X
تبلیغات
دانشنامه مهندسی مواد

LOGO

دانشنامه مهندسی مواد
مواد.ریخته گری.متالورژی.جوشکاری
  • banner 240x80px
  • banner 240x80px
  • banner 240x80px

همکاری

با سلام خدمت تمامی دوستان

اگر کسی مایل به همکاری با این وبلاگ است می تواند در قسمت نظرات پیام بگذارد و یا درخواست خود را به ایمیل من بفرست تا در اولین فرصت تمامی وبلاگ در اختیار او قرار گیرد.

با تشکر از همکاری شما


دسته بندی :

خبر خوبی برای دوستان

انتظار به سر رسید.

باسلام خدمت دوستان عزیز که در این چند ما ، کمک و همیار ما بودند .

به اطلاع شما می رسانم که وب سایت دانشنامه مهندسی مواد در حال راه اندازی می باشد.لذا ازکلیه دوستان و سروران تقاضا داریم هر چه مطلب در مورد مهندسی مواد ، متالورژی ، ریخته گری و جوشکاری دارند به ایمیل مابفرستید تا در سایت با نام خودتان قرار بگیرد، و بایستی به این نکته اشاره کرد که هرجه شما کمک حال ما باشید ما سریع تر سایت را ،راه اندازی میکنیم.

آدرس سایت:www.iranmetallurgy.ir

ایمیل :m_shams9962@yahoo.com

با تشکر از شما


دسته بندی :

نحوه تعمیرات نسوز کوره های مس سرچشمه

نحوه تعمیرات نسوز کوره های مس سرچشمه

تعريف مواد دير گداز : موادي كه تحمل دماي بالا را در حين عمليات توليد را داشته باشند

 و بتوا نيم در عمليات  توليد تجهيزات وظروف را از نوع بسازيم.


دسته بندی : مصالح ذوب وریخته گری

خواص مکانیکی چدن با گرافیت کروی مطابق با استاندارد ISO 1083

 

خواص مکانیکی چدن با گرافیت کروی مطابق با استاندارد ISO 1083

نوع چدن

 

استحکام کششی تنش تسلیم

تغییر طول نسبی حداقل

سختی - برینل

ساختار میکروسکوپی

N/mm²

Kgf/mm²

Tonf/in²

n/mm²

Kgf/mm²

Tonf/in²

800-2

800

81.6

51.8

480

48.9

31.1

2

248-352

پرلیت با ساختار تمپر شده

700-2

700

71.4

45.3

420

42.8

27.2

2

229-302

پرلیت

600-3

600

61.2

38.8

370

37.7

24

3

192-269

پرلیت و فریت

500-7

500

51

32.4

320

32.6

20.7

7

170-241

فریت و پرلیت

400-12

400

40.8

25.9

250

25.5

16.2

12

کوچکتر از 201

فریت

370-17

370

37.7

24

230

23.5

14.9

17

کوچکتر از 179

فریت

 

 

 

 


دسته بندی : فلزات آهنی

بعضی از خواص اجزای تشکیل دهنده در چدن ها

بعضی از خواص اجزای تشکیل دهنده در چدن ها

فاز

وزن مخصوص نسبی

استحکام کشش N/M²

درصد ازدیاد طول نسبی کشش

درصد کاهش سطح مقطع در آزمایش کشش

سختی . برینل

توضیحات

فریت

7.86

275

61

30.9

75

---

سیلیکوفریت

---

310

50

91.6

---

محتوی 0.82 درصد سیلیسیم

سیلیکوفریت

---

440

50

85

---

محتوی 2.28 درصد سیلیسیم

سیلیکوفریت

---

535

21

28.7

---

محتوی 3.4 درصد سیلیسیم


دسته بندی : فلزات آهنی

استخراج منیزیم به روش الکترولیز

استخراج منیزیم به روش الکترولیز

در حال حاضر دو نوع فرآیند الکترولیز جهت تولید منیزیم مورد استفاده قرار می گیرد که اختلاف عمده آنها در درجۀ هیدراسیون mgcl2 و طراحی سلول الکترولیز می باشد.یکی از پیشگامان ایجاد و توسعه این فرآیند آی – جی فاربن اینداستری در آلمان بود و روش ابداعی این شرکت هم اکنون مبنای فرآیند مورد استفاده به وسیله شرکت نروژی نرسک هیدرو که تولید کنندگان عمده این فلز در اروپا می باشد ،قرار دارد.در این فرآیند که مشهور به فرآیند IG است MGO حاصله از مینرال های آب دریا را خشک کرده و همراه با یک ماده احیاء کننده مانند احیاء کننده مانند پودر زغال و محلولMgcl2 به صورت بریکت در می آورند.


دسته بندی : متالورژی استخراجی

سری جدید مقالات مهندسی مواد

سری جدید مقالات مهندسی مواد

 

برای دریافت این مقالات بایستی نام و نام خانوادگی ،محصل تحصیل ، رشته تحصیلی و کد مقاله را با آدرسی زیر ایمیل بزنید، و در اولین فرصت مقاله به ایمیل شما فرستاده می شود ، در ضمن دوستانی عزیزی که مایل به همکاری با ما برای پربار کردن این وب هستند لطفاٌ تخصص خود ارسال کنند تا در قسمتهای مختلف وب از آنها کمک گرفته شود .

با تشکر محسن شمس

M_shams9962@yahoo.com

 


دسته بندی : مقالات

تولید آلومینیم به وسیلۀ فرآیند هال هرولت

تولید آلومینیم به وسیلۀ فرآیند هال هرولت


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

فرایند بایر در استحصال آلومینا

فرایند بایر در استحصال آلومینا


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

سختی اجسام در مقیاس موهس

سختی اجسام  در مقیاس موهس


دسته بندی : متالورژی مکانیکی

مشخصات مواد قالب برای روش های مختلف ریخته گری

مشخصات مواد قالب برای روش های مختلف ریخته گری


دسته بندی : مصالح ذوب وریخته گری

مشخصات غربال های استاندارد آمریکایی و جامعه ریخته گران آمریکا

مشخصات غربال های استاندارد آمریکایی و جامعه ریخته گران آمریکا


دسته بندی : مصالح ذوب وریخته گری

مس خالص و خواص آن

مس را می توان اولین فلز مورد استفاده بشر دانست این فلز با داشتن سختی کافی دارای خاصیت انعطاف پذیری عالی نیز می باشد.به طوری که میتوان آنرا به اشکال گوناگونی تبدیل کرددر طبیعت این فلز گاهی به صورت آزاد ولی اغلب به صورت کانی های مختلف یافت میشود.


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

FE Analysis

FE Analysis

 

 

 

Castings are not completely homogeneous, residual stresses, unbalanced microstructure and mechanical properties have an impact on the resistance of castings against the specified loads and on their durability. The prediction of casting characteristics is subject of the MAGMA S&E engineer. And MAGMA S&E’ team of FE-analysts exploit this knowledge for their analyses of casting performance and lifetime.
They also support FE-analysts outside of MAGMA:
casting properties and residual stress can be mapped on all FE-meshes to provide more accurate boundary conditions for FE-analysis and lifetime calculations.

دسته بندی : نرم افزار

Casting Design Support

 

Casting Design Support

Castings are always competitive, if the design fully exploits their potential for superior functionality and performance. In the design process for such castings, information related to the manufacturing process are clearly needed: Residual stress and local mechanical properties must be taken into consideration. The complete development process including design, FE analysis, prototyping, tooling and series production planning will be improved, when casting simulation is integrated.

The MAGMA S&E engineers provide this information, on site, on common engineering platforms, to the right time and the right group of persons.

دسته بندی : مصالح ذوب وریخته گری

From Metallurgy to Casting Properties

دانشنامه مهندسي مواد 

From Metallurgy to Casting Properties

Cast Iron quality is determined decisively by the applied melting practice, metal treatment and metallurgy. The prediction of feeding and structure formation of cast irons requires an accurate consideration of the microscopic phase separation, the foundries actual melt analysis and the type and effect of melt inoculation. The MAGMAiron module uses a microscopic kinetic growth model, which predicts the solidification sequence of cast iron alloys. Based on the alloy composition and the applied metallurgy MAGMAiron predicts the type and amount of graphite (grey, ductile or compacted iron) formed and gives an accurate simulation of competing graphite expansion and solidification contraction forces through which shrinkage and porosity are determined. This also allows the prediction of the final microstructures and mechanical properties in the casting.

MAGMAiron supports the foundryman by:

  • determining the effect of any risering and gating system design on the casting quality
  • removal or adjustment of features such as chill
  • provides "maps" for the variation in mechanical properties through out the casting
  • supports improved inoculation treatment in relation to alloy composition

دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهای ابزاری سردکار

فولادهای ابزاری سردکار

به طور کلی این دسته از فولادها به پنج نوع مختلف با موارد مصرف مشخص، تحت استاندارهای بین المللی تعریف شده در این زمینه تقسیم شده اند که هر یک از آنها به شرح زیر می باشند.
 

نوع اول
این فولاد در آبکاری  تغییر فرم نمی دهد. برای ساخت سنبه _ ماتریس _قالب های سرامیکی چینی _ کاشی _ ابزار برشی مانند تیغچه _ برقو _قلاویز _ تیغه های برش فلزات _ ابزار خم قالب های پرس و کشش و فرم دهنده و قرقره عاج به کار می رود. در مقابل سایش بسیار مقاوم است.
 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

63-65

100-400

روغن حمام نمک 200-250C
400-450C
تا قطر 25 میلیمتر هوای خشک فشرده

930-980

800-850

1050-850

2.00

 

 

11.5

 

 

 

 

X210Cr
12

2080

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

Ch12

X210Cr
13Ku

BD3

D3

 

2002
CSN:19436

BORA12

RCC

SPECIALK

K100

 

نوع دوم
این فولاد نیز دارای خواص فولاد بالا (2080) می باشد. با داشتن تنگستن اضافی دارای راندمان کار بسیار بالا بوده و در مقابل حرارت ناشی از کار خاصیت برشی خود را به خوبی حفظ می نماید.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

64-66

100-400

روغن حمام نمک 200-250C
یا
400-450C
هوا - هوای فشرده

950-980

800-850

1050-850

2.10

 

 

11.5

 

 

 

0.7

X210Cr
W12

2436

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

مریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان
  (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

Ch12W

 

 

D6

XW5

2002
SPECIAL
CSN:19437

BORA

RCC
EXTRA

SPECIAL
KR

K107

 

نوع سوم
فولادی است مقاوم در مقابل ضربه و فشار برای ساخت انواع سنبه های پر استقامت سنبه های حکاکی _ زرگری و ضرب مسکوکات _ انواع قلم _ ماتریس برش _ تیغچه های برش ورق و میله گردهای فولادی با ضخامت و سختی زیاد به کار می رود. در کارخانجات میخ سازی نیز مصرف می شود. برای برش چوب نیز مورد استفاده قرار می گیرد. با تغییر درجه بازگشت به عنوان گرمکار نیز به کار می رود.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

55-59

100-400

روغن

890-920

710-750

1050-850

0.47

0.9

 

1.0

 

 

0.2

2.0

45WCr
V7

2542

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان
 (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

5ChW2SF

58WCr9KU

BS1

S1

M4

TENAX N

 

RTW2H

MY EXTRA

K450

 

نوع چهارم
این فولاد با وجود قدرت برش زیاد برای ورق های نازک و مقاومت در مقابل اصطکاک شکننده نبوده و برای ابزار سردکار مانند ابزارهای نجاری _ سنبه _ ماتریس _ برش پرس و کشش و انواع ابزارهای اندازه گیری به کار می رود. در کارخانجات پروفیل سازی برای ساخت قرقره استفاده می شود پس از آبکاری فرم اصلی خود را حفظ می نماید. با پلیش عالی برای ساخت انواع قالب های ملامین _ باکلیت و پلاستیک مصرف می شود.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد 
 آلمان

 

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

63-65

100-400

روغن
حمام نمک 200-250C
تا قطر 20میلیمتر

820-780

710-750

1050-850

0.95

 

1.1

0.5

 

 

0.1

0.5

100Mn
CrW4

2510

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

9ChWG

 

BO1

O1

DF2

STABiL K
CSN:19314

VERESTA V

RUS3

AMUTITS

K460

 

نوع پنجم
فولاد نقره ای به صورت سنگ زده برای ساخت انواع سنبه _ پین _ مته _ حدیده _ قلاویز برقو و وسایل دقیق مانند محور ماشین های کوچک به کار می رود.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد 
 آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

64-66

100-400

آب  
روغن تا قطر 12 میلیمتر

780-810
810-840

710-750

1050-850

1.18

 

 

0.7

 

 

0.1

 

115CrV3

2210

 

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهای سمانتاسیون آلیاژی

فولادهای سمانتاسیون آلیاژی

فولادهای سمانته  به دو دسته با استانداردهای مختلف تقسیم می شوند که به شرح زیر می باشند :
 

نوع اول
این فولاد سمانته به علت دارا بودن کرم و نیکل بالا در مقابل فشار و اصطکاک مقاومت بسیار عالی دارد. برای ساخت انواع چرخ دنده پیستون میله های هزار خار - گژن پین میل فرمان و ... به کار می رود و با پلیش عالی در صنایع پلاستیک و ملامین نیز به کار می رود. با استاندارد 5919 (7210 آساب) تقریبا خواص مشابهی دارد.
 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

60

170-210

روغن
آب حمام نمک
 160-250C
فرو بردن در آب فقط برای قطعات بزرگ با اشکال ساده

800-830

650-700
 در کوره به آهستگی خنک شود

1150-850

0.18

0.3

0.5

2.0

 

2.0

 

 

18crNi8

5920

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

15Ch2GN
2T

 

EN320

 

تقریبا بهتر از
7210

بهتر از
CNI
CSN:16321

E22Z

RECN

ECN200

E220

 

نوع دوم
این فولاد سمانته نیز برای ساخت کلیه قطعاتی که باید دارای سطح بسیار سخت و مغز نرم باشند به کار می رود.مانند انواع مختلف چرخ دنده - میل فرمان - کرانویل و پیتیون و غیره در صنایع پلاستیک نیز استفاده می شود. با استاندارد 7147 تقریبا خواص مشابهی دارد. برای ساخت پوسته های فک آسیاب و میل جک های هیدرولیکی نیز به کار می رود.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

60

170-210

روغن
آب حمام نمک (160-250C)فرو بردن در آب فقط برای قطعات بزرگ با اشکال ساده

810-840

650-700

1150-850

0.17

0.3

1.2

1.0

 

 

 

 

16MnCr5

7131

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

مریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان  (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

18ChG

16MC5

527M17 527A19 (~EN207)

5115

 

CE2
CSN:14220

ECN

EC 80

EB 80

E410

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ

این فولاد ضد زنگ بوده و برای ساخت قطعاتی که در تماس با آب و بخار می باشند مانند شافت های تلمبه - چاه آب - پیچ و مهره - پیم - ابزارهای جراحی و پره های توربین به کار می رود. برای جوشکاری مناسب است ولی قبل از جوشکاری باید حدود 300-400 درجه سانتیگراد گرم شود. بعد از جوشکاری مراحل آبکاری و تابانیدن باید انجام گیرد . تحمل حرارتی این فولاد حدود 500 درجه می باشد.

 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

 

650-700

روغن
هوا

980-1030

750-800 در کوره به آهستگی خنک شود

1150-750 در خاکستر به آهستگی خنک شود

0.20

 

 

13.0

 

 

 

 

X20Cr13

4021

 


 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

20Ch13

X20Cr13

420S37

420

 

AK25
CSN:17022

REMANT 4021

RNO

KW20

N320

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولاد نسوز

فولاد نسوز


این فولاد در مقابل حرارت های تا 1200 درجه سانتیگراد مقاوم بوده و برای کاربرد در تمامی مواردی که قطعه در معرض حرارت زیاد قرار می گیرد نظیر کوره های عملیات حرارتی فولاد و ابزارهای مربوطه - کوره های پخت لعاب و سیمان قالب شیشه کریستال و غیره قابل استفاده است.
 

 

 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

 

 

ضخامت بیش از 2 میلیمتر آب
ضخامت کمتر از 2 میلیمتر
هوا

Temper
quenching
1050-1120
سرد کردن ناگهانی

 

1150-800

0.08

2.0

 

24.8

 

19.8

 

 

X15CrNi
Si 2520

4841

 


 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

20Ch 25N
20 S2

X16CrNiSi

310S24

314
310

 

AKC
CSN:17255

THERMAX
11 A

NH22

FFB

H525

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولاد فـنـری

فولاد فـنـری

برای ساخت فنرهای چند لایه ای- مارپیچ تخت و فنر های میله ای تحت پیچش به کار می رود ( تسمه تا قطر 30 میلیمتر ضخامت و گرد تا قطر 40 میلیمتر ). برای کار در حرارت زیاد ( تا حدود 300 درجه سانتی گراد ) نیز مناسب است.
 

 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

تابانیده 23

آبکاری شده  31

450-520

روغن

830-860

640-680

1050-850
برای کارهای معمولی
______
900-850
برای فنر
 

0.51

0.3

1.0

1.1

 

 

0.1

 



50CrV4
 

8159

 


 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

50ChGFA

50CrV4

~735A50
(En47)

~6150

 

CV4
CSN:15260

DCRV

F2K

C.R.V

F550

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهای ابزاری گرمکار

فولادهای ابزاری گرمکار

به طور کلی این دسته از فولادها به چهار نوع مختلف با موارد مصرف مشخص، تحت استاندارهای بین المللی تعریف شده در این زمینه تقسیم شده اند که هر یک از آنها به شرح زیر می باشند.

نوع اول
پس از آبکاری و برگشت، سختی و استحکام خود را در حرارت زیاد حفظ نموده و جهت ساخت انواع ابزار و قالب گرمکار آهن و فولاد و سایر فلزات گداخته، هم چنین قالب های تزریقی و تحت فشار فلزات سنگین مناسب است. جدول زیر ارائه دهنده ی ویژگی های این فلز تحت استاندارهای مختلف است.
 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

50-54
44-48

دو مرتبه
 در
600-680 درجه برگشت داده و در هوا خنک شود

روغن
 حمام نمک

 500-550C
 هوا

1060-1100

750-800

1100-900

0.32

 

 

2.4

 

 

0.6

4.3

X30W
CrV53

2567

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

4Ch2W5FM

 

 

 

 

212D2
CSN:19720

SPECIAL
W5

RWA

WKZ 50

W105

 

نوع دوم
این فولاد گرمکار نیزمقاومت و سختی خود را مانند 2567 بالا در حرارت نسبتا زیاد به خوبی حفظ می نماید.جهت ساخت قالب های تزریقی فلزات سبک مناسب است.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

52-56
50-54

دو مرتبه در
550-650 درجه برگشت داده و در هوا خنک شود

روغن حمام نمک 500-550C هوا

1020-1080

750-800

1100-900

0.39

0.1

 

5.0

1.3

 

0.1

 

X40Cr
MoV51

2344

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

مریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان  (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

4ch5MFIS

X35CrMo
Vo5KU

BH 13

H 13

8407

TLI
19554

E38 V

RDC2V

US
ULTRA2

W302

 

نوع سوم
با داشتن سختی زیاد بسیار خوش تراش بوده و با قابلیت پلیش بسیار عالی جهت قالب های پلاستیک و ملامین سازی مصرف می شود و معمولا نیاز به آبکاری ندارد.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

 

620-680

روغن

820-850

760-780

1050-850

0.33

 

0.8

1.6

0.4

 

S:

0.07

40CrMn
MoS 86

2312

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

 

 

 

~P20

718

GS3
1.2311
CSN:19520

CMSK

MFRS

K456

M210

 

نوع چهارم
این فولاد مخصوص صنایع پرسکاری و آهنگری (فورجینگ) و همچنین مخصوص سیلندرها و قالب های تزریقی (اکستروژن) برای فلزات غیر آهنی می باشد.با پلیش عالی در صنایع پلاستیک سازی مصرف می شود. در مقابل ضربه و اصطکاک نیز مقاوم است. با خواص بالا و درجه بازگشت 300-160 درجه سانتی گراد به عنوان سردکار نیز می توان استفاده کرد.

 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد 
 آلمان

 

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

52-56

400-650

روغن

830-870

650-700

1100-850

0.55

 

 

0.7

0.3

1.7

0.1

 

55Nicr
Mov6

2713

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

5Ch NM

 

Nr.5

L6

ALVAR
14

TBM1
CSN:19662

AMS

RGS1

GNM

W501


دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهای ساختمانی آلیاژی


فولادهای ساختمانی آلیاژی به دو نوع مختلف با موارد مصرف مشخص، تحت استاندارهای بین المللی تعریف شده در این زمینه تقسیم شده اند که هر یک از آنها به شرح زیر می باشند.

نوع اول

این دسته از فولادها دارای چهار استاندارد  مختلف می باشند که برای ساخت قطعات یدکی مانند پلوس - فول - میل لنگ - شاتون - اکسل ماندالین - محور - شافت - میل گاردن - دسته پیستون و وسایل یدکی هواپیما و سایر قطعات ماشین آلات به کار می رود. فولاد 7225 به علت کم شدن سختی از سطح تا مفز برای ساخت قطعاتی که ضربه خور زیاد داشته و باید حالت ارتجاعی نیز داشته باشند بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. گرچه این فولادها عملا برای ساخت قالب های پلاستیکی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. ولی استانداردهای 6580 و 6582 به علت دارا بودن کرم و نیکل بالا دارای پلیش بهتری می باشند.
 

استاندارد اول

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

48-50

540-680

روغن

830-860

650-700

1050-850

0.30

0.3

0.5

2.0

0.4

2.0

 

 

30CrNi
Mo8

6580

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

 

 

823M30

 

 

BOZS
CSN:16435

D 22 S

MONiX 2

VCN200

V145

 

استاندارد دوم
 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

48-50

540-680

روغن

830-860

650-700

1050-850

0.34

0.3

0.5

1.5

0.2

1.5

 

 

34CrNi
MO6

6582

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

مریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان
  (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

38Ch2N
2MA

35NiCrMO
6KB

817M40

4340

705

BOZ
CSN:19341

D 15 S

MONiX 15

VCN 150

V155

 

استاندارد سوم
 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

48-50

540-680

روغن
آب

830-860
820-850

650-700

1050-850

0.36

0.3

0.7

1.1

0.2

1.1

 

 

36CrNI
MO4

6511

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان
 (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

40ChN2
MA

38NiCr
MO4(KB)

816M40

9840

 

BOZI

 

MONiX 10

VCN 100

V165

 

استاندارد چهارم
 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

48-50

540-680

روغن
آب

830-860
820-850

680-720

1050-850

0.41

0.3

0.7

1.1

0.2

 

 

 

42CrMO4

7225

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

38ChMA

42CrMO4
40CrMO4

708M40

4140
4142

709

Cm5
CSN:15142

BSH

MO40

VCL 140

V320

 

استاندارد پنجم
این فولاد برای ساخت میل لنگ - شافت - اکسل - دوک - شاتون و سایر قطعاتی که فشارهای معمولی و متوسط را باید متحمل شوند مورد استفاده قرار می گیرند.
 

