. 19

2-4-1- تأثیر دما و زمان آستنیته کردن.. 22

2-4-2- انواع فولادها که میتوانند تحت عملیات زیر صفر قرار گیرند: 23

الف) فولاد ابزار. 23

ب) فولاد‌‌‌‌های زنگ نزن.. 27

ج) فولاد AISI 4340.. 28

د) فولاد‌‌‌‌های سطح سخت شونده. 28

2-5- بازگشت و تاثیر آن بر نمونه‫های عملیات زیر صفر شده. 28

2-6- انواع سایش…. 31

2-6-2- سایش چسبان.. 33

2-6-3- سایش خوردگی.. 34

فصل سوم: مواد و روش‫های آزمایش

3-1- آلیاژ مورداستفاده. 36

3-2- عملیات حرارتی نمونه‫ها 36

3-3- آزمون­ها 37

3-3-1- سختی­سنجی.. 37

3-3-2- سایش…. 38

3-3-3- متالوگرافی نمونه‫ها 38

3-3-4- فازیابی با استفاده از پراش پرتوی ایکس…. 39

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- بررسی ریزساختاری.. 40

4-1-1- متالوگرافی.. 40

4-1-2- بررسی ریزساختار با اشعه‌ی ایکس…. 46

4-2- سختی سنجی.. 47

4-3- سایش…. 49

4-3-1- ضریب اصطکاک…. 49

4-3-2- بررسی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 52

4-3-3- تغییرات نرخ سایش…. 59

فصل پنجم: نتیجه‫گیری و پیشنهادات

مراجع. 66

فهرست جداول

جدول2-1. تأثیر 1% از عناصر آلیاژی بر دمای شروع استحاله مارتنزیت در فولادهایی با 9/0 – 1% کربن.. 7

جدول 2-2. تأثیر 1% کروم بر دمای شروع استحاله مارتنزیتی در فولادهایی با درصد کربن مختلف…. 7

جدول2-3. نقطه‌ی جوش عادی سیالات زیر صفر رایج.. 19

جدول2-4. مقایسه‌ی دریل‌‌‌‌های عملیات حرارتی معمولی شده و زیر صفر شده. 24

جدول 3-1. ترکیب شیمیایی فولاد 7147/1. %. 36

جدول3-2. عمليات حرارتي نمونه‌ها. 37

جدول4-1. سختی بر اساس نوع عملیات انجام‌شده (DCT). 47

فهرست اشکال

شکل2-1. دماي شروع و پایان استحاله مارتنزیت (_f  Mو M_s) با توجه به درصد کربن در فولاد. 6

شکل2-2. منحنی استحاله مارتنزیت… 7

شکل 2-3. سختی راکول C به‌عنوان تابعی از درصد کربن.. 8

شکل 2-4. درصد آستنیت باقیمانده به‌عنوان تابعی از درصد کربن. 9

شکل 2-5. تغییر دمای M_s وانداده دانه‌ی آستنیت با دمای آستنیته کردن. 11

شکل 2-6. تغییرات دمای M_s با زمان حرارت دهی آستنیته کردن. 11

شکل 2-7. تغییرات M_b با الف) ‌اندازه دانه‌ی آستنیت ب) دمای آستنیته کردن و ج) میزان مارتنزیت انفجاری. 12

شکل 2-8. اثر پیرسازی درC° 250 بر M_s (Fe-1. 06% C-1. 63% Cr). 13

شکل 2-9. تغییر در میزان آستنیت باقیمانده با دمای کوئنچ (در فولاد‌‌‌‌های کربنی). 14

شکل 2-10. کاربید‌‌‌‌های درشت اولیه‌ی تشکیل‌شده در فولاد SAE 4130.. 16

شکل 2-11. شبکه‌‌‌‌های کاربیدی در مرز دانه‌های آستنیت اولیه. 17

شکل 2-12. کاربید‌‌‌‌های ریز اولیه در مارتنزیت تیغه‌ای که به‌وسیله‌ی کربن‌دهی.. 17

شکل 2-13. تجهیزات فرایند زیر صفر. 20

شکل 2-14. يک سيکل عمليات حرارتي شامل عمليات زير صفر. 21

شکل 2-15. اثر سرمایش تا فرایند زیر صفر بر تعداد کاربید‌‌‌‌های فولاد D2.. 22

شکل 2-16. انواع تماس در طول سایش خراشان.. 32

شکل 2-17. پنج مکانیزم سایش خراشان. 32

شکل 2-18. تصویر ساده‌شده‌ی سایش چسبان. 33

شکل 2-21. مدل سايش اکسيدي.. 34

شکل 3-1. تصوير دستگاه سايش. 38

شکل 4-1. اندازه‌گیری عمق نفوذ کربن با استفاده از نرم‌افزار TS View.. 40

ادامه­ی شکل 4-1، ه) 48DCT. 41

شکل 4-2. تصاویر میکروساختار توسط میکروسکوپ نوری. 42

شکل4-3. تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه‌شده از کاربیدها، سمت راست BSE و سمت چپ SE… 43

ادامه‌ی شکل 4-3، ط و ظ)48DCT در بزرگنمایی x 2000. 44

شکل4-4. تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه‌شده از کاربید­ها 44

شکل 4-5. تصویر تهیه­شده از تصاویر میکروسکوپی جهت محاسبات نرم­افزاری. 45

شکل 4-6. توزیع اندازه­ی کاربیدها در نمونه­های مختلف. 45

شکل 4-7. الگوی پراش نمونه­ی CHT. 46

شکل 4-8. الگوی پراش پرتوی ایکس از نمونه­های مختلف. 46

شکل 4-9.سختی بر اساس نوع عملیات انجام‌شده (DCT). 47

شکل 4-10. پروفیل میکرو سختی نمونه. 48

شکل 4-11. درصد افزایش سختی در نمونه­های مختلف. 48

شکل 4-12. ضریب اصطکاک برحسب مسافت، الف) CHT، ب) 1DCT… 50

ادامه­ ی شکل 4-12. ج)24DCT، د)30DCT و ه)48DCT در بار اعمالی N80. 51

شکل 4-13. سطح سایش دیسک در بار اعمالی N80. 52

شکل 4-14. سطح سایش دیسک در بار اعمالی N110. 53

شکل 4-15. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی سطوح سایش…. 54

شکل 4-16. تصویر تهیه‌شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از ذرات سایش. 55

شکل 4-17. نتایج آنالیز EDS نمونه­ی CHT، 1) محصولات سایش، 2) ذرات چسبیده به سطح سایش. 56

شکل 4-18. نتایج آنالیز EDS محصولات سایش نمونه­ی 1DCT.. 57

شکل 4-19. نتایج آنالیز EDS نمونه­ی 24DCT.. 57

ادامه­ی شکل 4-19. 1) محصولات سایش، 2) ذرات چسبیده به سطح سایش…. 58

شکل 4-20. نتایج آنالیز EDS محصولات سایش نمونه­ی 30DCT. 59

شکل 4-21. نتایج آنالیز EDS محصولات سایش نمونه­ی 48DCT. 60

شکل 4-22. نمودار کاهش جرم برحسب مسافت برای نمونه‌های مختلف، الف)N  80 و ب) N  110.. 60

شکل 4-23. نرخ سایش برحسب مسافت برای نمونه‌های مختلف، الف)N  80 و ب)N  110. 61

شکل 4-24. درصد افزایش مقاومت سایشی بر اساس نوع عملیات حرارتی. 62

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.