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

40-48

540-680

روغن
آب

830-860
820-850

680-720

1050-850

0.41

0.3

0.7

1.1

 

 

 

 

41Cr4

7035

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

40Ch

41Cr4

530 A40 530 M40

5140

 

AUTO D
CSN:14151

 

VC135

 

V500


دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهای ضد اسید و قلیایی

فولادهای ضد اسید و قلیایی


به طور کلی این دسته از فولادها به سه نوع مختلف با موارد مصرف مشخص، تحت استاندارهای بین المللی تعریف شده در این زمینه تقسیم شده اند که هر یک از آنها به شرح زیر می باشند.

 

نوع اول
از این فولاد برای ساخت لوازم آشپزخانه و قطعات صنایع مواد غذایی - نساجی و غیره استفاده می شود. در مقابل زنگ زدگی حاصل از بخار آب و مواد اسیدی و قلیایی مقاوم می باشد. قابلیت کشش و پلیش آن عالی است و پس از جوشکاری نیازی به آبکاری ندارد.
 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

 

 

ضخامت بیش از 2 میلیمتر آب
ضخامت کمتر از 2 میلیمتر هوا

1000-1050

 

1150-750 در هوا خنک شود

0.05 حداکثر

 

 

18.5

 

9.5

 

 

X5CrNi
18 10

4301

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

08Ch18
N10

X5CrNi
1810

304S15 304S16 304S31

304 304H

 

AKV7
CSN:17240

REMANIT
4301

ANOXiN
2P

AS2W

A500

 

نوع دوم
موارد استفاده این فولاد مانن 4301 می باشد. منتها با دارا بودن مولیبدن مقاومت ضد اسیدی و قلیایی آن افزایش می یابد. مصرف این فولاد به خصوص در صنایع نساجی نیز توصیه می شود.

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

 

 

ضخامت بیش از 2 میلیمتر آب
ضخامت کمتر از 2 میلیمتر هوا

1050-1100

 

1150-800
در هوا خنک شود

0.05 حداکثر

 

 

17.0

2.2

11.0

 

 

X5CrNi
MO
17 12 2

4401

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

مریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان  (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

 

X5CrNiMO
17 12

316S16
316S31

316

 

AKV
EXTRA7
CSN:17346

REMANIT
4401

ANOXiN
4P

AS4W

A120

 

نوع سوم
این فولاد نیز مانند استاندارد 4301 برای ساخت وسایل و قطعات مورد استفاده در صنایع غذایی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد  آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

 

 

ضخامت بیش از 2 میلیمتر آب
ضخامت کمتر از 2 میلیمتر هوا

1000-1050

 

1150-750
در هوا خنک شود

0.06
حداکثر

 

 

17.5

 

9.5

 

 

X6CrNiTi
18 10

4541

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

12Ch18N10T
Ch18N10T
09Ch1810T

X6CrNiTi
18 11

321 S12
321 S13

321

 

AKVS7
CSN:17247

 

 

 

A700

 


دسته بندی : فلزات آهنی

مس - بریلیوم



آلیاژ مس - بریلیوم به طور فزاینده ای در ساختمان قالب مورد استفاده قرار می گیرد زیرا خصوصیاتی از قبیل سختی نسبتا خوب ( عدد سختی برنیل آن حدود 250 است ) همراه با قابلیت هدایت حرارتی بلا را داراست. این آلیاژ ماده ای مناسب برای ساخت حفره ها، ماهیجه ها و بقیه اجزاء قالب مانند نازلهای واحدهای راهگاه گرم است. قابلیت هدایت حرارتی بالا بدین معنی است که آلیاژ مس - بریلیوم در حفره هایی به کار می رود که نیاز باشد تا حرارات مذاب از حفره نسبت به حفره مشابه از جنس فولاد سریعتر منتقل شده و سرعت خنک کاری بیشتر شود و اغلب منجر به کاهش زمان تزریق می شود. آلیلژ مس - بریلیوم را می توان ماشین کاری نمود. با ماشین افزارهای معمولی این کار عملی است. همچنین روی آن می توان هوبینگ سرد، هوبینگ گرم یا ریخته گری فشاری انجام داد. روش آخر مزایایی نسبت به روش هوبینگ سرد دارد. در عملیات هوبینگ سرد یا گرم قطعه کار از جنس آلیاژ مس - بریلیوم تمایل به کار سختی داشته و در نتیجه باعث گسترش تمرکز تنش می شود. از روش ریخته گری فشاری ( هوبینگ مایع ) ممولا برای تولید حفره به کار می رود. ولی از این روش می توان برای تولید ماهیجه نیز استفاده می شود. این روش ترکیبی از دو روش هوبینگ  و ریخته گری است. اصول فرآیند ریخته گری فشاری در شکل زیر نشان داده شده است.
 

 

 

یک سنبه هاب الگو از جنس فولاد با کیفیت بالا ساخته می شود. مقدار انقباض آلیاژ مس - بریلیوم در حدود 0/004 میلیمتر به میلیمتر ( اینچ به اینچ ) است. بنابراین اندازه هاب به نسبت مقدار فوق باد بزرگتر ساخته شود.

 

 

سنبه هاب الگو به یک صفحه بسته شده و در داخل یک محفظه قرار می گیرد. ابتدا مجموعه پیش گرم می شود و به موازات صفحه پرس روی صفحه ی پایین پرس هاب بسته می شود.

 

مواد مس - بریلیوم مذاب، درون فضای ایجاد شده بین محفظه و هاب ریخته می شود. در این مرحله اغلب از یک محافظ برای محافظت از هاب استفاده می شود.

 

 

یک پلانچر که به صفحه متحرک پرس بسته شده بر روی مذاب مس - بریلیوم قرار گرفته و به مذاب نیرو اعمال می کند. پلانچر یک انطباق لغزشی خوب با سطح داخلی محفظه دارد.

 


وقتی که آلیاژ مس - بریلیوم منجمد شد، پلانچر به سمت بیرون کشیده شده و قطعه منجمدشده و سنبه هاب را نیز از داخل محفظه خارج می کنند. سپس هاب از داخل قطعه منجمد شده و اطراف قطعه متناسب با صفحه نگهدارنده قالب ماشین کاری می شود.
 

 

 

سپس قطعه آنیل شده، عملیات سخت کاری می شود و با مقدار کمی عملیات پرداخت سطحی در صفحه نگهدارنده نصب می گردد.


 

 

 

مزایای این روش مانند مزایای بیان شده برای روش هوبینگ سرد روی فولاد است. در هر حال یک تفاوت اساسی بین دو روش وجود دارد. در روش ریخته گری فشاری آلیاژ مذاب مس - بریلیوم پیرامون سنبه هاب الگو را اشغال می کند در حالیکه در روش هوبینگ سرد هوبینگ سنبه هاب الگو به داخل فولاد فشار داده می شود. اغلب شکل های پیچیده تر و ظریفتر توسط روش ریخته گری فشاری ساخته می شود بدون اینکه احتمال خطر شکستن سنبه هاب وجود داشته باشد.
باید توجه داشت که مزیت اصلی این روش استفاده از خواص آلیاژ مس - بریلیوم است. عمده ترین محدودیت در این فرآیند اندازه ی قطعه است. این محدودیت به اندازه پرس قابل دسترسی و ظرفیت مذاب گیری دارد.

 

 

 

 

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهای ابزاری کربنی

فولادهای ابزاری کربنی

این فولاد برای ساخت همه نوع ابزار دستی و کشاورزی مانند قلم دستی - چاقو - تیغ اره - داس - انواع چکش - آچار - پیچ کش - پیچ و مهره - سندان - ماتریس - محور کرپی و سایر ابزار ساده به کار می رود. در مقابل اصطکاک داری مقاومت خوبی است. برای قالب های تزریق پلاستیک و تقویت پشت و زیر انواع قالب ها به کار می رود.

 

جدول استانداردها و نام های بین المللی

HRC

عملیــــات حرارتـــــــی

آنالـــیـــــــــــــــز

استاندارد آلمان

سختی به راکول

درجه حرارت برگشت

محیط خنک کردن

آبکاری

تابانیدن

آهنگری

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

W

DiN

W.Nr

58
63

100-300

روغن
آب

800-830
790-820

680-710

1050-800

0.60

0.3

0.7

 

 

 

 

 

C 60 W

1740

 

 

 

روسیه
Gost

ایتالیا
UNi

انگلیس B.S

امریکا AISI

آساب سوئد

پلدی چک و CSN

تایسن آلمان (TEW)

روشلینگ آلمان (زاراشتال)

بـهـلــــــــر

نام قدیم

نام جدید

 

 

 

W1

760

T5W
EXTRA
CSN:19103

W85

T5

MS60

K960

 

 

 


دسته بندی : فلزات آهنی

فولادهاي مقاوم حرارتي

امروزه فولادها در شرایط متغیر و گسترده ای ؛ شامل محیط هایی با دمای بالا و خورنده تحت شرایط تنش استاتیكی و دینامیكی بكار می روند. از قبیل دریچه های موتور هواپیما ، حامل های كوره ، رتورت ها ، واحدهای كراكینگ نفت و توربین های گازی . سه مشخصه برای فلزاتی كه در دمای بالا به كار می روند ؛ مورد نیاز است :

1-  مقاومت به اكسیداسیون و پوسته شدن

2- حفظ استحكام در دمای كاری

3- پایداری ساختار ؛ با توجه به رسوب كاربیدها ، كروی شدن ، كاربیدهای سیگما، تردی بازپخت

دیگر ویژگی ها نیز ممكن است در كاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ویژه و ضریب حرارتی برای اهداف الكتریكی ، ضریب انبساط برای واحدهای ساختمانی و مقاومت به نفوذ در اثر پدیده سوختن در بعضی كاربردهای كوره ای . در مورد فولادهای توربین های گازی مشخصات دیگری نیز مطرح می شود ، ظرفیت میرایی داخلی و استحكام خستگی ، حساسیت به فاق و استحكام ضربه ای ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشكاری و ماشینكاری ، بویژه در رتورهای بزرگ كه باید با حداقل مقاطع جوشكاری شده ساخته شوند .

پوسته اكسیدی كه بر روی آهن شكل می گیرد متخلخل بوده و چسبنده نیست،  اما این پوسته در اثر اضافه كردن عناصر ویژه ای به فولاد ، چسبنده و محافظ می شود . این عناصر كرم ، سیلیسیم و آلومینیوم هستند و آنها بوسیله میل تركیبی زیاد با اكسیژن توصیف می شوند ؛ اما واكنش بوسطه شكل گیری فیلم اكسیدی خنثی به سرعت متوقف می شود. مقاومت به اكسیداسیون فولاد نرم بوسیله شكل گیری آلیاژ آهن - آلومینیوم در سطح ، به مقدار زیادی بهبود می یابد. این عمل به وسیله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومینیوم (calorising ) یا اسپری  حرارتی انجام می شود.

بهبود مقاومت خزشی نیز بوسیله روش های زیر بدست می آید :

- بالا بردن دمای نرم شدن بوسیله انحلال عناصر آلیاژی

- استفاده معقول از رسوب سختی در دمای كاری ، بدون پدیده فراپیری .  سختی فاز ثانویه شدیدا وابسته به درجه و یكنواختی ، پراكندگی بدست آمده است و ضریب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .

- كنترل درجه كارسختی در بازه دمایی مناسب كه اغلب اندازه خزشی اولیه را كاهش می دهد.

- تغییرات در پروسه تولید ، اكسیژن زدایی و ذرات درون مرزهای كریستالی نیز می توانند روی خواص خزشی تاثیر گذار باشند.

- ذوب در خلا مزایایی دارد كه در روش های معمول نمی توان به آنها دست یافت .

خواص مكانیكی نیز بوسیله  اضافه كردن عناصر گوناگون بهبود بخشیده می شود ؛ كبالت ، تنگستن و مولیبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر كردن می شود. فولادهای آستنیتی آلیاژی هیچ تغییری ندارندو بنابراین بوسیله سرد كردن در هوا سخت نمی شوند . اما مقاومت به سایش آنها خوب نیست . مقدار كافی از عناصر آلیاژی همچون سیلسیم و كرم خط Ac را بالا می برد. فولاد با درصد بالای نیكل نباید در دمای بالا در تماس با دی اكسید گوگرد و یا دیگر تركیبات گوگردی قرار گیرد ؛ چون فیلم های كریستالی سولفید نیكل شكل می گیرد.

در فولادهایی با كرم بالا كاربیدها به هم پیوسته و بزرگ می شوند، كه این منجر به كم كردن مسدود شدن رشد دانه های فریت در دمای بالای 0C 700 می شود. رشد بیش از اندازه دانه ها باعث كم شدن تافنس می شود.  همچنین رشد دانه در بالای 0C 1000 در فولاد های آستنیتی اتفاق می افتد، اما هیچ مشكلی بوجود نمی آید . چون آنها حتی در شرایط دانه های درشت چقرمه و داكتیل باقی می مانند. هنگام گرم كردن در بازه  0C 500- 900 فولادهای آستنیته  ، كاربیدها در طول مرزهای آستنیت رسوب نمی كنند و بعلت اینكه ترك های درون بلوری احتمالا افزایش می یابند اگر فولاد تحت تنش پیوسته در شرایط كششی در این رنج دمایی قرار گیرد. فولادهای فرتیك و آستنیتیك در تركیب ویژهای بوسیله شكل گیری فاز سیگما ترد می شوند.


دسته بندی : فلزات آهنی

آبكاري با نيكل

 

درسنامه مهندسي مواد

آبکاری با نیکل
 
نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته می‌شود. تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می‌گردد این کار در سال ۱۸۴۳ هنگامی که R.Rotlger توانست رسوبات نیکل را از حمامی شامل سولفات نیکل و آمونیوم بدست آورد آغاز گردید بعد از آن Adams اولین کسی بود که توانست آبکاری نیکل را در موارد تجاری انجام دهد.
نیکل رنگی سفید شبیه نقره دارد که کمی متمایل به زرد است و به راحتی صیقل‌پذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوش‌پذیر بوده و مغناطیسی می‌بلاشد. آبکاری با نیکل اساسا به منظور ایجاد یک لایه براق برای یک لایه بعدی مانند کروم و به منظور فراهم آوردن جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی برای قطعات فولادی٬ برنجی و حتی بر روی پلاستیکهایی که با روش‌های شیمیایی متالیزه شده‌‌‌اند به کار می‌رود.
مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می‌روند عبارتنداز:

نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می‌شود.)
نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می‌شود.)
مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می‌شود.)
مواد ضد حفره‌ای شدن (برای جلوگیری از حفره ای شدن به الکترولیتهای نیکل موادی اضافه می کنند که مواد ترکننده نامیده می شوند. سابقا از مواد اکسید کننده به عنوان مواد ضد حفره استفاده می‌شد.)
 

 آبکاری با کروم
روکش‌های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم‌کاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد ۶۵% است (برای نقره ۸۸%و نیکل ۵۵%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می‌شود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی‌شود. لایه‌های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ‌کاری و نقاشی را نمی‌پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن‌دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند.

به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش‌های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می‌دهند و کدر نمی‌شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکش‌های کروم تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی‌‌شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (۳+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه‌جایی پتانسیل کروم از ۰.۷۱۷ به ۱.۳۶ ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید. لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود ۱ میکرومتر)که غالبا در کروم‌کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی‌کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم‌کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش‌های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی‌پوشانند از این رو کروم‌کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش‌هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می‌نمایند به کار می‌روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می‌شود.   

آبکاری با مس
مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب‌تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک‌دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده‌ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل می‌کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می‌شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ‌های تاریک و یا سبز تشکیل می‌شود.  

الکترولیت‌های آبکاری مس
الکتر‌ولیت‌هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک
الکتر‌ولیت‌هایی که فسفات در بر دارند
الکتر‌ولیت‌ها ی سیانیدی
الکترولیت‌های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس‌اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمی‌کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می‌شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه‌های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس‌اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس‌اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت‌های سیانیدی٬ علی‌رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. پوششهای حاصل از حمام‌های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می‌باشند٬ آنها دارای دانه‌بندی حاصل از چسبندگی فوق‌العاده‌ای‌اند. در نتیجه پدیده‌های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت‌های سیانیدی بهتر از حمام های مس‌کاری اسید است. الکترولیت‌های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش‌های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می‌شود. موارد کابردی دیگر می‌توان مس‌کاری سیم‌ها و شکل‌یابی با برق را نام برد.  
آلیاژهای مس
برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می‌شود.
برنز: آلیاژی از مس و قلع می‌باشد.
آبکاری با روی
روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی٬ بالاتراز ۱۰۰ درجه سانتیگراد شکننده٬ مابین۱۰۰ الی ۲۰۰ درجه سانتیگراد نرم٬ قابل انحنا و انبساط است و می‌توان به صورت ورقه‌های نازک درآورد٬ بالای ۲۰۰ درجه سانتیگراد دوباره شکننده می‌شود. خاصیت تکنیکی خیلی مهم روی حفاظت خیلی خوب پوشش‌های آن در مقابل خوردگی است. این خاصیت ترجیحا بواسطه تشکیل لایه یکنواخت و چسبنده اتمسفر ایجاد می‌شود و عموما شامل اکسید و هیدروکسید کربنات روی و گاهی نیز سولفات و کلرید روی می‌باشد.  
الکترولیت‌های آبکاری روی
الکترولیت‌های اسیدی : اسید سولفوریک - اسید کلیدریک و اسید فلوبوریک.
الکترولیت‌های بازی : سیانیدی - زنکاتی و پیروفسفات.
قدیمی‌ترین نوع روی‌کاری گالوانیزاسیون است . در این روش روی کاری٬ قطعات آهنی بعد از عملیات پرداخت در داخل روی مذاب در درجه حرارتی مابین ۴۲۰ الی ۴۵۰ درجه سانتیگراد فرو برده می‌شود. برای اهداف تزئینی از روی‌کاری براق استفاده می‌شود. اساسا″ ترکیب حمام‌های براق شبیه حمام‌های مات است٬ فقط حمام های براق دارای درجه خلوص بالاتر و بعلاوه مواد براق‌کننده آلی و غیرآلی می‌باشند.
معمولا لایه‌های پوششی روی عملیات پسین شیمیایی توسط کروماته کردن و یا فسفاته کردن را پذیرا هستند. در نتیجه کروماته کردن لایه های روی خوردگی روی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.  

 آبکاری با کادمیوم
رنگ آن سفید بوده و به نقره شباهت دارد. بسیاری از خواص کادمیوم به روی شبیه اند. لایه کادمیوم به سهولت قابل لحیم‌کاری است. حفاظت ضدخوردگی کادمیوم شدیدا″ تحت تاثیر محیط خورنده می‌باشد. با توجه به اینکه فلز کادمیوم مسموم کننده است٬ بدین جهت از این لایه ها نباید برای قطعاتی که همیشه دم دست هستند و همچنین در صنایع غذایی استفاده نمود.  
الکترولیت‌های آبکاری کادمیوم حمام های کادمیوم کاری بسیار متداول از انحلال اکسید کادمیوم و یا سیانید کادمیوم در سیانید سدیم تولید می‌شوند.
به وجود آمدن شکنندگی توسط هیدروژن در کادمیوم کاری سیانیدی سبب شده است که الکترولیت‌های اسیدی برای کاربردهای ویژه‌ای تهیه شوند. تنها فرایندی که امروزه سودمند است٬ بر پایه حمام‌های فلوئوبرات مبتنی است.
عملیات پسین پوشش‌های کادمیوم نیز به منظور بهتر نمودن منظر قطعه انجام می‌یابد. غوطه‌ور نمودن کوتاه مدت در اسید نیتریک ۰.۵-۰.۳ درصد سبب براق شدن لایه‌ها از نوع نقره خواهد شد. در صورتی که بخواهیم لایه کادمیوم در مقابل خوردگی مقاوم‌تر شود٬ به طریق پسین با استفاده از محلول‌های اسید حاوی یونهای کروم (VI) ممکن خواهد بود. بر طبق غلظت و ترکیب محلول‌های کروم‌دار٬ لایه‌های کرومات به رنگهای آبی آسمانی٬ زرد براق یا سبز زیتونی ایجاد می‌شود که به طور قابل ملاحظه‌ای در مقابل خوردگی لایه را بهتر می‌نمایند.  

 آبکاری با قلع
قلع فلزی است براق٬ دارای رنگ سفید نقره‌ای٬ در درجه حرارت معمولی در مقابل آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر می‌گذارند. برعکس اسید و بازهای قوی به آسانی روی آن اثر می‌گذارند. به راحتی لحیم‌پذیر است. قلع در مقابل مواد غذایی و اتمسفر معمولی تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. با توجه به اینکه سمی نیست٬ کاربرد زیادی در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. با توجه به لحیم‌کاری بسیار عالی در صنعت برق نیز به کار برده می‌شود.  
الکترولیت‌های آبکاری قلع
الکترولیت‌های اسیدی : اسید فنل سولفونیک - اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک. الکترولیت‌های قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربرطه می‌باشد. پوشش‌های قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ (Surfuion) براق می‌شوند. حمام‌های روغن داغ٬ خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده٬ مقاومت در مقابل خوردگی قشر را افزایش می‌دهند. همچنین با استفاده از یک محلول خیلی داغ کرومات قلیایی حاوی یک تر کننده٬ می‌توان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلع‌اندود شده را بهتر نمود.   

آبکاری با نقره
نقره فلزی قیمتی (نجیب)٬ به رنگ سفید براق است. اسید کلریدریک٬ اسید سولفوریک و اسید استیک به طور جزیی بر آن اثر می‌کند٬ برعکس اسید نیتریک٬ آن را به صورت نیترات نقره حل می‌کند. نقره توسط سولفور هیدروژن و ترکیبات دیگر گوگرد تولید سولفور نقره به رنگ سیاه می‌نماید. اکسیژن هوا به نقره آسیبی نمی‌رساند.همچنین در مقابل اغلب محلول‌های نمکی و غذایی نیز مقاومت دارد.

 الکترولیت‌های آبکاری نقره
حمام‌های نقره کاری شامل سیانید ساده نقره٬ کربنات پتاسیم٬ سیانید پتاسیم یا سیانید سدیم می باشد. هنگامی که از سیانید پتاسیم استفاده می‌شود پوشش به سختی می سوزد. ضمنا لایه‌ها براق و حمام‌ها دارای خاصیت هدایت جریان بیش‌تری هستند. سیانید قلیایی موجود در الکترولیت تحت تاثیر CO2 موجود در اتمسفر به طور جزیی تجزیه شده و تولید کربنات می‌کند. کربنات تولید شده خاصیت هدایت الکتریسیته و قدرت نفوذ الکترولیت را زیاد می‌کند.
پوشش‌های نقره که در حمام‌های سیانیدی ساده ایجاد می‌شود کدر هستندو باید در هنگام پوشش‌کاری برش‌کاری نمود. عملیات اجتناب‌ناپذیر جلاکاری علاوه بر اینکه قیمت را بالا می‌برد٬ سبب از بین رفتن فلز نقره نیز می‌شوند. در حال حاضر حمام‌های نقره حاوی مواد افزودنی مختلف سبب ایجاد لایه‌های براق به کار برده می‌شوند. این حمام‌ها معایب الکترولیت‌های ساده را ندارند.   

آبکاری با طلا
طلا فلزی‌ است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می‌شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول‌های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده‌ها طلا را حل می‌کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت‌های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می‌شود. پوشش‌های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می‌توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش‌ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.
طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس‌کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می‌رود. ایجاد لایه‌هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود ۰.۰۱ الی ۰.۱ میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می‌کند. به علاوه رفته رفته لایه‌های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می‌برند٬ به عنوان مثال در صنعت الکترونیک برای ارتباطات در مدارهای چاپی٬ در صنایع فضایی٬ در ساختن وسایل سفره (کارد٬ قاشق و چنگال) و در صنعت شیمیایی به عنوان ضدخوردگی.   

 آبکاری با فلزات گروه پلاتین
به طو کلی پلاتین٬ پالادیوم٬ رودیوم٬ روتنیوم٬ اسمیوم و اریدیوم را فلزات گروه پلاتین می‌نامند. فلزات گروه پلاتین در صنعت مدرن رفته رفته اهمیت پیدا می‌کنند و از آنجایی که گرانبها هستند سعی می شود به جای استفاده از فلزات گروه پلاتین در صنعت پوشش کاری٬ از فلزات دیگر استفاده شود. از فلزات گروه پلاتین در صنعت تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته و مدرن٬ در صنعت الکتروتکنیک٬ در زرگری و در صنعت شیمیایی به عنوان کاتالیزور استفاده می‌کنند.  

 آبکاری اجسام غیر هادی
پوشش‌کاری مواد غیر هادی (مثلا : شیشه٬ موادمعدنی٬ نیمه‌هادیها٬ سرامیک٬ چرم٬ برگ درختان٬ چوب٬ پارچه و مواد پلاستیکی) به روش گالوانیک (الکترولیتی با استفاده از منبع جریان خارجی)٬ در صورتی که سطح آنها قبلا توسط یک روکش هادی جریان پوشیده شده باشد٬ ممکن خواهد شد. مشکلات فلز اندود نمودن غیر هادی‌ها٬ در ترسیب الکترولیتی نیست٬ بلکه در چسبندگی روکش فلزی است. غیرهادی ها بعد از یک آماده‌سازی کامل٬ آماده فلزاندود کردن هستند که بر روی آنها بتوان یک پوشش فلز با چسبندگی خوب افزود. در نتیجه فلزاندود نمودن مواد پلاستیکی٬ خواص جالب پلاستیک (برای مثال٬ وزن سبک٬ تغییر شکل آسان با کیفیت سطح استثنایی٬ ارزان قیمت بودن نسبت به فلز) با خواص روکش‌های فلزی حاصله از آبکاری با برق به دست می‌آید.

دسته بندی : آبکاری

نانو ساختار كردن فولاد و فلزات معمولي

 

 

 

 

پژوهشگران دانشگاه هوايي يوفا در روسيه، موفق به ابداع تكنيكي براي تغيير ساختار فلزات و آلياژهاي معمولي به موادي با ساختار نانو و خواص برتر شدند. پژوهشگر اين دانشگاه، پرفسور ولادمير استلاريف ‌از محققان اين طرح در باره تكنيك ابداعي محققان گروه تحقيقاتي اين دانشگاه كه به نام «تغيير شكل پلاستيك شديد» موسوم است در باره اين طرح مي گويد: با استفاده از روش تغيير شكل پلاستيك شديد كه براي اولين بار در دنيا ارائه شده، اين امكان فراهم شده است كه بتوان ساختار مواد و آلياژهاي عادي را با عبور از درون يك قالب تحت فشارهاي بالا به حالت نانو تبديل كرد  در يكي از روش هاي به كار رفته، فولاد با آلياژ معمولي از درون يك قالب كه داراي حفره هايي با زاويه 90 درجه است عبور داده شده و طي فرآيند كوچك سازي ، دانه هاي ريزساختار از ابعاد ميكرومتري به نانو متري تبديل مي شوند. با انجام اين فرآيند كه با عمليات تزريق اكستروژن و اعمال حرارت نيز همراه است، شرايط لازم براي تغيير ساختار آلياژ فراهم مي شود . با تغيير ساختار ايجاد شده وبا استفاده از  فناوري نانو تکنولوژي سختي و استحكام مكانيكي آلياژ تا چندين برابر افزايش مي يابد كه از لحاظ كاربردهاي صنعتي فولاد ساير آلياژ ها از اهميت بسياري برخوردار است.


دسته بندی : نانو مواد

تبلور دانه های فلزی

در فرایندهای تغییر شکل فلزات در دمای معمولی محیط تا دماهای کمتر از نصف دمای ذوب فلز، با ازدیاد تغییر شکل، چگالی نابجاییها افزایش می یابد.

 

در فرایندهای تغییر شکل فلزات در دمای معمولی محیط تا دماهای کمتر از نصف دمای ذوب فلز، با ازدیاد تغییر شکل، چگالی نابجاییها افزایش می یابد. اما با تجمع نابجاییها پشت موانعی از قبیل ناخالصیها و مرزدانه ها و همچنین تلاقی آنها ، از تحرک نابجائیها کاسته می شود و در نتیجه استحکام و حد تسلیم افزایش و انعطاف پذیری کاهش می یابد. انرژی داخلی فلز تغییر شکل سرد یافته بیشتر از فلز تغییر شکل نیافته است. ساختار شبکه نابجایی حاصل از فلز تغییر شکل یافته از لحاظ مکانیکی پایدار اما از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار است. پدیده کار سختی و یا کرنش سختی که در حین تغییر شکل سرد رخ می دهد، می تواند از طریق انجام پدیده متقابلی به نام پدیده نرم شدن (softening) که با تغییر آرایش و چگالی نابجایی همراه است، جبران شود. بنابراین می توان با حرارت دادن نمونه تغییر شکل سرد یافته و افزایش دما، آن را از حالت پایداری مکانیکی خارج و شرایط را برای انجام پدیده نرم شدن فراهم آورد. در اینجا پدیده های مهمی که منجر به نرم شدن فلز تغییر شکل یافته می شوند، بازیابی و تبلور مجدد هستند. بازیابی در فلزات با stacking fault energy یا S.F.E بالا مثل آلیاژهای آلومینیم، راحت تر رخ می دهد و شامل نفوذ اتمها و جای خالی، و صعود و حرکت نابجاییها است که منجر به آرایش خاصی در موقعیت نابجاییها می شود؛ به گونه ای که ساختار حاصل شبکه چند ضلعی با مرز دانه های فرعی یا مرز های با زوایه کم را می سازد.
در مقابل تبلور مجدد یا recrystallization در فلزات با شبکه F.C.C که S.F.E پایینی دارند (مثل مس ) اتفاق می افتد. تشکیل دانه های هم محور جدید در مرحله گرم کردن، بجای ساختمان فلز تغییر شکل یافته، تبلور مجدد نامیده می شود. در فلزی مانند مس بازیابی نقصهای نقطه ای در دمای محیط انجام می شود برای مشاهده آن می توان مقاومت الکتریکی مس نورد شده را در دمای محیط و دمایی حدود -۵ درجه سانتیگراد با هم مقایسه کرد.
تبلور مجدد عبارتست از جایگزینی ساختار کار سرد شده با دسته جدیدی از دانه های فاقد کرنش. این پدیده با کاهش سختی و استحکام و افزایش نرمی اثبات می شود. چگالی نابجاییها در این پدیده به شدت کم شده و آثار کارسختی حذف می گردد.
فرایند تبلور مجدد شامل جوانه زنی یک ناحیه فاقد کرنش است که مرز آن می تواند زمینه دارای کرنش را ضمن حرکت به درون ماده فاقد کرنش دگرگون کند. با رشد مرز از جوانه ها، نابجاییها یکدیگر را خنثی کرده و حذف می شوند.
در حدود ۲ الی ۳ درصد کرنش، دانسیته نابجاییها در داخل دانه و مرز دانه یکسان است و نشانه توزیع یکنواخت کرنش در ساختار است. اما در اثر تغییر شکل زیاد، دانسیته نابجاییها در مرز دانه بیشتر شده و توزیع کرنش در ساختار ناهمگن تر می شود، در این حالت دو برابر انرژی مرز دانه انرژی ذخیره شده خواهیم داشت.
▪ عوامل موثر بر تبلور مجدد عبارتند از:
۱) میزان تغییر شکل یا کرنش اعمالی،
۲) درجه حرارت،
۳) مدت زمان نگهداشتن در دمای تبلور مجدد،
۴) اندازه دانه اولیه،
۵) آنالیز شیمیایی فلز،
۶) میزان بازیابی قبل از شروع تبلور مجدد.
▪ توجه به نکات زیر در پدیده recrystallization ضروری بنظر می رسد:
ـ تبلور مجدد فقط در صورتی می تواند انجام گیرد که مقدار حداقل تغییر شکل معینی انجام گرفته باشد.
ـ هر چقدر میزان این تغییر شکل بیشتر باشد، دمای پایین تری برای تبلور مجدد مورد نیاز است و دانه تبلور یافته نیز کوچکتر خواهد شد.
ـ با کاهش دمای تبلور مجدد مدت زمان حرارت دادن طولانی تر می شود.
ـ اندازه نهایی دانه های تبلور مجدد یافته به میزان کرنش اعمالی و دمای تبلور مجدد بستگی دارد؛
ـ هر چقدر اندازه دانه های اولیه کوچکتر باشد، میزان تغییر شکل مورد نیاز برای یک دمای تبلور مجدد معین کوچکتر است.
ـ دمای تبلور مجدد با افزایش میزان خلوص فلز کاهش می یابد.
ـ اگر دانه های جدید فاقد کرنش در دمایی بیشتر از دمای لازم برای تبلور مجدد حرارت داده شوند، اندازه دانه بسیار زیاد خواهد شد.
ـ دمای تبلور مجدد یک دمای ثابتی نیست و به عوامل فوق بستگی دارد، اما در کارهای عملی دمای تبلور مجدد، دمایی تعریف می شود که در آن: تبلور مجدد آلیاژی که تغییر شکل سرد یافته (به مقدار زیاد) در مدت یک ساعت بطور کامل انجام گیرد.
تبلور مجدد را می توان برای فلزات خالص صنعتی به کمک رابطه T > (۰.۴-۰.۵) Tm بصورت تقریبی تخمین زد. البته برای مسی که ۲-۳ درصد کرنش داشته باشد، دمای تبلور مجدد ۰/۵Tm یعنی حدوداً ۴۰۰ درجه سانتیگراد قابل تصور است اما با افزایش میزان تغییر شکل و مثلاً برای ۹۰ درصد تغییر شکل، دمای تبلور مجدد کاهش یافته و به سمت ۲۰۰ درجه سانتیگراد میل می کند.
سینتیک تبلور مجدد: با افزایش دما، افزایش میزان کرنش، و کاهش اندازه دانه، سرعت پدیده تبلور مجدد بیشتر می شود.
نکته دیگر آنکه ریزساختار تبلور مجدد یافته در حالت تعادل ترمودینامیکی نیست. از این رو با طولانی تر شدن زمان حرارت دهی دانه های کریستالی به رشد خود ادامه می دهند. نیرو محرکه رشد دانه ها، انرژی مرز دانه (کاهش انرژی آزاد) حاصل از کاهش سطح خارجی مرزدانه ها در واحد حجم نسبت به افزایش اندازه دانه است. مرحله رشد دانه به شدت به درجه حرارت بستگی دارد. تبلور مجدد ثانویه نیز در مرحله رشد دانه، شناسایی شده است: در تبلور مجدد ثانویه فقط تعدادی از دانه ها بطور ترجیحی رشد می کنند، بطوری که در حین تبلور مجدد ثانویه دانه های بزرگتر در کنار دانه های نسبتاً کوچک تبلور مجدد اولیه شکل می گیرند.
در فرایند recrystallization فلزاتی چون مس و آهن و آلومینیم، گاهی کریستالهای جدید در موقعیتهای مرتبی که تعیین شده است رشد می کنند، و بافت یا texture تبلور مجدد می سازند. این texture اغلب با texture تغییر شکل فرق دارد اما در بعضی موارد ممکن است این دو یکسان باشند.
اگر ورق مس را پس از نوردکاری سرد تا کاهش مقطع ۸۰ درصد یا بیشتر، آنیل کنند، بافتی مکعبی تشکیل می دهد که در آن امتدادهای <۱۰۰> با امتدادهای نوردکاری، پهنا و ضخامت ورق همراستا می باشد در تحقیقی که با همکاری آژانس بین المللی انرژی اتمی و مرکز بین المللی فیزیک تئوری در سال ۱۹۸۷ در مراکز دانشگاهی مصر انجام گرفت، توان اورامی بعنوان پارامتری مستقل از دما در تبلور مجدد مس خالص (حین فرایند آنیل ایزوترمال و ایزوکرونال به معنی همدما و همزمان) مورد بررسی قرار گرفت . در این تحقیق مشاهده شد که جوانه زنی مس خالص در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد آغاز می شود؛ توان اورامی مستقل از دما و برابر ۱ بدست آمد؛ ضریب ثابت K در معادله اورامی وابسته به دما بوده و با افزایش دما زیاد می شود، این مقدار برای دماهای ۳۰۰ و ۳۵۰ درجه سانتیگراد به ترتیب ۰۰۰۲/۰ و ۰۰۰۷۵/۰ گزارش شده است؛ در تحقیق دیگری که توسط Kazeminazhad & Karimi Taheri انجام شده است، سیمهای مسی (مس خالص ۹۹ درصد) نورد تخت (بعنوان یک فرایند تغییر شکل ناهمگن) و سپس آنیل شده ، و تبلور مجدد و توزیع اندازه دانه در نمونه های نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. انرژی ذخیره شده در نمونه ها بعد از نورد تخت از سطح به مرکز افزایش می یابد، همچنین کرنش موثر ماکزیمم و مینیمم به ترتیب در مرکز و سطح نمونه ها بدست می آیند، این نشانه عدم یکنواختی در توزیع کرنش و انرژی ذخیره شده بعد از نورد تخت در ماده مورد نظر است و می تواند باعث عدم یکنواختی ساختار بعد از آنیل هم بشود. به دلیل دانسیته بالای جوانه ها در مناطق با انرژی ذخیره شده بیشتر، بعد از فرایند آنیل و وقوع پدیده تبلور مجدد، اندازه دانه ها نیز از سطح به مغز نمونه ریزتر می شوند.
Christian ، توان اورامی (Avrami Exponent) را برای جوانه زنی از سایتهای اشباع در مس و در همه بازه های دمایی عدد ۳ و با آنالیز دو بعدی تغییر شکل همگن عدد ۲ گزارش کرده است. اما در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو، و رسم نمودار تغییرات کسر تبلور یافته بر حسب زمان، توان اورامی (شیب نمودار) ۱ بدست آمد که در سازگاری با عدد گزارش شده از Rollett et al. برای تغییر شکل ناهمگن فلزات می باشد. دلیل توان اورامی کوچکتر در تغییر شکلهای ناهمگن به دلیل تبدیل تبلور مجدد سریع به تبلور مجدد با سرعت کمتر می باشد. نمودار تغییرات کسر تبلور یافته بر حسب زمان به شکل S ناقص است که این امر می تواند به دلیل شیب کم ابتدای تبلور مجدد باشد.
به دلیل آنکه سینتیک رشد دانه در دانه های ریز بیشتر از دانه های درشت است، با افزایش زمان آنیل و رشد دانه، تفاوت بین اندازه دانه ها در مناطق مختلف کمتر می شود.
اما در تحقیق دیگری که بر روی آلیاژ ۵۰۸۳ آلومینیم انجام شده است، کاملاً عکس مشاهدات فوق گزارش شده است: تمرکز بیشتر انرژی ذخیره شده در سطح نمونه های نورد شده، به دلیل وجود اصطکاک و کرنشهای برشی در سطح تماس نمونه با غلطک و به دنبال آن اندازه دانه ریزتر در سطح نمونه ها .
در پایان این نکته را بار دیگر متذکر می شویم که کنترل فرایندهایی چون تبلور مجدد می تواند متخصصان شکلدهی فلزات را در بدست آوردن خواص مطلوب بعد از کار گرم یاری رساند.


دسته بندی : متالورژی فیزیکی

بررسی انجماد جهت دار آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم

بررسی انجماد جهت دار آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم

انجماد

هدف اصلی در ریخته گری، انجماد فلز یا آلیاژ در داخل قالب است. در حالی که زمان انجماد نسبت به دیگر بخش های اصلی در ریخته گری نسبتاً کوتاه است، ولی مهم ترین پدیده ای است که می تواند ساختار درونی و خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه را با توجه به مجموعه عملیات کیفی مذاب تعیین کند. انجماد به اختصار استحاله و تغییر ساختار مایع به جامد تعریف شده است و از این رو نوعی تبدیل و یا تحویل ساختاری محسوب می شود که بر اساس کلیه تغییرات فیزیکی، ترمودینامیکی و متالورژیکی مستلزم نگرشی همه جانبه بر سه بخش است.

          الف- تبلور: جوانه زنی یا تشکیل هسته جامد از فلز مایع که عبارتست از تحول ساختاری مجموعه یا مجموعه هایی از اتم های مایع به جامد.;.

          ب- رشد: که عبارتست از افزایش تدریجی اتم ها از حالت مایع بر روی سطوح بلوری موجود.

          پ- شرایط : که در هر صورت مستلزم مطالعه شرایط تعادلی و غیر تعادلی و تأثیر شرایط غیر تعادلی در چگونگی انجماد و قسمت های تبلور و رشد است.

هر یک از بخش های سه گانه فوق (که عملاً تفکیک بین آنها توجیه پذیر نیست) بر ساختار دانه ای، ساختار ترکیبی و فازی و به طور کلی بر ساختار ریختگی «as cast structure» که شامل ناهمگنی های دیگر نظیر مک های گازی، انقباضی و آخال نیز     می باشد تأثیر کرده، خواص نهایی قطعه را تعیین می نماید. از طرف دیگر بر اساس مطالعات متعدد و متنوع تأثیر ساختار ریختگی بر عملیات بعدی قطعات نظیر ساختار حرارتی «as heat treated structure» و یا ساختار نوردی «as wrought structure» قابل ملاحظه می باشد. با توجه به مطالب فوق، مطالعه و بررسی انجماد که دامنه وسیعی از علوم را در بر می گیرد. به عنوان ضرورت اولیه در ریخته گری مطرح می شود تا با تکیه بر مبانی علمی و با توجه به مشخصات فیزیکی و گرمایی آلیاژ مذاب، مجموعه عملیات کیفی، مشخصات گرمایی، شیمیایی و مکانیکی قالب، بتوان روند انجماد و خواص نهایی محصول را پیش بینی نمود و آن را بهبود بخشید.

برای انجماد تعاریف متفاوتی به عمل آمده است که دو تعریف زیر را می توان به عنوان سرآغازی برای ورود در مبحث انجماد، انتخاب و توجیه نمود.

          1- انجماد عبارتست از تشکیل هسته های یکنواخت و طبیعی از ساختار مایع و رشد تدریجی آنها که در هر حال شرایط غیر تعادلی نیز بر آن حاکم است.

در تعریف فوق، موضوع تبلور و تشکیل هسته های یکنواخت و طبیعی از مایع، با آنکه تحقیقات وسیعی را به خود اختصاص داده است، هنوز به طور جامع و همه جانبه مورد اتفاق نظر قرار نگرفته است.

          2- انجماد عبارتست از رشد تدریجی بلورها با افزایش اتم از حالت مایع بر روی سطوح آنها که در زمانی معین بر آن افزوده شده و یا آنرا ترک می کنند و در هر حال تحت تأثیر شرایط غیر تعادلی نیز قرار می گیرند.

در این تعریف با توجه به پذیرش هسته های جامد، توضیح و تشریح انجماد با سهولت بیشتری انجام می شود، زیرا در اولین لحظه ای که سیستم در آغاز تغییر حالت واقع شود، فصل مشترکی پایدار بین دو مجموعه اتمی ایجاد خواهد شد که می توان انجماد را با افزایش و حرکت تدریجی اتم های مایع از سطوح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین تر توجیه و تعریف نمود. در مباحث مربوط به ریخته گری و در شرایط صنعتی، به دلیل وجود هسته های جامد، موضوع تبلور و جوانه زنی از اهمیت کمتری برخوردار شده و تعریف دوم با نگرشی بر فعال شدن هسته ها (هسته های غیر یکنواخت «Heterogenous nucleation» وسعت عملی بیشتری پیدا می نماید. در حالی که از نظر علمی تبلور و تشکیل هسته های یکنواخت از مایع (هسته های یکنواخت «Homogenous nucleation»)، مشمول     نظریه های گوناگون بوده و توجیه ترمودینامیکی آن مستلزم مطالعات مقدماتی وسیع و توضیحات کیفی و علمی است. با این وجود و با توجه به تأثیر تبلور در ساختار قطعات ریختگی در هر دو مورد باید اطلاعات کافی به عمل آید.

مکانیسم انجماد در ابتدا توسط «Tammann» بیان گردید: «که انجماد فقط یک تغییر شکل فازی است». در هنگام سرد شدن، فلز مایع مقداری انرژی از دست می دهد که در نتیجه نسبت به حالت جامد در مجموعه ناپایدارتر قرار می گیرد، در چنین حالتی، کاهش فاصله بین اتمی، کاهش ارتعاشات اتمی و افزایش نیروهای بین اتمی، موجب می شود که سرعت حرکت مستقل دو اتم همسایه نسبت به هم کاهش یافته و در نتیجه حالت پایداری با نام ساختار جامد تشکیل شود. نظریه های دیگر مبنی بر کاهش انرژی داخلی (به دلیل آزاد شدن گرمای نهان گداز) و هم چنین کاهش انتروپی و درجه حرارت است، که مجموعاً انرژی آزاد در سیستم مایع را با کاهش درجه حرارت، افزایش داده و در نتیجه تغییر حالت آنها از نظم کم دامنه به نظم پر دامنه را ایجاب می نماید. نظریه های مربوط به محاسبات تغییرات انرژی آزاد و اندازه های هسته، عموماً یکی از مشخصات تغییر حالت مایع به جامد بیان را کرده است. در هر کدام از مجموع نظریه های ابراز شده، موضوع وجود یا عدم وجود فصل مشترک، موجب تناقضات  مختلف در بیان تبلور می شود. زیرا اگر نوعی تحول (تشکیل ساختار جامد) و یا تبدیل تدریجهی (رشد) در انجماد اتفاق افتد، ناگزیر باید فصل مشترک کافی برای انجام چنان تبدیل یا تحولی موجود باشد، از طرف دیگر قبول فصل مشترک به مفهوم پذیرش وجود هسته های اولیه است که توجیه تبلور و جوانه زنی را به مطالعات و بررسی های دیگر نیازمند می نماید. اولین مشکل در بیان فوق آن است که اگر فصل مشترکی وجود ندارد، لذا هیچ منطقه ای با سطح انرژی متفاوت وجود نداشته در نتیجه تغییر حالت از مایع به ساختار دیگر، مفهوم نخواهد داشت. می دانیم که در هر مجموعه اتمی، تعدادی اتم وجود دارد در سطح انرژی بالاتری نسبت به میانگین انرژی سیستم قرار دارند:

            

که در آن «N» تعداد دفعاتی است که در یک ثانیه یک اتم مشمول انرژی مازاد می گردد و «NQ» نیز تعداد اتم با انرژی مازاد است. با کاهش درجه حرارت، اتم های با سطح انرژی بالاتر دارای سرعت کمتری شده و تعدادی از آنها در کنار هم قرار گرفته و نوعی خوشه «Cluster» در میان مجموعه مذاب تشکیل می دهند، با کاهش بیشتر درجه حرارت، اندازه هر خوشه بزرگتر شده و در یک اندازه معین در حالتی قرار می گیرد که می تواند نوعی فصل مشترک حرارتی ناپایدار با مذاب ایجاد نماید. اتم هایی که در چنین حالتی قرار    می گیرند به تدریج از درجه پایداری بیشتری برخوردار شده و تخمک «embryo» نامیده می شوند. تخمک ها حالتی شبه بلور داشته و درجه نظم پر دامنه تری نسبت به مایع دارند، با بزرگ شدن تخمک ها و افزایش انرژی آزاد درون آنها، ناگزیر اتم ها در درون خود به حالتی که سطح انرژی را کاهش دهد، استحاله می یابند که در این حال آنرا جوانه و یا هسته «nuclei» می نامند. چنین تغییر حالتی با وجود فصل مشترک حرارتی توجیه شده و در نهایت به فصل مشترک هندسی (که خود نیز نوعی فصل مشترک حرارتی است) تبدیل می شود. بدیهی است اندازه تخمک و تعداد آن در هر شرایطی، اندازه و تعداد هسته های اولیه را، تعیین می کند و از این رو در کتاب های مختلف، موضوع انجماد از طریق اندازه تخمک و یا اندازه هسته مورد مطالعه قرار گرفته است که در هر دو صورت توجیهی برای تبلور از مایع و اندازه هسته و در نهایت اندازه دانه محسوب می شود.

مادون انجماد

هر روشی که برای توجیه و بیان تبلور از فاز مایع به کار رود، مستلزم تشریح دقیق پایداری مجازی مایع در دماهای زیر نقطه ذوب می باشد که مباحق مربوط به مادون انجماد «فوق تبرید» را در بر می گیرد. هر فلز دارای نقطه ذوبی است [«Tg» یا «Tm»] که جامد و مایع با هم در حال تعادل بوده و بالاتر و یا پایین تر از آن نقطه به ترتیب جامد یا مایع پایدار نیستند. با تجربه ثابت شده است که یک مایع را می توان در دماهای بسیار پایین تر از نقطه ذوب تعادلی خود پایدار نگاه داشت، به طور مثال نیکل و یا آلومینیم را می توان در تحت شرایط مناسب تا 250 و 150 درجه سانتی گراد پائین تر از نقطه ذوب آنها برای زمان نامحدود به صورت مذاب نگهداری نمود. بدیهی است در چنین شرایطی ذرات جامد در مذاب حضور نداشته و مذاب در شرایط پایداری مجازی «metastabe» قرار دارد. پایداری مجازی مذاب در دماهای زیر نقطه ذوب در تحت شرایط مادون انجماد «supper cooling = undrcooling» انجام می گیرد.

در هر درجه حرارت پائین تر از دمای ذوب، انرژی آزاد سیستم جامد کمتر از مایع است، که از نظر ترمودینامیکی تعریف و اثبات شده و از این رو تغییر و تبدیل مایع به جامد در دماهای پائین تر از دمای تعادلی، تغییراتی طبیعی است. ولی سؤال اصلی این است که چرا چنین تغییراتی به صورت حقیقی انجام نمی گیرد. به آن گونه که قبلاً توضیح داده شد، انجماد وقتی حاصل می شود که شرایط رشد بلورهای جامد فراهم شود، و لذا تبدیل ساختار مایع به جامد، بدواً باید در شرایط تشکیل بلورهای بسیار کوچک بررسی گردد. هرگاه هسته جامد کروی و به شعاع «r» فرض شود، تغییرات «dr» (بزرگ شدن هسته). مستلزم اعمال فشار «dp» به شرح زیر است.

         


دسته بندی : متالورژی فیزیکی

آلياژهای چدن داكتيل

آلياژهای چدن داكتيل

    سه نوع آ لياژ چدن داكتيل – آ ستنيتي ( نيكل بالا – Ni ) ، بيا نيتي و فريتي ( سيليكون – موليبدني بالا ) – ساخته شده است تا بتوا ن حالات خاصي فراهم كرد يا بتوان نياز شرا يط كاري خاص و بسيار شديد را براي    چد ن دا كتيل هاي مرسوم و آ ستمپرشده ، مرتفع سا خت . در     حا ليكه چدن دا كتيل كنوا نسيوني و آ ستمپر شده داراي در صدهاي پا ئين ا لمنت و عناصر آ لياژي جهت ا يجاد ميكروساختار مربوطه مي باشد ، آ لياژچدن داكتيل داراي مقادير بيشتري آ لياژ ا ست تا بتواند خوا ص خاص يا ارتقاء يافته اي فراهم كند . مقدار سيليكون بالا به همراه موليبدن به چد ن داكتيل فريتي خوا ص مكانيكي عا لي د ر دما هاي بالا و رزيستا نس و مقاومت بهتري به      اكسيدا سيون دما بالا مي دهد . محتواي بالاي نيكل چدن داكتيل آ ستنيتي به همراه كروم در گرادهاي خاص ، رزيستا نس و مقاومت خوردگي بالا ، خواص مكانيكي عالي در دماي پايين و بالا و گسترش كنترل شده و خواص الكتريكي و مغناطيسي را به همراه دارد. ا ز نوع بيانيتي در جايي استفاده مي شود كه استحكام بالا و رزيستانس خوب سايش در حالات شبيه ريخته گري يا حرا رت دهي و با كمك يك آ لياژ3 – 1 درصد(Ni –Mo ) قابل دسترسي مي باشد .

چدن داكتيل سيليكون و موليبدن

    چد ن داكتيل آ لياژي حاوي 6-4 درصد سيليكون با 2 درصد موليبدن يا بدون آن براي رفع نياز رو به افزودن چدن داكتيل توان بالا و قابل اجرا و كاربرد در مواردي مثل اگزوز ( دود كش ها ) يا بدنه توربو شارژرها ساخته شدند . خواص اولي و اصلي براي چنين كاربردها يي ، عبارتند از : رزيستانس اكسيداسيون ، پايداري و دوام ساختاري ، استحكام و مقاومت به سيكل ترما ل و حرا رتي.  اين گرادها ي غير آ لياژي ، توا ن خود را براي ساده سازي دما باز می یابند و در سیکل حرارتی متوسط تا شدید عملکرد خوبی از خود نشان می دهند ( و به رشد و اکسیداسیونی که از چدن خاکستری آ لیاژ نشده وجود دارد , برتر و عالی می باشد) چدن داکتیل فریتی در دماهای بالا بدلیل پایداری میکروساختارها , رشد کمتری از خود نشان می دهد . آ لیاژ بندی با سیلیکون و مولیبد ن باعث ا فزا یش چشمگیر عملکرد در دمای بالا برای چدن داکتیل فریتی می شود در حا لیکه بسیاری از مزیت های تولیدی و هزینه ای چد ن داکتیل کنوانسیونی را هم دارا می باشد .

اثر سیلیکون

سیلیکون باعث تسهیل و سریع عملکرد چدن داکتیل در دمای های بالا می شود, البته با پایدارسازی ماتریکس فریتی و شکل دهی یک لایه سطح سرشار از سیلیکون که از اکسیداسیون ممانعت به عمل می آورد. پایدا ر سازی فاز فریتی , رشد دما بالا را به دو شیوه کاهش می دهد ؛ البته اینکه سیلیکون دمای ا صلی که در آن , فریت به آ ستنیت تبدیل می شود, را بالا می برد . دمای اصلی را حد بالایی دامنه دمای مفید برای چدن داکتیل فریتی فرض می کنند . بالاتر از ا ین دما , ا نقباض و ا نبساط همراه با تبدیل فریت به آ ستنیت می توا ند باعث تحریف ریخته گری و قا لب ریزی و ترک خوردگی لایه اکسید سطح و کاهش مقاومت اکسیداسیون گردد. دوم اینکه , تمایل فریتی شدن بالای سیلیکون , ماتریکس را در مقابل تشکیل کاربید و پرلیت , پایدار می سازد که به کاهش رشد همراه با دکامپوزیت این فازها در دمای بالا منجر می شود . سیلیکون برخواص مکانیکی دمای اطاقی چدن داکتیل , طی سخت سازی محلول جامد ماتریکس فریتی اثر می گذارد . شکل 3-5 نشان می دهد که افزایش میزان و محتوای سیلیکون توان کششی و محصول را بالا می برد و افزایش طول را با کاهش مواجه می سازد و بنابراین , بهترین تترکیب رزیستانس حرارت و خواص مکانیکی با میزان و محتوای سیلیکون در دامنه 6- 4  درصد فراهم می شود . اثر سخت کاری جامد سیلیکون در دمای بالا مثل 1000°F(°C 540 ) باقی می ماند و لی بالاتر از آن , توان کششی آلیاژ سیلیکون بالا کاهش می یابد .

اثر مولیبدن

 مولیبدن که اثر مفید آ ن بر روی خواص خزش و ا سترس – گسستگی فولادها کاملاً مشخص   ا ست , دارای    ا ثر مشابهی بر روی چد ن دا کتیل می باشد . شکل 6 – 5 و 7 – 5 نشان می دهد که اضافه شدن 5 در صد مولیبدن به چدن داکتیل فریتی ا فزا یش چشمگیری در توا ن های خزش و استرس گسستگی ا یجاد می کند و خوا ص دمایی بالایی ا یجاد می کند که با مورد فولاد حاوی 2 درصد کربن و 6 دصد منیزیوم قا بل مقایسه  می باشد .

سیلیکون بالا با مولیبدن

 افزودن 2 درصد مولیبدن به 4 درصد چدن دا کتیل سیلیکون ا فزا یش قا بل ملاحظه ای در توان کششی دما بالا , توان فشار , گسستگی و توان خزشی را به دنبال دارد . ا فزودن مولیبد ن بین 1 – 0 درصد به چد ن داکتیل سیلیکون بالا در ا فزای ش رزیستا نس به خستگی گرمای ی موثر نشا ن دا ده ا ست .

مصارف و کاربردها

 چدن داکتیل سیلیکون ، موليبدن بالا براي كاربرا ن نهايي و مهندسين ، مزيت هايي شامل هزينه اندك توان دماي بالاي مناسب رزيستانس عالي به اكسيداسيون و رشد و عملكرد مطلوب تحت شرايط سيكلي ترمال و حرارتي را فراهم ساخته است . در نتيجه اين مواد در كاربرد هاي حرارت سرويس در دماي °F 1500 – 1200 (° 820 – 650 ) و در جايي كه احتما ل سيكل حرارتي متوسط تا شديد مي رود ، مناسب نشان داده ا ست.چد ن داكتيل داراي 4 درصد سيليكون و 6- 8 درصد موليبدن براي انواع مصارف خودروسازي و بدنه توربو شارژرها ، بكار مي رود . آهن سيليكون بالا و حاوي موليبدن 1 درصد را براي سا خت دود كش هاي دما بالا و شيارهاي حرارت دهي بكار مي برند.

شرايط و ضروريات محصول

 چدن دا كتيل داراي سيليكون ، موليبدن بالا را مي توان در هر كارخانه چدن داكتيل داراي كنترل فرآيند عالي انجام داد و قبل ا ز آ ن نكا ت زير را بايد لحا ظ كرد :

كربن : ميزان كربن بايد در دامنه بين 3.4 – 2.5 درصد نگه داشته شود . با ا فزا يش اندازه قطعه و مقدا ر سيليكون بايد مقدار كربن را كم كرد.

سيليكون : براسا س نوع كاربرد مصرف ، مقدار سيليكون بين 3.7 تا 6 درصد تغيير مي يابد . افزا يش مقدا ر سيليكون رزيستانس اكسيداسيون را ا رتقاء مي دهد و توا ن را دماي كم تا متوسط بالا مي برد ولي سختي و ماشين پذيري آنرا كم مي كند .  

موليبدن : مقدار موليبدن بيش از 2 درصد را مي توان مورد ا ستفاده قرا ر داد . ا فزا يش ميزان موليبدن ، توان دما بالا را سرعت مي بخشد و ماشين پذيري آنرا بهتر مي كند ولي سختي را كم مي كند و ممكن است براي تشكيل كاربد مرز دانه اي تفكيك شود . ديگر عناصر ثابت سازي كاربيدي و پرليتي بايد تا حد امكان پائين باشد تا ضمانت كند كه يك ماتريكس فريتي عاري از كاربيد بدست آيد .

كلينكر كردن نرما ل و ذرات تلقيحي را ايد بكار برد ولي دماي ريختن بايد برا ي چدن داكتيل عادي ، بيشتر باشد . ميزان افزودن كف باره به شيوه هاي ريختن و  gating خوب نياز دارد و قا لب ريزي و ريخته گري را بايد به دقت اجرار كرد تا از گسستگي و شكستگي جلو گيري شود و تما قالب ريزيها و ريخته گريها را بايد با حرارت انجتم داد تا سختي و استحكام ، ارتقاء يابد . ريخته گري را با يك آ نيل نيمه ا صلي انجام مي دهند – 4 ساعت در دماي ºC 790  - °F 1450 و كوره تا  (ºC 200 ) °F 400 خنك مي شود – ولي اگر ماتريكس ، حاوي مقادير قابل توجهي كاربيد و پرليت باشد آنگاه به يك آنيل كامل احتياج مي شود . ماشين پذيري نيز مشابه با چدن داكتيل پرليت / فريت و با مقدار سختي BHN 230- 200 مي باشد .


دسته بندی : فلزات آهنی

چدن خاكستري

چدن خاكستري

Cast iron  ، آلياژهاي آهن ، كربن و سيليكون هستند كه در آن ، كربن بيشتري نسبت به مورد موجود در محلول جامد آستنيت د دماي يوتكتيك ، وجود دارد . در چدن خاكستري، كربنيكه آستنيت از حل پذيري فراتر مي رود به عنوان گرافيت ورقه اي  بارش مي يابد. چدن خاكستري معمولاً حاوي 2.5 تا 4 درصد C ، 1 تا 3 درصدSi  و مواد اضافي منگنز برحسب ميكروساختار مربوطه ( تا 1. 0 درصد Mn در چدن خاكستري و تا 1.2 درصد در پرليت ) مي باشد. فسفر و سولفور نيز در مقادير اندكي به عنوان ناخالصي هاي مازاد، موجود هستند .

كامپوزيت چدن خاكستري را بايد به گونه اي انتخاب نمود كه سه شرط ساختاري پايه را برطرف كند :

● توزيع و شكل گرافيتي لازمه

● ساختار عاري از كاربيد ( بدون مبرد )

● ماتريكس لازمه

براي چدن متدا ول ، ا لمنت و عناصر ا صلي كامپوزيت شيميايي ، كربن و سيليكون هستند . مقدار بالاي كربن ، مقدار گرافيت يا Fe3C را بالا مي برد . كربن بالا و محتواي سيليكوني ، پتانسيل گرا فيتي كردن آ هن را و قا بليت ريختگي آ نرا ، بالا مي برد . اثر تركيبي كربن و سيليكون روي ساختار را معمولاً با تساوي كربن (CE ) در نظر    مي گيرند :

S % ) × 0.4 + (Mn % ) × 0.027 – (P % ) × 33. 0 + (Si % ) × 0.3 + C % = CE)

اگرچه ا فزايش كربن و سيليكون و مقدار آنها ، پتانسيل گرافيتي سازي را بالا مي برد و در نتيجه تمايل تبريد را كاهش مي دهد، ولي ا ستحكام به شكل معكوس ، تحت تاثير قرار   مي گيرد . ا ين حا لت ، بدليل ارتقاء فريت و سختي پرليت است . مقدار منگنز به عنوان تابعي از ماتريكس مطلوب ، تفاوت مي يابد ، معمولاً مي توان آنرا تا 1. 0  در صد براي چدن فريتي و تا 1.2 درصد براي چدن پرليتي ، مشاهده كرد چرا كه منگنز يك ارتقاء دهنده پرلتي قوي است . ا ثر سولفور بايد با اثر منگنز ، بالانس و تعديل شود. بدون وجود منگنز در چدن سولفيد آهن ناخواسته ( FeS ) در مرزدانه ها تشكيل خواهد شد. اگر مقدار ميزان سولفور با منگنز تعادل گرديد ، آ نگاه سولفيد منگنز ( MnS ) تشكيل مي شود كه اثر مخرب ندارد چرا كه درون دانه ها توزيع مي شود. نسبت بهينه و مطلوب بين منگنز و سولفور براي يك ساختار فاقد FeS و ماكزيمم مقدار فريت ، عبا رت ا ست ا ز :

15 . 0 + (S  ) × 7 . 1 = (%Mn % ) 

المنت و عناصر اندك ديگري مثل آلومينيم ، آنتيموا ن ، آرسنيك ، بيسموت ،  روي، منيزيم ، سريوم و كلسيم مي توانند به شكل قابل ملاحظه اي مورفولوژي ( رخت شناسي ) گرافيتي و ميكروساختا رهاي ماتريكس را تغيير دهند .

     بطور كلي ، عناصر و ا لمنت هاي آ لياژي را مي توان به سه طبقه تقسيم بندي كرد:  سيليكون و آ لومينيوم ، پتانسيل گرا فيتي شدن را براي تغيير و تبديل يوتكتوئيد و يوتكتيك افزايش مي دهد و تعداد ذات گرافيت را بالا مي برد . آ نها در ماتريكس يك سري محلول حاوي كلوئيد مي سازند. از آنجا كه آنها نسبت فريت / پرليت را بالا مي برند ، استحكام و سختي را كاهش مي دهند .

     نيكل ، مس ، قلع ، پتانسيل گرا فيتي شدن را طي تغيير و تبديل يوتكتيك ، ا فزايش مي دهد ولي آنرا طي تبديل يوتكتوئيد كاهش مي دهد ، بنابرا ين نسبت پرليت / فريت را بالا مي برد . ا ين اثر ثانويه بدليل بازنشستگي پراكنش كربن است . اين ا لمنت ها و عناصر در ماتريكس ، محلول هاي جامد مي سازند آ ز آنجا كه آنها مقدار پرليت را بالا مي برند ،استحكام و سختي نيز بالا مي رود . كرم ، موليبدن ، تنگستن و وا ناديوم پتانسيل گرا فيتي سازي در هر مرحله را كاهش مي دهند . بنابرا ين مقدار كاربيد و پرليت را ا فزايش مي دهند . بطور ا صولي آ نها در كاربيد متمركز مي شوند و يك سري كاربيد هاي نوع nc (FeX ) مي سازند ولي محلول جامد aFe را هم آ لياژ مي كنند . تا زما نيكه تشكل كاربد روي ندا ده ا ست ، ا ين عناصر و  ا لمنت ها ، ا ستحكام و سختي را افزايش مي دهند . در بالاتر از يك سطح خاص ، هر كدام   ا ز اينها جامد شد ن يك ساختار داراي Fe3C ( ساختار مخطط ) را تعيين  مي كنند كه داراي ا ستحكام كمتر ولي سختي بالاتر مي باشد . بطور كلي مي توان اينگونه فرض كرد كه خواص زير چدن خاكستري با افزايش استحكام كششي از كلاس 20 به كلاس 60 افزايش مي يابد :

● تمام استحكام ها ، شامل استحكام در دماي بالا رفته

● قابليت ماشيني شدن تا پرداخت كاري ظريف

● مدول كش ساني

● رزيستانس سايش

     از سوي ديگر ، خواص ديگر با افزايش استحكام كششي ، كاهش مي يابد به شكلي كه چدن داراي استحكام كم اغلب از چدن استحكام بالا بهتر عمل مي كند . ا لبته زمانيكه اين خواص مهم باشند :

● قابليت ماشيني شدن

● رزيستانس شوك حرارتي

● ظرفيت damping

● قابليت ريخته گري شدن در قطعات نازك

     توليد موفقيت آميز يك ريخته گري چدن خاكستري به سيال بودن فلز مذاب و نرخ و ميزان خنك شوندگي بستگي دارد كه تحت تاثير حداقل ضخامت قطعه و تنوع آن ، قرار مي گيرد .

طراحي قالب ريزي و ريخته گري

اغلب برحسب حساسيت قطعه شرح مي دهند . اين امر ، تلاشي است يراي ارتباط دهي خواص در بخشهاي اصلي ريخته گري با ارات تركيبي كامپوزيت و نرخ ميزان خنك شوندگي . تمامي اين فاكتورها به يكديگر مرتبط هستند و مي توان آنها را در يك عنوان كلي مطرح نمود يعني قابليت ريخته شدن كه براي چدن خاكستري مي تواند در يك  mold ، حفره داراي نسبت مشخص حجم / مكان و خواص مكانيكي مطابق با نوع آهن ريخته شونده ، توليد شود . افت هاي حاصل ا ز جريان غلط ، بسته شدن سرد و يا گوشه هاي گرد . اغلب به فقدان سياليت فلزي نسبت مي يابد و ارتباط پيدا مي كند كه قرار ا ست ريخته شود . شرايط قا لب ، سرعت و ميزان ريختن و ديگر متغييرهاي جرياني برا برو سيال بودن آهن خاكستري صنعتي ، عمدتاً به مقدار و ميزان سوپر حرارت بالاتر از دماي يخ زدن ( مايع ) وا بسته است . با كاهش ميزان كل كربن ، دماهاي مايع ، افزايش مي يابد . و سيال بودن در يك دماي ريختن ، با كاهش مواجه مي شود . سيال بودن را معمولاً به شكل طول جريان در يك قا لب تست سيا ل نوع كروي ، اندازه گيري مي كنند .

    اهميت رابطه بين سيا ل بودن ، مقدار كربن و دماي ريختن زماني واضح مي شود كه مشخص گردد درجه بندي در ا ستحكام طبقه ASTM چدن خاكستري تا حد زيادي به تفاوت و ا ختلاف كربن ( 3.60 ~ تا 3.80 در صد براي كلا س 20 ؛ 2.70 ~ تا 2.95 درصد براي كلاس 60 ) وابسته ا ست . بنابراين سيا ل بودن اين چدن ها به معيار حد ماكزيمم دماي ريختن ، ارتباط مي يابد . ميكروساختار معمولي چدن خاكستري ، ماتريكسي از پرليت با گرافيت فلسي پراكنش يافته كلي مي باشد. شيوه كارخانه مي تواند به گونه اي تنوع داشته باشد كه هسته اي شدن و رشد گرافيت فلسي در ا لگويي انجام گردد كه به تسريع و خواص مورد نظر، بيانجامد. مقدار، اندازه و توزيع گرافيت ها نيز حائز اهمت هستند . خنك شوندگي كه خيلي هم سريع است    مي تواند آهن به اصطلاح مبرد شده بسازد كه در آن كربن مازادي به شكل كاربيدهاي بزررگ ، مشاهده مي شود . خنك شوندگي در سرعت و ميزان پايين تر مي تواند چدن خالدار ايجاد كند كه در آن ، كربن به شكل سيماني اوليه ( كاريبد آهن ) و گرافيت ، ظاهر مي شود .

گرافيت ورقه اي يكي از هفت نوع ( شكل يا فرم ) گرافيت شك گرفته در 247  A ASTM است . گرافيت ورقه اي به پنج گروه تقسيم بندي مي شود ( ا لگوها ) كه آنها را با حروف ، نشان مي دهند : از A تا E . اندازه گرافيت با مقايسه يك چارت اندازه ASTM مشخص مي شود كه ظاهرهاي عادي فلس هاي هشت اندازه مختلف را در بزرگنمايي α 100 نشان مي دهد .

    گرافيت ورقه اي نوع A ( جهت گيري پراكنده ) براي اكثر مصارف و كاربردها مناسب است . در اندازه هاي حدوسط فلس ، نوع گرافيت فلسي A ، به ديگر انواع در كاربردهاي داراي سايش خاص مثل سيلندرهاي موتورهاي احتراق دروني ، عا لي تر و برتر هستند .  گرا فيت ورقه ا ي نوع A ( ا لگوي روزت )  ، خاص خنك شوندگي سريع است . مثل حالت متداول قطعات نازك ( حدود mm 10 ) و در امتداد قعات قطور تر و بعضي مواقع از تلقيح ضعيف ، حاصل مي شوند .

    فلس ها ي بزرگ نوع C در چدن و آهن هاي هايپر يوتكتيك فرم مي يابند . اين فلس هاي بزرگ ، رزيستانس و مقاومت به شوك حرارتي را با افزايش هدايت گرنايي و كاهش مدول الاستيك تسهيل و تسريع مي كنند . از سو يدگر ، فلس هاي بزرگ به پرداخت هاي سطحي خوب در قطعات مكانيكي يا استحكام بالا ، يا رزيستانس تماسي خوب ، جوابگويي و هدايت   ( رسانايي ) ندارند .

    فلس هاي كوچك و با شكل دروني دندريتي داراي جهت گيري در نوع D ، يك پرداخت ماشيني شده ظريفي را با تقليل حفره دار شدن سطح فراهم مي سازد ولي به دست آوردن يك ماتريكس پرليت با ين نوع گرافيت ، مشكل مي باشد . نوع D ممكن است نزديك سطوح خنك شده يا در قطعات نازك شكل گرفته باشد . به شكل متناوب ، اين گرافيت ها با يك ماتريكس فريت ، احاطه شده اند و در قالب ريزي و ريخته گري ، m نقطه نرم را ايجاد مي كنند .

    نوع E به شكل درون دندريتي است كه به جاي جهت گيري پراكنده داراي جهت گيري ترجيحي است . نوع E ، عليرغم نوع  D مي تواند با ماتريكس پرليت همراه باشد و بنابراين ، يك ريختگري را اجاد مي كند كه خواص سايشي آن به خوبي مورد يك ريختگري حاوي نوع گرافيت A در يك ماتريكس پرلو.يت مي باشد . در واقع كاربردها و مصارف متعددي وجود دارد كه در ان نوع فلس تا زمانيكه به شرايط خواص مكانيكي رسيده باشيم از اهميت بالايي برخور دار نيستند .

    چدن خاكستري يكي از قديمي ترين فر آورده هاي ريخته گري فروز است . عليرغم رقابت با مواد جديد تر و ارتقاء انرژي آنها ، چدن خاكستري را هنوز براي آن كاربردها مارفي بكار مي برند كه خواص آن ، ثابت نموده است براي اين كاربرد بسيار مناسب است . چدن خاكستري پس از فولاد نوري پر مصرف ترين ماده فلزي جهت امور مهندسي است . در سال 1967 توليد چدن خاكستري بيش از 14 ميليون تن و يا دو و نيم برابر حجم و مقدار ديگر انواع قالب ريزي و ريخته گري ها تركيبي بود . دلايل متعددي براي معروفيت و كاربرد وسيع آن وجود دارد .

چدن خاكستري داراي خواص متعدد و مطلوبي است كه مواد ديگر ، آنها را ندارند و هنوز در مان ارزان ترين مواد موجود و در دسترس مهندسين مي باشد . ريختگري چدن خاكستري در كاخانه هايي صورت مي گيرد كه سرمايه گذاريهاي خوبي انجام داده اند . هدف از اين متن ، برانگيختن توجه سما به سوي خواص و شاخصه هاي چدن خاكستري ات كه اين ماده را بسيار مفيد كرده است . چدن خاكستري يك از آسانترين قالب ريزيهاي تمام فلزات را در كارخانه دارد و داراي پايين ترين دماي رختن فروس و فلزات است كه ان امر در سيال بودن بالاي آن و قابليت ريختگري به شكل هاي متنوع مشهود است . بدليل حالت خاصي طي مراحل آخر جامد شدن داراي پارگي جامد اندك و يا در بعضي موارد ، فاقد پارگي مايع يه جامد است به گونه اي كه بنظر مي رسد قالب ريزي ، سريعاً به دست مي آيد . براي اكثر مصارف و كاربردها ، چدن خاكستري را در شرايط قطعه خام آن بكار مي برند كه اين كار ، توليد را ساده مي سازد . چدن خاكستري داراي كيفيت ماشيني شدن عالي است و اين حالت سطحي با خواص سايشي عالي فراهم مي كند . رزيستانس چدن خاكستري به خط انداختن و خراشيدگي با ماتريكس مناسب و ساختار گرافيتي خوب ، از مشهوريت و معروفيت بالايي برخور دار است .    

    ريختگريهاي چدن خاكستري را مي توان در هر پروسه كارخانه اي معين انجام داد . جالب تر اينكه عليرغم اين واقعيت كه چدن خاكستري يك ماده قديم و با مصرف بالا در ساخت و سازهاي مهندسي است ولي متالورژي ماده را تا چند سال اخير ، درستي و دقت ، مشخص نكرده بودند . خواص مكانيكي چدن خاكستري نه تنها با كامپوزيت آن مشخص است بلكه شديداً تحت تاثير شيوه اجراء و كار كارخانه ، خصوص سرعت و ميزان خنك شوندگي در ريختگري ، مي باشد . تمام كربن در چدن خاكستري ، غير از مقدار تركيب شده با آهن براي تشكيل پرلت در ماتريكس به عنوان گرافيت و به شكل  فلس هايي با اندازه و شكل متنوع مي اشد . وجود همين فلس هايي شكل گرفته در جامد شدن است كه خواص و شاخصه هاي آهن خاكستري را ايجاد مي كند . در ضمن وجود اين فلس ها خواص مطلوب را به چدن خاكستري مي دهد .

متالوژي چدن خاكستري

    مك كنزي در مقاله سال 1944 خود از چدن به عنوان " فولاد به اضافه گرافيت " اشاره كرد . اگرچه تعريف ساده وي هنوز هم بكار مي رود. ولي خواص چدن خاكستري تحت تاثير مقدار گرافيت موجود ، شكل ، اندازه و توزيع گرافيت پوسته اي مي باشد . اگرچه ماتريكس به فولاد شباهت دارد ولي مقدار سيليكون بالا ، به همراه سرعت خنك شوندگي بر مقدار كربن در ماتريكس اثر مي گذارد . چدن خاكستري به دسته اي آلياژهاي سيليكوني كربن بالا متعلق است كه آهن هاي حبه اي و چكش خوار را نيز در برمي گيرد .  به استناء منيزيم و ديگر المنت ها و عناصر دانه اي شونده در آهن حبه اي مي توان با وارياسيون هايي در شيوه ذوب و توليد ، هر سه ماده از يك كامپوزيت و تركيب توليد نمود . عليرغم مصرف بالاي چدن خاكستري ، متالوژي آن از سوي كاربران و مصرف كنندگان زيادي دقيقاً شناخته نشده است و حتي بعضاً توليدكنندگان نيز از آن اطلاع دقيقي ندارند . يكي از اولين و كامل ترين مباحث متالوژي چدن خاكستري را مي توان در كتب مربوطه مشاهده كرد . تازه ترين مرور و بررسي متاوژي چدن و تشكيل گرافيت از سوي ويزر و همكارانش ارائه شده است . در اينجا براي جلوگيري از دو گانه شدن اطلاعات فقط حالات ضروري ترمالوژي چدن خاكستري را به بحث مي گذاريم .

تركيبات و كامپوزيت

    چدن خاكستري با دامنه وسيعي از تركيبات ، ساخته و توليد مي شود . كارخانجات داراي شراط مشابه ، ممكن است جهت بهره مندي و سود بيشتر و يا صرفه جويي در هزينه مواد خام موجود و ماهيت كلي نوع ريخته گري حاصله در كارخانه خود ، از تركيبات متنوعي استفاده كنند به همين دليل ، آخال تركيبات و مواد شيميايي در مشخصات محصول خريداري شونده جهت قالب ريزي بايد تا حد ممكن بر طرف شود چراكه اين امر نكته مهمي در توليد به شمار مي آيد . دامنه كامپوزيت هايي كه ممكن است در ريخته گري چدن خاكستري مشاهده شود مي تواند اينگونه باشد : منيزيم 2.75 تا 4.00 درصد ؛ منگنز 0.25 تا 1.50 درصد ؛ سولفور 0.02 تا 20. 0 درصد ؛ فسفر 0.02  تا 75.  0 درصد . يك يا چند مورد از عناصر آلياژي زير نيز ممكن است در مقادير مختلفي وجود داشته باشد . موليبدن ، مس ، نيكل ، واناديوم ، تيتانيوم ، قلع ، آنتيمون و كرم . نيتروژن نيزبين 20 تا ppm 92 وجود دارد .   


دسته بندی : فلزات آهنی

روی

روی

روي يكي از فلزات درشت گونه است كه خواص مكانيكي ضعيفي دارد داراي شبكه كريستالي H.C.C بوده و درجه حرارت ذوب آن 419.5 درجه سانتي گراد بوده و داراي دانسيته 7.13 را در درجه حرارت محيط دار و نقطه تبخيري آن 1060 مي باشد داراي فشار بخار زيادي مي باشد اكسيد روي تا 200 درجه مي تواند به عنوان لايه پوششي محافظ عمل كند كه اين دليل به جهت غير متخلخل بودن اين اكسيد تا درجه حرارت 200 مي باشد و در برابر اكسيژن و خوردگي در درجه حرارت محيط مقاومت بالايي را نشان مي دهد اما با افزايش درجه حرارت اين اكسيد متخلخل شده و ناپايدار شده و اكسيداسيون و خوردگي به شدت افزايش پيدا مي كند مهمترين عناصري كه با روي تشكيل آلياژ مي دهند شامل Al-Cu-Mn-Fe- سرب قلع و نيكل و منگنز مي باشد معروف ترين آلياژ روي –آلياژ روي مس آلومينيم مي باشد كه به زاماك موسوم مي باشد .زاماك داراي خواص مكانيكي بالا نسبت به ساير آلياژ هاي روي مي باشد نقطه ذوب پايين و سياليت زيادي دارد اين آلياژ عموما داراي 7%آلومينيم و 3و9% مس و مابقي روي مي باشد و روي داراي دو پارامتر شبكه H=2.6 و C=4.9 آنگستروم مي باشد .

عناصر آلياژي در آلياژ هاي روي

آلومينيم

 مقدار آن در آلياژ هاي روي 3.5 تا 4.3 مي باشد كه مقدار بيش از 4.3 باعث كاهش مقاومت آلياژ و افزايش شكنندگي آلياژ مي شود آلياژ داراي سياليت نسبتا بالايي است . اگر مقدار آلومينيم كمتر از 3.5 درصد شود به دليل كاهش درصد تركيب يوتكتيكي سياليت مذاب و قابليت ريخته گري كاهش پيدا خواهد كرد .

مس

مقدار مس مصرفي در آلياژ هاي روي عموما 1.25درصد مي باشد كه تا اين مقدار باعث افزايش خواص مكانيكي و استحكام آلياژ مي شود و افزايش درصد مس بيش ازاين مقدار خواص مكانيكي را تضعيف مي كند و آلياژ را نيز ترد و شكننده مي كند .

منيزيم

معمولا به عنوان اكسيژن زدا در ريخته گري روي استفاده مي شود تا حدود 0.03 % در مذاب وجود دارد بيشتر از اين موجب كاهش خواص مكانيكي و باعث افزايش مقاومت به خوردگي آلياژ مي شود .

آهن

اين عنصر تا حدود 0.02% باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود كه اگر بيشتر از اين باشد با آلومينيم موجود در مذاب تشكيل فازFeAl3¬ را مي دهد مقاديري از اين فاز وارد سرباره مي شود و مقاديري نيز به صورت ذرات ريز در ضمينه اتمي مي ماند و باعث كاهش خواص مكانيكي مي شود عنوان ريز كننده هم مي تواندمحلي براي جوانه زني غير يكنواخت باشد را ما خواص آن كمتر از محدوديت هاي آن است .

قلع-سرب

اين دو عنصر باعث تشديد خورندگي آلياژ مي شود سياليت ونقطه ذوب آلياژ را كاهش مي دهد .

نيكل - منگنز - سيليسيم - كرم

به مقدار جزئي باعث افزايش خواص مكانيكي شده اما بيش از حد حلاليت باعث افزايش تلفات مذاب و كاهش قابليت ماشينكاري مي شود كه دليل اين امر ايجاد فاز هاي غير فلزي سخت در آلياژ مي باشد ميزان مصرف آن Maتا حدود 5% Si3% كرم و 2% نيكل مي شود .

ذوب و ريخته گري آلياژ هاي روي

ريخته گري آلياژ هاي روي در كوره هاي روربر كوره هاي زيمنس و كوره هاي الكتريكي انجام مي شود و بوته ي مورد استفاده عموما بوته چدني وفولادي مي باشد فلز روي مذاب در در درجه حرارت ذوب به سرعت اكسيد مي شود و باعث افزايش تلفات روي درسرباره مي شود با توجه به سياليت بالا و نقطه ذوب پايين عموما ريخته گري اين فلز نسبت به ساير آلياژ ها آسان تر مي باشد عموما از منيزيم و ليتيم جهت اكسيژن زدايي مذاب روي استفاده مي شود وجود آلومينيم در مذاب روي باعث تشكيل Al2O3 اكسيد آلومينيم مي شود كه اين اكسيد غير متخلخل بوده وبه علت سبك بودن در سطح مذاب قرار گرفته و به عنوان مايه ي پوششي مانع از اكسيداسيون روي مي شود . عمل ذوب معمولا تحت فلاكس هاي پوششي انجام مي شود و پس از تهيه مذاب عناصر آلياژي به صورت خالص يا آميژن به مذاب اضافه مي شوند عموما عمليات گاز زدايي و اكسيژن زدايي در روي از اهميت كمتري برخرودار است كه به علت وجود آلومينم و منيزيم به عنوان عناصر آلياژي مي باشد عموما براي كاهش تلفات روي ابتدا بوته را تا حدود 500 درجه پيش گرم كرده سپس عنصر روي را اضافه مي كنند تا سرعت ذوب را بيشتر و تلفات را كمتر كنند .

 روش تهيه آلياژ ZnAl

جهت تهيه آلياژ ZnAl ابتدا 30 درصد روي را ذوب كرده سپس درجه حرارت را تا 500 درجه افزايش داده و تكه هاي كوچك Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند پس از شارژ كامل Al مابقي روي به مذاب اضافه مي شود پس از تهيه مذاب اكسيژن زدايي توسط منيزيم انجام شده و سرباره گيري اعمال مي شود و عمل تزريق كه عموما توسط ماشين ها محفظه گرم انجام مي شود صورت مي گيرد .جهت تهيه آلياژ زاماك ( روي Cu-Al ) نيز نصف روي مورد نياز را ذوب كرده سپس از آميژن 19.2 مس 80 آلومينيم 1 منيزيم اين آميژن آلومينيم منيزيم روي را جهت اكسيژن زدايي را تامين مي كند سپس باقي مانده روي به مذاب اضافه مي شود و درجه حرارت ريخته گري روي در قالب هاي ماسه اي 475 و در قالب هاي فلزي 420 مي باشد آلياژ هاي روي عموما به علت دانه درشت بودن در قالب هاي آب گرد چدني و فولادي ريخته مي شوند تا با افزايش سرعت سرعت كردن خواص مكانيكي تا جاي ممكن افزايش پيدا كند يكي از مهمترين آلياژ هاي روي آلياژ 85% روي و 5% مس و 5%آلومينيم مي باشد كه با نام آلياژ ياتاقان خوانده مي شود كه كاربرد صنعتي دارد .

انواع قالب هاي ريخته گري آلياژ هاي روي

در آلياژ هاي روي به علت دانه درشت بودن سعي مي شود كه در قالب هاي فلزي ريخته گري شوند قالب هاي چدني و فولادي كه با سيستم هاي آبگرد انجماد جهت دار ايجاد مي شوند تا مك و حفره به تغذيه هدايت شوند . در قالب هاي موقت هم امكان پذير است كه به دو روش پوسته اي و ماسه اي تر و خشك مي شود به علت داشتن دامنه ي انجماد كوتاه تمايل به انجماد پوسته اي داشتند لذا ايجادانجماد جهت دار در اين گونه آلياژ ها به سهولت امكان پذير است در صورت استفاده از قالب هاي چدني و فولادي قبل از استفاده بايستي 210-180 درجه پيش گرم شود تا عمر قابل افزايش يابد همچنين در صورت استفاده از مواد پوششي جهت افزايش عمر و تسهيل خروج قطعه از قالب مي شود . به علت داشتن سياليت بالا در آلياژ هاي روي مقاطع نازك تري نسبت به ساير آلياژ هاي غير آهني قابل ريخته گري مي باشد .

روش هاي مورد استفاده براي خروج ناخالصي ها

 نگهداري مذاب در درجه حرارت بالا به صورت طولاني اين روش در صنعت به ندرت استفاده مي شود در اين روش ناخالصي ها فرصت رسيدن به سرباره را پيدا مي كنند كه اين روش باعث تشديد تلفات مذاب و اكسيداسيون مذاب مي شود .

تزريق گاز خنثي:

با تزريق گاز خنثي فشار داخل مذاب افزايش پيدا كرده افزايش فشار باعث خروج گاز هاي بيش از حد انحلال و نيز ناخالصي هاي معلق در مذاب و انتقال آن ها به سرباره مي شود اين روش باعث هيدروژن زدايي نيز مي شود كه در صنعت اين روش متداول تر مي باشد .

استفاده از فلاكس :

فلاكس ها با تشكيل فيلم نازكي در حد فاصل مذاب و ناخالصي ها به وجود مي آورند مانع از چسبندگي ناخالصي ها به مذاب مي شود و باعث انتقال ناخالصي ها به سرباره مي شود فلاكسهاي مورد استفاده در اين روش شامل كريوليت پراكس تركيبات سيليس و تركيبات كربني مي باشد كه در ريخته گري سنتي معمولا از شيشه خورد شده استفاده مي شود.


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

برنج

برنج

 آلياژ مس – روي (برنج)

 فاز B و B' داراي سختي و مقاومت به سايش بالا مي باشد و باعث افزايش استحكام و سختي آلياژ مي شود افزايش بيشتر روي در آلياژ باعث تشكيل فاز گاما مي شود Cu5Zn8 اين فاز فوق العاده شكننده بوده و باعث ايجاد ترك و كاهش خواص مكانيكي در آلياژ مي شود وجود ناخالصي ها در برنج ها باعث تشكيل فاز هاي مياني Cu2ZnAl و Cu2ZnSn,Cu5ZnMg اين فاز ها به شكل ناخالصي و آخال باعث كاهش خواص آلياژ مي شود . نوع آلياژ رنگ و مشخصات مس Cu>98 رنگ و مشخصات مسبين 98 تا 90 طلايي تيره زرد تيره بين 85تا 80 رنگ سرخ مس بين 65 تا 70 رنگ زرد – زرد روشن كمتر از 60 رنگ زرد متمايل به سفيد .

آلياژ مس قلع( برنز)

وجود قلع در مس باعث افزايش استحكام و خواص مكانيكي مي شود حد حلاليت قلع در مس در فاز آلفا حدود 13.5 درصد است و در درجه محيط مقادير بسيار كوچك و صفر مي رسد . قلع در مس تشكيل فاز بين فلزي دلتا را مي دهد Cu3Sn8 اين فاز ، فاز سختي بوده و باعث افزايش سختي آلياژ مي شود عموما آلياژ هاي مس قلع زير 20 درصد قلع دارند و آلياژ هايي كه 5 تا 10 درصد قلع دارند داراي فاصله انجماد بسيار طولاني 200درجه و لذا انجماد خميري دارند يكي از آلياژ هاي برنز آلياژ زنگ مي باشد كه داراي 20 تا 23 درصد قلع مي باشد و سختي و شكنندگي زياد دارد وجود سرب باعث افزايش خاصيت ماشين كاري مي شود وجود آلومينيم در آلياژ هاي مس قلع باعث افزايش سختي و شكنندگي اين نوع آلياژ ها مي شود و همچنين وجود آهن در تركيب شيميايي اين نوع آلياژ ها به ريز شدن شبكه كريستالي كمك مي كند . آلياژ هاي برنز در ياتاقان ها و نقاطي كه ميزان خوردگي بالا مي باشد استفاده مي شود مانند اسكله ها و كشتي ها همچنين درجه حرارت ريخته گري برنز 1070 تا 1150 درجه مي باشد .

آلياژ مس-نيكل(ورشو)

ورشو آلياژي از مس و نيكل بوده اين آلياژ جلاي فلزي بالايي دارد و عموما در ساخت صنايع و اشياء هنري و صنايع غذايي استفاده مي شود همچنين اين آلياژ به نقره آلماني نيز معروف مي باشد .

آلياژ مس – قلع- روي

عموما 10 قلع و 20 درصد روي دارد اين نوع آلياژ مقاومت به خوردگي بالايي در آب دريا داشته لذا در صنايع دريايي از آن استفاده مي شود .

آلياژ مس- سرب

حلاليت سرب در مس پايين بوده كه حلاليت 0.002 درصد مي باشد وجود عناصر مانند قلع باعث افزايش حلاليت سرب در مس مي شود حلاليت را تا 0.005 افزايش پيدا مي كند سرب به دليل وزن مخصوص بالايي كه دارد تمايل به جدايي زيادي در آلياژ دارد لذا در حين ريخته گري پايين عمليات مخلوط كردن و هم زدن انجام شود سرب در اكثر برنج ها و برنز ها تا حدود 2 درصد وجود دارد كه بعلت افزايش قابليت ماشين كاري و روغن كاري مي شود اما د رآلياژ هاي ياتاقان ميزان سرب تا 50% افزايش پيدا مي كند معروف ترين آلياژ مس سرب آلياژ 85 % مس 5% روي 5% سرب 5% قلع كه آلياژ معمولا براي ساخت قطعات هيدروليكي استفاده مي شود فوق ذوب در آلياژ هاي مس سرب در حدود 150 درجه بوده كه براي جلوگيري از رسوب در فاز مذاب مي باشد


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

مس

مس

مشخصات فيزيكي مس

.مس داراي ساختار FCC بوده و تغيرات آلوتروپيك در آن وجود ندارد .در درجه حرارت 1083 درجه سانتيگراد ذوب شده و دانستيته در حدود 8.9 گرم بر سانتي متر مكعب دارد مس داراي پارامتر شبكه 3.6 آنگسترم بوده و داراي قطر اتمي 2.55 آنگسترم مي باشد همچنين داراي مشخصات ريخته گري به شرح زير مي باشد

1-داراي نقطه ذوب بالايي نسبت به آلياژ هاي غير آهني مي باشد

2-داراي سياليت كم

3- اكسيداسيون بالا

4- آلياژ مس داراي دامنه انجماد طولاني و انجماد خميري مي باشد به خصوص در آلياژ هاي برنج كه اين دامنه انجماد خيلي طولاني مي شود مواد شارژي كه براي ساخت آلياژ هاي مس به كار مي رود شبيه آلياژ هاي آلومينيم مي باشد كه شامل :

1- شمش هاي اوليه

 2-شمش هاي ثانويه

 3-قراضه ها

 4- برگشتي ها

 5- هاردنر ها

 قابل توجه است كه مس قابليت انحلال اكثر عناصر را دارد بنابراين ساخت آلياژ هاي مس همراه عنصري نظير Ni,Si,Zn امكان پذير مي باشد .

شمش هاي اوليه

در مواد شارژ شمش هاي اوليه مي باشد كه شامل شمش مس قلع سيليسيم روي و سرب مي باشد .نكته : شمش مس به شكل ورق يا مفتول استفاده مي شود كه با درجه خلوص 99.9 تا 99.5 درصد معمولا داراي ناخالصي هاي نظير قلع نيكل آهن آنيتموان سرب بيسموت مي باشد كه معمولا بيشترين ناخالصي در اين آلياژ آهن و نيكل مي باشد .

 شمش قلع

اين شمش عموما براي ساخت برنز هاي قلع دار استفاده مي شود كه داراي نقطه ذوب 232 درجه سانتيگراد مي باشد كه وزن مخصوص آن در حدود 7.3 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد . اين عنصر داراي درجه خلوصي در حدود 99.5 تا 99.9 درصد مي باشد كه داراي ناخالصي هايي نظير مس آهن سرب آلومينيم بيسموت آنتيموان مي باشد و عموما به شكل شمش هاي 25 كيلويي و يا مفتول استفاده مي شود  .

شمش سيليسيم

كه عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده مي شود و به شكل آميژن و هاردنر به مذاب مس اضافه مي شود .

شمش روي

اين شمش عموما براي ساخت برنج ها استفاده مي شود كه داراي وزن مخصوص 7.1 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد و نقطه ذوب آن 420 درجه سانتي گراد مي باشد د: شمش سرب : اين شمش داراي نقطه ذوب 327 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص 11.3 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد و در صنعت به عنوان سنگين ترين عنصر شناخته مي شود اين عنصر عموما در برنز هاي سرب دار و برنج هاي استفاده مي شود

شمش نيكل

نيكل از لحاظ خواص فيزيكي بسيار شبيه مس بوده و داراي نقطه ذوب 1453 درجه سانتيگراد و دانسيته 8.9 گرم بر سانتيمتر مكعب مي باشد . نيكل عموما در برنج هاي مخصوص استفاده مي شود كه در اصطلاح به اين برنج ها ورشو مي گويند .

شمش هاي ثانويه

اين شمش ها از ذوب مجدد و تصويه آلياژ هاي مس به دست مي آيد كه از نظر كنترل تركيب شيميايي مناسبت تر و مرغوب تر مي باشد همچنين داراي عناصر آلياژي مي باشد معمولا شمش هاي ثانويه داراي 2 تا 7 درصد قلع 4 تا 10 درصد روي و 2 تا 6 درصد سرب مي باشد .

 قراضه ها

كه معمولا ضايعات مس بوده كه قبل از استفاده بايد پيش گرم شده و عمليات اسيد شويي و چربي گيري بر روي آن ها انجام مي شود .

 آميژن ها

دليل استفاده از آميژن ها در آلياژ هاي مس به اين دليل مي باشد كه آلياژ سازي علاوه بر كاهش نقطه ذوب از تبخير عناصر آلياژي و تلفات مذاب جلوگيري مي كند .

انواع هاردنر ها در آلياژ هاي مس

آميژن مس – سيليسيم

جهت توليد اين آلياژ ساز ابتدا مس را ذوب كرده سپس سيليسيم را به شكل ذرات ريز به مذاب اضافه مي شود معمولا تعداد دفعات اضافه كردن 7 تا 8 مرتبه مي باشد كه بعد از هر دفعه اضافه كردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش كاهش پيدا مي كند تا از تلفات Si در Cu جلوگيري شود .

آميژن Al-Cu

روش تهيه اين نوع آميژن به اين صورت مي باشد كه در صورت وجود دو كوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شكل باركه مذاب به Al اضافه مي كنند اما روش دوم ساخت آميژن به اين صورت مي باشد كه مس را ذوب كرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند كه پس از هر بار اضافه كردن Al درجه حرارت را كاهش داده تا از تلفات Alجلوگيري شود

 آميژن سه گانه Cu,Al,Ni

براي تهيه اين هاردنر به علت آنكه اضافه كردن Niبه مس هيچ گونه مشكلي ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ايجاد كرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند . پس از آماده سازي مواد شارژ و پيش گرم كردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفيه عناصر آلياژي به مذاب اضافه مي شود . بهترين نوع كوره ها در ذوب Cu كوره هاي القايي مي باشد اما از كوره هاي و روبربرگ نيز استفاده مي شود . معمولا اين نوع آلياژ ها در صنايع الكترونيك و برق استفاده مي شود كه تا حدود 2 درصد شامل ناخالصي مي باشد و جود ناخالصي باعث كاهش هدايت الكتريكي آلياژ مي شود ناخالصي هاي موجود شامل روي آرسنيك كادميم سيليسيم كرم ونقره مي باشد به علت قابليت اكسيداسيون بالا و انجماد خميري و سياليت پايين ريخته گري اين آلياژ مشكل مي باشد .

مواد قالب گيري در ريخته گري مس

ريخته گري مس هم در داخل قالب هاي دائمي و هم قالب هاي موقت انجام مي شود ريخته گري قالب هاي موقت به روش هاي ماسه اي تر ماسه اي خشك پوسته اي CO2 انجام مي شود كه حسب مورد استفاده آن بنتونيت همراه مواد افزودني مي باشد كه آرد حبوبات به دليل افزايش استحكام، خاك اره به جهت افزايش نفوذ گاز مي باشد در آلياژ هاي مس بايد نفوذ گاز ماسه به دليل انجماد خميري بالا باشد همچنين گرد زغال باعث افزايش مقاومت به ماسه سوزي ماسه استفاده مي شود .

ريخته گري قالب هاي دائمي

به دو روش ريژه وتزريقي انجام مي شود كه عمر قالب هاي دائمي در آلياژ هاي مس در مقايسه با ساير آلياژ هاي غير آهني كوتاه تر مي باشد كه به دليل درجه حرارت ريخته گري بالاي مس ودانسيته بالاي مس مي باشد نكته : چگالي و دانسيته مس 8.4 مي باشد جهت افزايش عمر قالب:

استفاده از انواع پوشش ها به جهت جلوگيري از شوك حرارتي به محفظه قالب جنس محفظه قالب از چدن يا فولاد مي باشد كه در آلياژ هاي مس در داخل فولاد تمركز حرارتي شديدي وجود دارد كه به علت انتقال حرارتي كم فولاد مي باشد به دليل انتقال حرارتي شديد مذاب و انتقال حرارتي كم قالب تمركز حرارتي در قالب هاي فولادي به وجود مي آيد .

سيستم هاي راهگاهي

كه با توجه به سياليت پايين مذاب مس در مقايسه با آلياژ هاي غير آهني ديگر معمولا ابعاد سيستم راهگاهي در آلياژ هاي مس بزرگتر از آلياژ هاي ديگر مي باشد سيتسم راهگاهي در اين نوع قالب ها به دو دسته تقسيم مي شوند .

 قطعات كوچك با ابعاد يكنواخت :

در اين گونه قطعات سيستم راهگاهي به گونه اي طراحي مي شود كه كار تغذيه را سيستم راهگاهي انجام مي دهد و عملا نيازي به تغذيه گذاري نداريم نسبت به سيستم راهگاهي در اين حالت 1-9-3 و 1-8-2 مي باشد .

قطعات بزرگ و يكنواخت :

در اين روش نياز به تغذيه گذاري مي باشد كه نسبت سيستم راهگاهي در اين حالت 2-3-2 و 1-8-2 مي باشد تغذيه هاي به كار گرفته شده دراين سيستم هم به صورت گرم و هم به صورت سرد مي باشد .

تغذيه گذاري

تغذيه گذاري در آلياژ هاي مس بسته به نوع انجماد دارد انواع آلياژ هاي مس بسته به نوع انجماد عموما به سه دسته تقسيم مي شوند :

1-      آلياژ ها با دامنه انجماد كوتاه و انجماد پوسته اي مانند مس – آلومينيم در اين گونه قطعات ميزان مك و حفرات گازي پراكنده كمتر و بيشترين انقباض در قسمت وسط يا گرمترين نقطه انجماد در نظر گرفته مي شود داراي 4.5 تا 4% انقباض مي باشد

2-       آلياژ ها با دامنه و انجماد خميري مانند آلياژ هاي مس – روي ، برنز ها – مس –سرب اين نوع آلياژ ها داراي انجماد شديد خميري مي باشند ميزان مك و حفرات انقباضي پراكنده در اين گونه آلياژ ها زياد مي باشد لذا تعيين محل تغذيه مشكل مي باشد بنابراين بايد با استفاده از مبرد و يا مواد اگزوترم مواد گرما زا انجماد جهت دار در قطعه به وجود آوريم تا حداقل ميزان مك و حفرات انفباضي و گازي در قطعه توليد شوند كه معمولا در اين قطعات از تغذيه گرم استفاده مي شود  .

3-       آلياژ هايي با دامنه انجاد متوسط مي باشد اين نوع آلياژ ها در حدفاصل دو حالت بالا قرار مي گيرند معمولا در اين نوع قطعات هم انقباضات متمركز و هم غير متمركز ديده مي شود كه اين امر را مي توان با اگزوتر و مبرد برطرف كرد مانند مس – بريليم .

عمليات كيفي تهيه مذاب Cu

 كه شامل مرحل :

 1-اكسيژن زدايي

 2-هيدروژن زدايي

 3-كنترل تركيب شيميايي

4- تصفيه

اكسيژن زدايي

اكسيژن يكي از مهمترين عناصري كه ميل تركيبي زيادي با مس و آلياژ هاي مس دارد كه با افزايش درجه حرارت تا حدود 700 درجه مس با اكسيژن توليد اكسيد مس دو ظرفيتي مي كند . در 1050 تا 1100 درجه اكسيد 2 ظرفيتي مس تبديل به اكسيد يك ظرفيتي مي شود . اگر درجه حرارت از 1100 بيشتر شود مجددا اكسيد مس تجزيه مي شود به مس و اكسيژن محلول كه اين اكسيژن در داخل مذاب حل شده و توليد اكسيد مي كند واكنش ديگري را كه انجام مي دهد با هيدروژن مي باشد كه توليد رطوبت و اكسيد فلزات موجود در مذاب را مي كند بخار مرطوب موجود به مرور از مذاب خارج شده و اكسيد هاي موجود نيز به شكل ناخالصي در مذاب به وجود مي آيد براي حذف اكسيژن و اكسيد هاي فلزي در آلياژ هاي مس از سه روش استفاده مي شود :

 استفاده از فلاكس هاي پوششي:

اين مواد مانع از ورود اكسيژن و هيدوژن به داخل مذاب Cu مي شود . فلاكس هاي مورد استفاده معمولا تركيبات كربني – خورده شيشه – و براكس مي باشد( براكس كه تركيبات سديم و پتاسيم كريوليت مي باشد )و خورده شيشه نيز تركيبات سيليسي بوده كه علاوه بر مانع شدن ورود اكسيژن به مذاب باعث افزايش سياليت مذاب و سرباره گيري آسان مي شود .

 استفاده از مواد غير محلول در مذاب جهت حذف اكسيژن :

مواد غير محلول در سطح مذاب قرار داده كه اين مواد در روي سطح شروع به انجام واكنش شيميايي كرده و در ضمن احياء اكسيد هاي مذاب به عنوان مواد پوششي در سطح مذاب از اكسيد شدن مذاب جلوگيري مي كنند كه مهمترين آن ها عبارتند از كاربيد كلسيم CaO2، پرايد منيزيم Mg3O2 فلاكس هاي مايع نظير اسيد بوريك زغال چوب اين مواد ضمن خاصيت احيايي داراي وزن مخصوص پايين مي باشد و روي مذاب قرار مي گيرند بعضي از واكنش هايي كه اين مواد انجام مي دهند شامل

استفاده از اكسيزن زداهاي محلول در مذاب :

اين نوع اكسيژن زداها در حد فاصل سرباره و مذاب واكنش مي دهند معمولا احياء كننده هاي قوي هستند كه عناصري مانند فسفر روي منگنز سيليسيم ليتيم آلومينيم و در بعضي از مواد سرب شامل اين دسته از اكسيژن زداها مي باشد اين عناصر قابليت انحلال در مذاب مس را دارند و با توجه به قابليت احياء كنندگي قوي اكسيد مس را احياء مي كنند و محصولات واكنش عموما وارد سرباره شده و يا به صورت گاز از مذاب خارج مي شود واكنش هايي كه اين عناصر انجام مي دهند شامل عناصر Al- ليتيم –سيليسيم پس از پايان واكنش محصولات واكنش در آنها باقي مي ماند لذا كمتر استفاده مي شود و بهترين اكسيژن زداي محلول فسفر مي باشد كه پس از واكنش از مذاب خارج مي شود و با كاهش انحلال اكسيژن در مذاب از طرف ديگر انحلال هيدروژن افزايش پيدا مي كند لذا بعد از مرحله اكسيژن زدايي بايد عمليات ريخته گري بلافاصله انجام شود .

هيدروژن زدايي

 اين عنصر ماننداكسيژن از اتمسفر محيط و يا رطوبت موجود در مواد شارژ و محيط قالب وارد مواد شارژ مي شود اگر داخل مذاب ميزان اكسيژن بالا باشد باعث كاهش حلاليت هيدروژن مي شود . هيدروژن در مرحله انجماد تبديل به مولكول هيدروژن مولكولي در داخل حفرات انقباضي قرار گرفته و مانع از تغذيه حفرات انقباضي توسط مذاب مي شود در نتيجه حفرات انقباضي تشديد مي شوند .

نكته : حفرات گازي هستند كه در مقطع برشي آن حفرات به صورت گرد و منظم مي باشد اما حفرات انقباضي حفراتي مي باشند كه در مقطع شكست آن شكل حفرات نامنظم و زبر بوده و حفرات سوزني شكلي نيز در دور آن تشكيل شده است

بخار آب موجود به سه شكل در قطعات توليدي اثر مي گذ ارد :

1- مقدار بخار آب توليدي كمتر از حد بحراني باشد در اين شرايط اگر درجه حرارت ذوب و يا فوق ذوب بالا باشد در زمان انجماد نيز بالا باشد بخار آب فرصت خروج از محيط را پيدا مي كند

2- مقدار بخار آب توليدي حدود حد بحراني باشد در اين شرايط در اثر افزايش دما و كاهش چگالي بخار آب و افزايش حجم بخار و همچنين افزايش فشار بخار سرعت خروج بخار از محيط قالب برابر با سرعت توليد گاز توسط مذاب است در اين شرايط ميزان عيوب گازي به حداقل مي رسد .

3- ميزان بخار آب توليدي بيشتر از حد بحراني باشد تشكيل بخار و عدم خروج بخار از محيط باعث افزايش مك تحلخل حفرات گازي و انقباضي در قطعه مي شود .

روش هاي حذف هيدروژن

استفاده از فلاكس و سرباره هاي اكسيدي :

اين نوع سرباره ها با هيدروژن موجود در مذاب واكنش داده و تشكيل بخار آب مي دهد اين بخار از سرباره خارج شده و لذا عمل هيدروژن زدايي تشكيل مي شود اين روش در صنعت كمتر استفاده مي شود كه به دلايل زير مي با شد

1-      واكنش هاي ايجاد شده در سرباره باعث كاهش سرباره مي شود .

2-       باعث افزايش تلفات مذاب مي شود

3-       ممكن است بخار آب موجود در فصل مشترك مذاب و بخار دوباره تجزيه شود و هيدروژن دوباره به داخل مذاب برگشت زده شود  .

 دمش گاز خنثي :

 با دمش گاز خنثي مثل نيتروژن و آرگون مي توان هيدروژن موجود در مذاب را به شكل فيزيكي و مكانيكي به سطح مذاب هدايت كرد علاوه بر گاز هاي هيدروژن و اكسيژن كه ممكن است در مذاب وجود داشته باشد دي اكسيد كربن CO2 و دي اكسيد گوگرد SO2 نيز در مذاب وجود دارد كه منشا اين عناصر محصولات حاصل از احتراق مي باشد CO2 مي تواند با مذاب واكنش داده و تشكيل سولفيد مس دهد : كه سولفيد مس مي تواند به صورت ناخالصي در حفرات باقي بماند .

كنترل تركيب شيميايي

مواد شارژ حين تهيه مذاب داراي تلفات مي باشد اين نوع تلفات باعث بر هم خوردن تركيب شيميايي مذاب مي شود

منشاء تلفات عناصر آلياژي در مذاب

تلفات مذاب و عناصر آلياژي در سرباره :

به علت قابليت چسبندگي مذاب و عناصر آلياژي با سرباره مقداري از مذاب و عناصر آلياژي همراه با سرباره خارج ميشود .

تمايل تركيب عناصر آلياژي با اكسيژن :

درجه حرارت بالاي مذاب كه باعث تصعيد و تبخير عناصر آلياژي مي شود .

 تلاطم مذاب :

باعث افزايش سطح تماس مذاب و سرباره مي شود كه اين امر باعث افزايش تلفات مذاب و عناصر آلياژي مي شود .

روش ذوب :

اگر در روش ذوب تقدم و تاخر اضافه كردن عناصر آلياژي در نظر گرفته نشود باعث افزايش تلفات مذاب و عناصر آلياژي مي شود .


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

آلومینیم

آلومینیم

آلومینیم با علامت شیمیایی AL و شبکه کریستالی FCC می تواند اتم های عناصری مثل کربن ،نیتروژن،بر ، هیدروژن و اکسیژن را به دلیل شعاع اتمی کوچک که دارد در خود به شکل محلول جامد بین نشین حل نماید. نقطه ذوب 660   درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن 2750 درجه می باشد. آلومینیم را در دماهای 1000  درجه و بالاتر از آن استفاده نمی کنند به دلیل اینکه شدیدا اکسید شده و تلفات آن زیاد می باشد. ولی منیزیم و روی این مقدار بیشتری از آلومینیم تلفات دارند. وزن مخصوص 7/2 می باشد و در حالت مذاب 3/2 بنابراین می توان نتیجه گرفت در حالت مذاب انبساط آن زیاد می باشد.در صد انقباض آن در فاز مایع 10% و در حین انجماد 8/6% است و به دلیل انقباض های زیاد به تغذیه در قعات آلومینیم ضرورت می یابد.مهمترین آیاژهای آلومینیم عبارتند از : آلیاژ آلومینیم با منیزیم – مس و سیلیسیم و یا آلیاژهای با ترکیب این سه عنصر لذا در اثر آلیاژ نمودن خواص مکانیکی مقاومت به خوردگی و ماشین کاری آلومینیم افزایش می یابد . به هر حال آلومینیم  و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب پایین ، سیالیت زیادی که دارد افزایش خواص مکانیکی در اثر آلیاژ سازی  و همچنین قابلیت عملیات حرارتی را دارد. منحنی سرد شدن تعادلی مواد فلزی با یکدیگر متفاوت است مثلا یک آلومینیم خاص را با یک آلیاژ  دیگر در نظر بگیرید در فلز خاص در یک دمای خاص انجماد صورت می گیرد . در صورتی که در یک آلیاژ انجماد در یک فاصله در جه حرارتی صورت می گیرد. عملیات گاز زدایی با استفاده از گازهای فعال مثل کلر : اگر درجه حرارت 180 درجه برسد ترکیب فوق به شکل حباب در آمده ( فرار می باشد ) و هید روژن به داخل آن نفوذ می کند هر چه عمق مذاب بیشتر باشد گاز زدایی یا بازده ی آن بیشتر می شود. عملا باید 6/0 % گاز کلر مصرف شود که بستگی به نوع آلیاژ نوع کوره و شرایط وارد کردن گاز و روش تهیه قالب و رطوبت هوا دارد. گاز زدایی باکلر نسبت با ازت برتری دارد چون گاز کلر حباب کارید آلومینیم ریز و بیشتری تولید می کند .

کلر معایبی هم دارد که عبارتست از :

1- سمی بودن کلر     2- تلفات آلومینیم

عملیات با کلرید ها قدیمی ترین روش گاز زدایی می باشد و بر اساس واکنش کلر با فلز است . در این روش تر کیبات کلرید تجزیه شده و در انتخاب کلرید بایستی دقت شود تا ناخالصی وارد مذاب نشود.آلیاژ های Mg-Al  که تا 2%Mg  خالص به مذاب AL تولید می شود. بدیهی است که تلفات این عنصر زیاد می باشد و از این رو اغلب از آمیژن این عنصر با 10 % Mg استفاده می شود.سیالیت آلیاژهای Mg  کم بوده و از این سیستم های راهگاهی معمولا از اندازه عادی بزرگتر انتخاب می گردد.

آلیاژهای Si-Al-Mg  

دو عنصر آلیاژی Si  و  Mg قادر به ترکیب بوده و ترکیب بین فلزی را بوجود می آورند این عناصر به عنوان یک سیستم آلیاژی شبه دو تایی عمل می کند. این سیسیتم سه تایی سیستمی است که می توان آن را تحت عملیات حرارتی محلولی و پیر سختی قرار داد . آلیاژهای سه تایی دارای مزیت سیستم شبه دو تایی و همچنین اثرات مفید Si محلول درصد کم  Mg  تا حدود 3/0 %  و درصد های بالای Si یعنی 6-8 %می باشد. افزایش بیشتر Si باعث بهبود خواص ریخته گری این آلیاژ ها می شود . در بعضی از آلیاژها ترکیب سیلیسیم و منیزیم مضر هستند که در نتیجه به عنوان نا خالصی محسوب می شوند . به خاطر این که تمامی آلیاژ Al دارای Si می باشد افزایش سختی در اثر تشکیل می باشد و با افزایش این سختی آلیاژ ترد و شکننده می شود. از خواص قطعات ریخته گری Al می تواند به قابلیت ماشین کاری ، قابلیت پرداخت کاری ، جوش کاری، لحیم کاری و قابلیت عملیات سختی سطحی اشاره کرد . این آلیاژ دارای خواص دیگری مانند استحکام برشی ، استحکام فشاری و مقاومت به خوردگی نیز می باشد.

وزن مخصوص كم:

 یك متر مكعب آلومینیوم خالص 8/2827 كیلوگرم وزن دارد و یك متر مكعب از سنگین‌ترین آلیاژهای آلومینیوم (یعنی آلیاژهای حاوی مس و روی) دارای وزنی در حدود 2953 كیلوگرم است. حتی این سنگین‌ترین آلیاژ‌های آلومینیوم نیز حداقل 1978 كیلوگرم در هر متر كعب سبك‌تر از وزن هم حجم سایر فلزات ساختمانی (بجز منیزیم) است.

پوشش سخت دادن Hard Coating

 یكی از فرآیندهای آندایزه كردن است كه به تدریج اهمیت پیدا می‌كند و آن را آندایزه كردن سخت یا پوشش سخت دادن می‌نامند. این فرآیند گرچه در اساس مشابه آندایزه كردن معمولی است ولی از چند نقطه نظر با آن تفاوت دارد. در پوشش سخت، محلول مورد استفاده اسید سولفوریك و درجه حرارت عمل پایین‌تر است. فرآیند بقدری ادامه می‌یابد كه لایه اكسیدی به ضخامتی تا حدود 5 برابر ضخامت آندایزه كردن معمولی برسد.

پوشش آلومینیومی دادن Alcladding

 بطور كلی آلیاژهای آلومینیوم با استحكام زیاد از نظر خوردگی كم مقاومترین آنها محسوب می‌گردند. این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی درصدهای زیاد مس یا روی صادق است. از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیوم خالص بسیار زیاد است. پوشش آلومینیومی دادن یكی از روشهای افزایش مقاومت خوردگی به یك آلیاژ با استحكام زیاد است. در این فرآیند یك لایه آلومینیوم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه مجموعه حاصل خواص مورد نظر حاصل می‌شود. این روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌ای مناسب است.

ریخته گری در قالبهای مختلف

ریخته گری در قالب های فلزی – ریخته گری در قالبهای ماسه در قالبهای فلزی در رابطه با آلیاژهای آلومینیم – سیلیسیم با افزایش درصد سیلیسیم سختی پیوسته افزایش می یابد با افزایش در صد سیلیسیم تا حدود 12% استحکام کششی  افزایش و بعد از آن کاهش می یابد و همچنین با افزایش آن تا حدود 6% از دیادطول کاهش می یابد. در رابطه با قالب های ماسه ای با افزایش درصد سیلیسیم تا حدود 22% استحکام افزایش و بعد از آن کاهش می یابد . افزودن سیلیسیم به مذابآلومینیم توسط آلیاژ ساز های آلومینیم-سیلیسیم که دارای 13 تا 23 % سیلیسیم می باشد صورت می گیرد این آلیاژ ساز به دلیل نقطه ذوب پایین یعنی 580 درجه سانتیگراد به راحتی در مذاب آلومینیم قابلیت حل شدن دارند.

روش های مختلف  قالبگیری آلیاژهای آلومینیم :

آلیاژهای آلومینیم با کلیه روش های قالبگیری  موقت ماسه ای ، گچی پوسته ای ، سرامیکی و قالب های فلزی و قالب های تحت فشار قابلیت ریخته گری دارند. ریخته گری در قالب های ماسه ای از انواع ماسه های سیلیسی ، زیرکنی ، کرومیتی استفاده می شود و در قالب های فلزی جنس قالب های فلزی از چدن خاکستری پر کربن بوده و سطح آن را با گرافیت پوشش می دهند.

نرمی آلومینیم در حالت سرد

اغلب عملیات شکل دادن آلومینیم در حالت سرد انجام می گیرد زیرا وقتی پوفیلی با رویه نازک و روق های نازک حرادت داده می شوند امکان تاب خوردن آنها وجود دارد نیروی لازم برای تغییر شکل آلومینیم کمتر از فولاد است نرمی آلومینیم به خود ماده ( نوع آلیاژ ) و حالت آن بستگی دارد وضعیت آلومینیم مانند هر فلز دیگری در اثر کار  سرد تغییر می کند تاثیر کار سرد بر آلومینم از این قرار است ماده مستحکم تر و سخت تر می شود در قطعه تنش تولید می شود اگر تغییر شکل از ظرفیت تغییر شکل پذیری فلز بیشتر شود کار سرد مممکن است باعث ترک خوردن آن شود راحت  ترین ماده آلومینیمی از نظر تغییر شکل و نرمی آلویمینم حالص آلومینیم تصفیه شده و آلیاژ Al-Mn در حالت نرم آ« است آلومینیم خالص و آلیاژهای آلومینیم در حالت نیمه سخت و آلیاژهای پیر سختی پذیر در حالت نرم در حال کار پذیر هستند گر چه کارپذیری آن ها کمتر از موادبیشتر شاد شده است آلیاژ های آلومینیم در حالت سخت یا حالات کاملا پیر سهت شده به مقدار کمی کار پذیرند و به طور کلی کارپذیری آنها بسیار مشکل است .


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

چدن‌ها

چدن‌ها

چدن (cast iron) ، آلیاژی از آهن- کربن و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 0.1 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 0.1 درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شود. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند. اساسا خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهمترین زمینه ساختار چدن‌ها عبارتند از: فریتی ، پرلیتی ، بینیتی و آستینتی. انتخاب نوع چدن و ترکیب آن براساس خواص و کاربردهای ویژه مربوطه تعیین می‌شود.

چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چدن های معمولی

این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای

چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی زیاد دارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارند و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد. این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسورهای سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود.

چدن های مالیبل یا چکش خوار

چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند. Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.

چدن های گرافیت کروی یا نشکن

این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز0.3% ، گوگرد 0.01% ، فسفر 0.01% و منیزیم 0.04% است. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.

چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل

این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است.  ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.

چدن نسوز

اين نوع از چدن ها به گروهي از آلياژهي آهني گفته ميشود كه شرايط كاري آنها در محيط  گرم ودر درجات حرارتي تا حدود 1100 درجه سانتي گراد مي باشد در چنين درجات  حرارتي چدن ها نبايستي اكسيده شده وتحمل نيرو هاي مكانيكي را نيز دارا باشند. در هنگامي  كه حد اكثر درجه حرارت 600 درجه سانتي گراد باشد اين نوع چدن ها حتي ميتوانند تحت  شرايط ديناميكي( همان نيروهاي سيكلي يا متحرك بر قطعه ) به خوبي كار كنند نيكل  كرم  و موليبدن از مهمترين عناصري هستند كه دراين نوع چدن هاوجود دارد دارند . علاوه بر مسئله مقاوم بودن اين نوع چدن ها در مقابل اكسيداسيون بايستي در اثر حرارت  ديدن باد نكرده وترك نخورند. ميزان باد كردگي و رشد چدن ها در درجه حرارتي بالاي400  درجه سانتي گراد زياد بوده مي تواند تا 10 درصد نيز برسد علت رشد وباد كردگي چدن ها  به دليل تجزيه شدن سمنتيت به آهن وگرافيت در اثر حرارت است كه توام با رشد وباد  كردگي قطعات خواهد بود لذا براي جلوگيري از اين مشكل  از عناصري نظير موليبدن مس و كرم و فسفر استفاده مي گردد به طور كلي منظور از افزودن عناصر آلياژي حفظ استحكام چدن در درجه حرارت كار قطعه – اكسيده نشدن وعدم رشد و باد كردن چدن مي باشند   مهمترين عنصر آلياژي و ارزانترين آن كرم مي باشد. چدن هايي كه داراي 20 درصد كرم هستند مي توانند تا درجات حدود 1000 درجه سانتي گراد كار نموده وچدن هايي كه داراي 35 درصد كرم هستند تا درجه حرارت 1150 درجه سانتي گراد اكسيده نمي شوند.

تر كيبات مربوط  به اين نوع چدن ها

كربن 2تا6/2 – سيلسسيم حدود 1 – تا 5/1 در صد نيكل – كرم 18 تا 23 مس حدود5/1 – گوگرد كمتر از 06/0 – فسفر حدود1/0 درصد مقدار كرم در اين نوع چدن ها را مي توان تا 35 درصد نيز افزايش داد نمونه اي ديگر از تركيب اين نوع چدن ها : كربن 1تا 2 – سيليسيم 5/0 تا 2/2 – منگنز حد  اكثر 25/0 گوگرد 05/0 – فسفر حد اكثر 1/0 وكرم 30 تا 34 درصد در توليد اين نوع چدن ها از فروتيتا نيم يا فروكرم به عنوان جوانه زا استفاده مي شود انواع ديگر چدن هابژي مقاوم در مقابل حرارت چدن هاي پر سيليسيم مي باشد اين نوع چدن  ها در شرايطي مصرف مي گردند كه درجه حرارتي كار بالا تر از 900 درجه سانتي گراد نباشد .

 تركيبات نمونه اي از اين نو ع چدن ها : كربن 2/2 تا 3/2- سيليسيم 5/4 ت 5/5 – منگنز 1تا 5/1 نيكل 18 تا 22 كرم 8/1 تا 5/4

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص

کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.

چدن های بدون گرافیت

شامل سه نوع زیر می باشد:

چدن سفید پرلیتی

ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.

چدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت)

نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.

چدن سفید پرکرم

چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:

چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28

چدنهای فریتی با 34-30% Cr

چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین. طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.

چدن های گرافیت دار

چدن های آستنیتی

شامل دو نوع (نیکل- مقاوم) و نیکروسیلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را دارا هستند. اگرچه چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، این چدنها به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص خودشان هستند. چدن های نیکل مقاوم آستنیتی با گرافیت لایه‌ای که اخیرا عرضه شده‌اند از خواص مکانیکی برتری برخوردار بوده ولی خیلی گران هستند. غلظت نیکل و کرم در آنها بسته به طبیعت محیط خورنده شان تغییر می‌کند. مهمترین کاربردها شامل پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ خلا و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم‌های بخار و جابه‌جایی محلول‌های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.

چدن های فریتی

شامل دو نوع زیر می‌باشد: چدن سفید 5% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (15%) که از مقاومتی عالی به خوردگی در محیطهای اسیدی مثل اسید نیتریک و سولفوریک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن های نیکل- مقاوم ، عیب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زنی می‌توان ماشینکاری نمود. مقاومت به خوردگی آنها در برابر اسیدهای هیدروکلریک و هیدروفلوریک ضعیف است. جهت مقاوم سازی به خوردگی در اسید هیدروکلریک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 یا Mo %4-3 به آلیاژ پایه ، اقدام نمود.

چدن های سوزنی

در این چدنها Al به طور متناسبی جانشین Si در غلظت های کم می‌گردد. چدن های آلیاژهای Alدار تجارتی در دو طبقه بندی یکی آلیاژهای تا Al %6 و دیگری Al%18-25 قرار می‌گیرند. Al پتانسیل گرافیته‌شدگی را در هر دوی محدوده‌های ترکیبی ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستری بدست می‌آید. این آلیاژ به صورت چدنهای گرافیت لایه‌ای ، فشرده و کروی تولید می‌شوند. مزایای ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتی و تمایل به گرافیته شدن و سفیدی کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ریختگی با مقاطع نازک‌تر را تولید کرد. چدن های با Al کم مقاومت خوبی به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابلیت ماشینکاری مناسبی را نیز دارا هستند. محل های پیشنهادی جهت کاربرد آنها منیفلدهای دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهای دیسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سیلندرها، میل بادامکها و رینگهای پیستون هستند. وجود Al در کنار Si در این نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانیکی خوب توام با مقاومت به پوسته‌شدگی در دماهای بالا می‌شود. این آلیاژها مستعد به تخلخل‌های گازی هستند. آلومینیوم حل شده در مذاب می توان با رطوبت یا هیدروکربنهای موجود در قالب ترکیب شده و هیدروژن آزاد تولید کند. این هیدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌های سوزنی شکل در انجماد می‌شود.


دسته بندی : فلزات آهنی

ریخته گری

از زمانی که انسان ، فلز را شناخت، متالوژی را به‌عنوان یک هنر فرا گرفت. صنعت متالوژی از دیر باز در جهان به عنوان یک صنعت مادر شناخته شده ، با پیشرفتهای روز افزون تکنولوژی نقش آن اشکار می‌‌گردد. تحقیقات باستان شناسی نشان می‌‌دهند که اولین اقوامی ‌که موفق به کشف و استفاده از آن شدند، ساکنان فلات ایران بودند. با در نظر گرفتن این سابقه کهن ، همچنین نقش روز افزون فلزات در زندگی بشر و وجود معادن غنی متعدد در ایران ، شایسته است که دست اندرکاران صنعت متالوژی در شناسایی این رشته و افزایش آگاهی عمومی ‌در این زمینه کوشا باشند. دوره فلزات ، بعد از عصر حجر و از حدود 6 تا 7 هزار سال قبل از هجرت آغاز شده است. شاید مس اولین فلزی است که بطور خالص و طبیعی و جدا از مواد معدنی مورد استفاده بشر قرار گرفته است. انواع سنگهای مس از ظاهری فلزی با رنگهای مختلف مانند نیلی ، لاجوردی ، سبز ، طلایی و سرخ برخوردار می‌‌باشند. این امر می‌‌تواند یکی از عوامل توجه بشر اولیه به ترکیبات حاوی مس باشد.برخی معتقدند که گویا اولین بار ذرات طلا که در کنار ماسه‌های کنار رودخانه‌ها پراکنده بودند، توسط بشر شناسایی شدند. مصریان و شاید هندیان بیشتر از سایر ملل در استخراج طلا از سنگهای آن توفیق داشتند، اما در ایران از دوره هخامنشی ، آثار متعددی از طلا و نقره خصوصا در کنار رود جیحون و در شهر همدان کشف شده است. با گذشت زمان فلزات دیگری مانند نقره ، سرب ، آنتیموان و قلع نیز کشف شدند و بشر توانست با استفاده از آتش ، ذوب فلزات را تجربه نموده ، آلیاژهای مختلف را بدست آورد. به‌عنوان مثال ، از مخلوط کردن قلع و مس ، مفرغ بدست آمد و به این ترتیب ، عصر مفرغ شروع شد.

روشهای تولید مصنوعات فلزی

ریخته‌گری

ریخته‌گری ، عبارت از شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب ، ریختن مذاب در محفظه‌ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌‌باشد. این روش ، قدیمی‌‌ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک رس ساخته شده است که لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده شده است و برای هوا دادن از فوتک بزرگی استفاده می‌‌کردند.ریخته‌گری هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر میزان که ریخته‌گری از حیث علمی ‌پیشرفت می‌‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه ، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته‌گر است که تضمین کننده تهیه قطعه‌ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید می‌‌باشد، بدلیل اینکه بیشتر از 50 درصد از قطعات انواع ماشین آلات به این طریق تهیه می‌‌شوند. فلزاتی که خاصیت پلاستیکی کمی ‌دارند با قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته‌گری شکل داده می‌‌شوند.

متالوژی پودر

 با وجود اینکه از نظر تاریخی ، متالوژی پودر از قدیمی‌‌ترین روشهای شکل دادن فلزات است، اما تولید در مقیاس تجارتی با این روش ، از جدیدترین راههای تولید قطعات فلزی است. در دوران باستان از روشهای متالوژی پودر برای شکل دادن فلزاتی با نقطه ذوب بالاتر از آنچه در آن زمان داشتند، استفاده می‌‌شد. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم بود که پودر فلزات با روشی مشابه آنچه امروزه بکار می‌‌رود، با متراکم نمودن به‌صورت یکپارچه در آورده شد. متالوژی پودر ، فرایند قالب‌گیری قطعات فلزی از پودر فلز توسط اعمال فشارهای بالا می‌‌باشد. پس از عمل فشردن و تراکم پودرهای فلزی ، عمل ««تف جوشی»» در دمای بالا در یک اتمسفر کنترل شده ، انجام می‌گیرد که در آن ، فلز متراکم ، جوش خورده ، به‌صورت ساختمان همگن محکمی ‌پیوند می‌‌خورد.

 شکل دادن

در فرآیند شکل دادن با استفاده از روشهای مختلف مانند:

 نوردکاری ، آهنگری ، اکستروژن ، کشیدن ، پرس کاری ، چرخشی ، الکترومغناطیسی و الکتروهیدرولیکی و غیره ، محصول به‌صورت نهایی شکل داده می‌‌شود.

جوشکاری

بطور کلی ، جوشکاری ، عمل اتصال دادن قطعات فلزی به یکدیگر ، توسط گرم کردن محلهای تماس تا حالت ذوب و تخمیر است که اتمهای هر دو قطعه فلز در منطقه جوش در هم نفوذ کرده ، پس از سرد شدن اتصال محکمی ‌ایجاد می‌‌شود. جوشکاری و لحیم کاری از هنرهای قدیمی ‌محسوب می‌شود. در زمانهای گذشته توسط رومیان برای اتصال ذرات طلا در زیورآلات بکار گرفته می‌‌شد.امروز روشهای جوشکاری متعددی در صنعت بکار برده می‌‌شود که به چهار گروه جوشکاری فشاری ، جوشکاری ذوبی ، جوشکاری زرد و لحیم کاری تقسیم می‌‌شوند.

ماشین کاری

فرآیند ماشین کاری ، عبارت از شکل دادن مواد توسط تراش و برش می‌‌باشد. این عمل بوسیله ابزارها و ماشینهای تراش و برش انجام می‌گیرد. مقدار قشری که از قطعه اولیه برداشته می‌‌شود تا قطعه صیقلی و نهایی ایجاد گردد، اصطلاحا ««تراش خور»» نامیده می‌‌شود. در ماشین کاری ، قطعات برحسب نوع کار از ماشینهای تراش ، فرز ، مته صفحه تراش ، کله زنی ، سنگ زنی ، تیز کاری و سوراخ کن استفاده می‌‌شود که معمولا این قطعات خود محصول فرآیندهای ریخته‌گری ، آهنگری ، نورد و غیره می‌‌باشند. ماشین کاری فلز با وسایل تخلیه الکتریکی پرفرکانس نیز فرآیند نسبتا جدیدی است که به میزان وسیعی بکار گرفته می‌‌شود. این روش برای ماشین کاری اشکال پیچیده و بریدن مقاطع نازک از نیمه رساناها و آلیاژهای وسایل فضایی بکار می‌‌روند.

مهندسي مواد

يكي از رشته هاي مهندسي است كه به درستي لقب مادر رشته هاي مهندسي را به خود اختصاص داده است. اين رشته به عنوان يك رشته مستقل، قدمتي حدود هفتاد ساله دارد. در ايران نيز از حدود 40 سال قبل اين رشته در دانشگاه‌هاي كشور تدريس مي‌شود. به جرات مي‌توان گفت كه اكثريت قريب به اتفاق مصنوعات بشري كه در اطراف مي‌بينيم. حاصل تلاش مهندسين مواد است. اگر به اتومبيل، قطار و هواپيما توجه كنيم، قسمت‌هاي اصلي آن مثل بدنه، شيشه و موتور از مواد تشكيل شده است. در ساختمان‌ها تمام قطعات فلزي بكار رفته در اسكلت ساختمان، تمام مواد اوليه سيم كشي، مواد بكار رفته در لوله كشي‌هاي آب، شوفاژ، گاز، وسايل و لوازم خانگي و... تماماً به مهندس مواد مربوط مي‌شود.

 در حال حاضر رشته مهندسي مواد در سطح دانشگاه‌هاي ايران در مقطع كارشناسي در سه گرايش دانشجو مي‌پذيرد كه عبارتند از: متالورژي استخراجي، متالورژي صنعتي و سراميك.

گرايش متالورژي استخراجي

گرايش متالورژي استخراجي يكي از زيرمجموعه هاي رشته مهندسي مواد است. كشور ايران جزء معدود كشورهاي جهان بشمار مي رود كه داراي معادن متنوع و غني از فلزات است. با وجود اين مزيت نسبي، متأسفانه هنوز ما نتوانسته ايم به جايگاه واقعي خود در توليد فلزات در جهان برسيم. در ايران در حال حاضر فقط فلزاتي نظير آهن، مس، سرب، روي و آلومينيوم بصورت انبوه توليد مي شود. هنوز ما وارد كننده فلزاتي نظير تيتانيم، منيزيم، كبالت و ... هستيم. حتي بايد اشاره كرد كه بحث روز ايران در رابطه با غني سازي اورانيم، با وجود معادن حاوي اورانيم اخيراً مورد توجه قرار گرفته، كه يك بحث كاملاً متالورژيكي است. در حقيقت بايد از متخصصين امر استخراج فلزات بعنوان متوليان توليد فلز اورانيم نام برد. بنابراين دير يا زود ايران بايد توليد ديگر فلزات مهم صنعتي و استراتژيك را آغاز كند. اين مسئله جز با كمك نيروهاي متخصص امكان پذير نيست. در اين رشته به هيچ وجه در مورد معدن كاري و استخراج معادن بحث نمي شود. اين جزء مواردي است كه به فارغ التحصيلان رشته مهندسي معدن مربوط مي شود. بلكه كار فارغ التحصيلان اين رشته هنگامي آغاز شده كه سنگ معدن حاوي فلز در محل كارخانه تحويل گرفته مي شود. در اين گرايش دانشجويان، اصول و مباني علمي استخراج فلزات را آموزش مي بينند.

در كنار آموزش فناوريهاي متداول توليد فلزات، روشهاي نوين توليد فلزات نيز تدريس مي شود. از ديگر زمينه هايي كه در اين گرايش آموزش داده مي شود ميتوان به خوردگي و از بين رفتن فلزات و روشهاي جلوگيري از آن و روشهاي پوشش دهي فلزات اشاره كرد. گفتني است كه در حال حاضر 33% از درآمد ناخالص ملي كشور آمريكا بواسطه مسئله خوردگي انواع سازه ها، اتومبيلها، صنايع و .... تلف مي شود. اين نشان دهنده اهميت علم خوردگي فلزات است. همچنين با عمليات خاص ميتوان در سطح فلزات، پوششهاي خاصي ايجاد كرد كه خصوصيات سطحي فلزات را بطور چشمگيري بهبود داد. بعنوان مثال ميتوان با ايجاد پوششهاي خاص سختي سطح فلزات را تا پانزده برابر افزايش داد. يا با ايجاد پوششهاي مناسب در سطح فلزي مثل آهن، آنها را در محيطهاي خورنده اي مثل اسيد سولفوريك به راحتي بكار برد.

دانشجويان جزء مواردي كه در اين رشته با آن آشنا مي شوند خوردگي و روشهاي جلوگيري از آن و علم پوشش دهي فلزات است. زمينه هاي اشتغال: دانش آموختگان اين گرايش علاوه بر كار در كارخانجات توليد فلزات نظير توليد فولاد و ذوب آهن، مس، آلومينيوم، سرب و روي و ... مي توانند در مراكز تحقيقاتي در ارتباط با توليد فلزات مشغول به كار شوند. همچنين در صنايعي مثل نفت و پتروشيمي در ارتباط با مسائل بسيار مهم و حساس خوردگي فعاليت كنند.

 زمينه هاي ادامه تحصيل

دانشجويان پس از اخذ مدرك كارشناسي مي توانند اين رشته را در ايران در سطوح كارشناسي ارشد و دكتري ادامه دهند. دانشگاه علم و صنعت ايران تاكنون بيش از ده دوره فارغ التحصيل دوره دكتري در اين گرايش داشته است و هم اكنون فارغ التحصيلان آن در دانشگاههاي معتبر ايران و مراكز صنعتي و تحقيقاتي مشغول به كار هستند. براي آن دسته از فارغ التحصيلان كارشناسي نيز كه قصد ادامه تحصيل در خارج از كشور را دارند، با توجه به سابقه خوبي كه دانشجويان ايراني در خارج از كشور داشته اند، دانشگاههاي خارجي به خوبي پذيراي فارغ التحصيلان اين گرايش هستند.

گرايش متالورژي صنعتي

رشته متالورژي صنعتي يكي از زير مجموعه‌هاي رشته مهندسي مواد است. در مهندسي مواد شناخت ساختار مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بين اين ساختار و خواص در جهت افزايش زمينه‌هاي كاربردي و طراحي مواد نو و تركيبات جديد از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. با توجه به نام و محتوي اين رشته ملاحظه مي‌شود كه در اين رشته از علم شناخت فلزات و آلياژها در جهت كاربردهاي صنعتي استفاده مي‌شود. علم متالورژي كه يكي از شاخه‌هاي علم مواد مي‌باشد در زمينه طراحي و توليد آلياژهاي صنعتي كاربرد دارد. كليه قطعات مكانيكي كه در صنايع مختلف بكار مي‌رود از فلزات و آلياژهاي گوناگوني ساخته شده اند. انواع فولادها و چدن‌هاي آلياژي، آلومينيم و آلياژهاي آن، مس، منيزيم، روي و ساير فلزات به‌طور وسيع در ساخت انواع قطعات صنعتي مورد مصرف قرار مي‌گيرند. اين قطعات در صنايع مختلف به‌خصوص صنايع خودروسازي، هوا- فضا، هواپيماسازي، پتروشيمي، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌هاي فضايي، حمل‌ونقل، صنايع نظامي به‌كار مي‌روند.

 زمينه‌هاي كاربردي جديد

رشته متالورژي صنعتي علاوه بر كاربردهاي متداول كه در صنايع گوناگون دارد در جهت طراحي و توليد مواد پيشرفته به‌سرعت در جهان در حال توسعه مي‌باشد. مواد مغناطيسي نو با خواص برتر، استفاده از مواد مركب (كامپوزيت) پايه فلزي‌، ساخت مواد پيشرفته از طريق تركيبات بين‌فلزي، ‌استفاده از آلياژهايي كه مي‌توانند جايگزين اعضاي بدن انسان شوند، ايجاد آلياژهاي سبك جهت توليد قطعات حساس، ‌طراحي و توليد آلياژهايي كه در دماهاي بالا به‌كار مي‌روند،‌ طراحي آلياژهايي كه در شرايط ويژه و سخت كاربرد دارند مثال‌هايي از كاربرد رشته متالورژي صنعتي در توليد مواد پيشرفته مي‌باشد. در سال‌هاي اخير رشته‌هايي مانند مواد زيستي و نانوتكنولورژي مورد توجه بسياري از محافل علمي، تحقيقاتي و صنعتي جهان قرار گرفته است كه رشته متالورژي صنعتي مي‌تواند نقش اساسي در جهت توسعه اين‌گونه مواد پيشرفته ايفا نمايد. دراين راستا در ايران و به‌خصوص دانشگاه علم و صنعت ايران در سال‌هاي اخير تحقيقات علمي گسترده‌اي صورت گرفته است و دانشكده مهندسي مواد و متالورژي به عنوان قطب علمي مواد پيشرفته كشور شناخته شده است. پژوهش و تحقيقاتي كه در اين رشته و با همكاري با ساير مراكز علمي جهان صورت مي‌گيرد در قالب مقالات علمي در معتبرترين مجلات جهان به‌چاپ مي‌‌رسد.

زمينه‌هاي اشتغال و ارتباط با ساير رشته‌ها

 به‌دليل كاربرد وسيع مواد و به‌خصوص فلزات در ساخت كليه قطعات صنعتي مي‌توان به زمينه اشتغال دانش‌آموختگان اين رشته در صنايع گوناگون پي‌برد. در بخش دولتي شركت‌ها و كارخانجات بزرگ نظير توليد فولاد، ذوب‌آهن، صنايع خودروسازي،‌ صنايع هوا- فضا، صنايع نظامي و صنعت نفت،‌پتروشيمي و ... و در بخش خصوصي اكثر كارخانجات توليد قطعات صنعتي به‌خصوص در صنايع خودروسازي، ساختمان‌سازي،‌ معادن ‌و صنعت سيمان مي‌تواند زمينه‌هاي جذب دانش‌آموختگان رشته متالورژي صنعتي را فراهم سازد. اين رشته‌ ماهيتاً‌ ارتباط نزديكي با دو رشته مهندسي مكانيك و مهندسي صنايع دارد واكثر پروژه‌هاي صنعتي به‌صورت كارگروهي و تيمي به انجام مي‌رسد. زمينه‌هاي ادامه تحصيل در ايران و جهان: دانش‌آموزاني كه علاقه‌مند به درك عميق پديده‌ها و رفتار مواد مختلف و يافتن كاربردهاي نوين و طراحي مواد جديد متناسب با نيازهاي روزافزون بشري مي‌باشند و همچنين علاوه‌بر داشتن علايق مهندسي،‌ خود را به علوم نيز نزديك حس مي‌كنند مي‌توانند در اين رشته موفق باشند.

 گرايش سراميك

رشته سراميك يكي از زير مجموعه‌هاي رشته مهندسي مواد است. وظيفه اصلي يك مهندس مواد در ابتدا شناخت ساختمان مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بين اين ساختار و خواص است و در مواردي ديگر با توجه به نياز كاربردي كه وجود دارد مواد جديد و تركيبات جديد را طراحي نمايد. اما رشته سراميك به عنوان يك زير شاخه رشته مواد چيست؟ در ابتدا با شنيدن نام سراميك هر انساني به ياد ظروف سفالين مي‌افتد و بسياري فكر مي‌كنند كه رشته مهندسي سراميك يك رشته هنري است و گروهي ديگر اين تصور را دارند كه اين رشته محدود به ساخت محصولاتي چون ظروف سفالين، كاشي يا چيني مي‌باشد.

اما نكته قابل توجه در رابطه با اين شاخه از علم مواد اين است كه با شناخت و ورود دست‌آوردهاي آن به دنياي صنعت يك مرحله جديد و يك تحول بزرگ پديد آمد. اين شاخه كه بسيار هم جوان است ‌سبب شد تا تحول بزرگي درصنايع فضا، الكترونيك، اپتيك، پزشكي و بسياري از علوم ديگر پديد آيد. بطور كلي اگر تعريفي از سراميك به شكل ساده و ابتدايي بدهيم بايد بگوييم كه مواد سراميك عبارتند از مواد معدني غيرفلزي. كافي است كه به اطراف خود نگاه كنيد، هر آنچه كه جزء مواد آلي (مانند پلاستيك، چوب و لاستيك)و فلزي نباشد سراميك است. پس مي‌بينيم كه در دنياي كنوني سراميك‌ها ما را محاصره نموده‌اند. شيشه‌ها از جمله شيشه‌هاي ساختماني، اپتيك، فيلترهاي بسيار دقيق اپتيكي، مصالح ساختماني از جمله سيمان، كاشي،‌ چيني بهداشتي، نسوزها و كلاهك‌ها و پوشش‌ بيروني موشك‌هاي فضاپيما و قطعات اصلي كامپيوتر‌ها، اجزاي دروني قطعات الكترونيك از جمله Ic ها، خازن‌ها،‌ مقاومت‌ها،‌ ايمپلانت‌ها و بسياري از قطعاتي كه جايگزين اعضاي بدن انسان مي‌شود، فروالكتريك‌ها، فري مغناطيس‌ها و فوق‌هادي‌ها و بسياري كاربردها و مواد ديگر كه همه و همه مديون شناخت و بوجود آمدن رشته سراميك است. در سال‌هاي اخير رشته‌هايي مانند مواد زيستي و نانوتكنولوژي مورد توجه بسياري از محافل علمي، تحقيقاتي و صنعتي جهان قرار گرفته است كه رشته سراميك با دوشاخه بايو سراميك‌ها و نانو سراميك‌ها در اين رشته‌ها مطرح مي‌باشد. به طوركلي سراميك‌ها به دو دسته سنتي و مدرن تقسيم مي‌شوند. در ايران به شكل عمده صنعت سراميك متمركز بر توليد سراميك‌هاي سنتي است كه شامل صنايع شيشه،‌ چيني،‌ كاشي،‌سيمان،‌ نسوز و ... بوده است. امكان ادامه تحصيل در اين رشته تا مقطع دكترا درداخل كشور وجود دارد، وضعيت ادامه تحصيل در دانشگاه‌هاي خارج از كشور نيز در اين رشته بسيار مطلوب مي‌باشد و اين رشته بسيار مورد توجه جوامع صنعتي و دانشگاهي جهان است.

 از ديدگاه وضعيت بازار كار

‌ با توجه به رشد قابل توجهي كه اين صنعت در ايران داشته و دارد، بازار كار مناسبي را مي‌توان براي آن متصور شد. هر چند با ظرفيت قابل ملاحظه‌اي كه سالانه در اين رشته جذب دانشگاه‌ها مي‌شوند تا حدودي از قطعيت اين سخن كاسته مي‌شود. نزديكي اين شاخه از مهندسي با رشته‌هاي فيزيك و شيمي بيش از تمامي رشته‌هاست و بسته به شاخه‌هاي خاص به هر يك از دو رشته فيزيك و شيمي كاربردي نزديك مي‌شود. دانش‌آموزاني كه علاقمند به درك عميق‌تر علل پديده‌هاي رفتاري مواد مختلف و يافتن كاربردهاي نوين و طراحي مواد جديد متناسب با نيازهاي روزافزون بشري مي‌باشند و به طور كلي علاوه بر داشتن علايق مهندسي خود را به علوم نيز نزديك حس مي‌كنند، مي‌توانند در اين رشته موفق باشند. درهرحال كشور ما داراي خلاء هاي بسياري براي محصولات و شاخه‌هاي جديد و نوين سراميكي است.همگام با توسعه همه جانبه كشورنياز فراواني به مهندسان و دانشمندان تحصيل كرده در اين رشته وجود خواهد داشت و هر فرد متخصص با دارا بودن جديت، اعتماد به نفس و پشتكار مي‌تواند بازار كاري مناسبي براي خود پديد آورد.


دسته بندی : مصالح ذوب وریخته گری

تکنولوژی نانو پودر طلا و نقره

 

نگاه به فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی از دید نانومتری یعنی در ابعاد اتمی اطلاعاتی به دست می‌دهد که بسیار راحت‌تر می‌توان مسیر حرکتی آن را مشخص و خواسته‌ها و نظرهای شخصی را در آن اعمال کرد. آنچه که امروز تحت عنوان نانوتکنولوژی مطرح است آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده‌ها در ابعاد اتمی و آنگسترومی است. 

پیشرفت‌های اخیر در ساخت کربن تیوب، موتورهای بیومولکولی، سنسورهای با ابعاد باکتری، فیلترهای میکرونی و دیگر موارد موجبات تغییر و تحول در علوم مختلف از جمله کامپیوتر، الکترونیک، هوافضا، بیوشیمی، محیط‌زیست، شیمی و دیگر علوم را فراهم آورده است. در این زمینه، علم شیمی نیز بی‌بهره نبوده و با حضور روش‌های میکروسکوپی و الکترودهایی با ابعاد نانومتر امکان بررسی ساختار و شناسایی بسیاری از سطوح فلزی و غیرفلزی میسر شده است.

دنباله در ادامه مطلب...


 

اولین اثر کاهش اندازه ذرات افزایش سطح است، افزایش نسبت سطح به حجم نانو ذرات موجب می‌شود که اتم‌های واقع در سطح اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم‌های درون حجم ذرات بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی واکنش‌پذیری نانو ذرات را به‌شدت افزایش می‌دهد به‌گونه‌ای که ذرات به‌شدت تمایل به آگلومره یا کلوخه‌ای شدن داشته باشند. 

به عنوان مثال در مورد نانو ذرات فلزی به محض قرارگیری در هوا به سرعت اکسید می‌شوند. البته این خاصیت مزایایی هم دربر دارد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت می‌توان کارایی کاتالیزور‌های شیمیایی را به نحو موثری بهبود بخشید و یا در تولید کامپوزیت‌ها با استفاده از این ذرات پیوند‌های شیمیایی مستحکم‌تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار کرد. 

علاوه بر این افزایش سطح ذرات فشار سطحی را تغییر داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم‌های ذرات می‌شود. فاصله بین اتم‌های ذرات با کاهش اندازه آنها کاهش می‌یابد. البته این امر بیشتر برای نانو ذرات فلزی صادق است. در مورد نیمه ‌هادی‌ها و اکسید‌های فلزی مشاهده شده است که با کاهش قطر نانو ذرات فاصله بین اتم‌های آنها افزایش می‌یابد. 

اگر اندازه دانه باز هم بیشتر کاهش یابد تغییرات شدید دیگری نیز رخ می‌دهد. از جمله این تغییرات آن است که اتم‌ها می‌توانند خودشان را در هندسه‌هایی که در جامدات توده‌ای غیرممکن است، آرایش دهند. 


نانو مواد 

نانو مواد به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: نانو ذرات و مواد نانو ساختار (یا مواد نانوکریستال) و مواد نانو ساختار به نانوسیم‌ها و نانو لوله‌ها، نانو لایه‌ها طبقه‌بندی می‌شوند. 

تغییر در فاصله بین اتم‌های ذرات و نسبت سطح به حجم زیاد در نانو ذرات تاثیر متقابلی در خواص ماده دارد.برای مثال ترکیبات کاربیدی و نیتریدی پراکنده شده در یک ماتریس آمورف سختی‌های قابل مقایسه و یا بالاتر از الماس در مورد آنها گزارش شده است. 

این تغییر در فاصله بین اتم‌های انرژی آزاد سطح پتانسیل شیمیایی را نیز تغییر می‌دهد. 

این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تاثیرگذار است. 

ملاحظه می‌شود که نقطه ذوب با کاهش اندازه ذرات کاهش می‌یابد و نرخ کاهش ذوب در اندازه خیلی کوچک بسیار شدید است. 


روش‌های تولید نانو مواد 

اصلی‌ترین روش‌های ساخت مواد نانو را می‌توان در دو روش کلی 1. روش بالا به پایین و 2. روش پایین به بالا خلاصه کرد.

1. روش بالا به پایین: در این روش با استفاده از یک سری ابزارها، مواد از جسم حجیم جدا شده و جسم کوچک می‌شود تا به اندازه‌های نانومتری برسد. 


2. روش پایین به بالا: این روش درست در جهت مخالف روش بالا به پایین است. در این روش مواد نانو با استفاده از به هم پیوستن بلوک‌های سازنده مانند اتم‌ها و مولکول‌ها و قرار دادن آنها در کنار یکدیگر و یا استفاده از خودآرایی، تولید می‌شوند. خودآرایی عبارت است از طراحی مولکول‌ها و ابرمولکول‌هایی که اساس تشکیل آنها مکمل بودن شکل ساختاری است. 

باید توجه داشت که اتم‌ها و مولکول‌ها همیشه در جایی که مورد نظر ماست قرار نخواهند گرفت و عاملی که محل قرارگیری آنها را تعیین می‌کند انرژی آنها است. به این صورت که مولکول‌ها در جایی قرار خواهند گرفت که کمترین انرژی آزاد را داشته باشند و به سمت انرژی آزاد ( ) منفی تمایل دارند. انرژی آزاد در یک سیستم به‌وسیله استحکام پیوند و انتروپی تعیین می‌شود. 

روش‌های تولید انبوه که در تولید مواد نانو متری به کار می‌روند عبارتند از: 

1. روش مکانیکی 

2. روش سل ـ ژل 

3. واکنش حالت‌های جامد ـ مایع 

4. چگالش فاز گازی 


1. روش مکانیکی 

این روش یک نمونه از روش‌های بالا به پایین است و براساس متلاشی شدن ساختار دانه‌های درشت استوار است. 

تکنیک آلیاژسازی مکانیکی روشی است که در آن با استفاده از یک آسیاب ساچمه‌ای انرژی بالا مخلوط پودرهای مختلف را در سطح اتمی با یکدیگر آسیاب و ترکیب می‌کنند. با استفاده از این تکنیک علاوه بر پودرهای عنصری خالص از پودرهای آلیاژی و سرامیک‌ها، نظیر اکسیدها، نیتریدها و غیره برای ایجاد آلیاژها و کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. مکانیزمی که در حقیقت به‌کار می‌رود، مکانیزم سایش مکانیکی همراه با خرد شدن است. 

شکست دانه‌ها در حقیقت به علت انرژی است که به آنها انتقال داده می‌شود، که این انرژی به سرعت دورانی (یا ارتعاشی)، محفظه، اندازه و تعداد توپ‌ها نسبت جرم توپ به ذرات، مدت سایش در حین فرآیند سایش بستگی دارد. 

معایب این روش نیز به شرح زیر است: 

آلودگی و ناخالصی ناشی از ماده ساینده. 

ایجاد ساختار خشن در پودرهای تولیدی. 

عدم یکنواختی در اندازه دانه‌ها. 

ترکیب شیمیایی غیر یکنواخت. 


2. سل ـ ژل 

سل ژل عبارتست از یک فرآیند خودآرایی خود به‌هم پیوستگی یا خود انباشتگی که در طی آن نانو مواد تشکیل می‌شوند. 

کلوئیدی که در یک مایع معلق شده است سل نامیده می‌شود. سوسپانسیونی که شکل خودش را حفظ می‌کند ژل نامیده شود. در نتیجه سل ‌ـ ژل‌ها سوسپانسیون‌هایی از کلوئید‌ها در مایعات هستند که شکل را نگه می‌دارند. فرآیند سل ـ ژل همان‌طوری که از نامش پیداست مستلزم تکمیل تدریجی شبکه‌ها از طریق تشکیل یک سوسپانسون کلوئیدی (سل) و ژله‌ای شدن سل ـ برای تشکیل شبکه‌ای در یک فاز مایع پیوسته (ژل) است. پیش ماده‌های لازم برای سنتز این کلوئید‌ها عموما شامل یون‌هایی از یک فلز است اما گاهی اوقات سایر عناصر از طریق گونه‌های فعالی که لیگاند‌ها نامیده می‌شوند احاطه شده‌اند. الکوکسید‌ها و الکوکسیلان‌ها بیشتر متداول هستند به دلیل این که سریعا با آب وارد واکنش می‌شوند. تشکیل سل ـ ژل در چهار مرحله به‌وقوع می‌پیوندد: 

1. هیدرولیز 

2. تراکم و پلیمری شدن منومر‌ها برای تشکیل ذرات

3. رشد ذرات 

4. به‌هم چسبیدن ذرات و توده‌ای شدن آنها از طریق تشکیل شبکه‌هایی که در سراسر محیط مایع گسترش یافته‌اند سبب زخیم شدن آنها می‌شود که تشکیل یک ژل می‌دهد. 


3. واکنش حالت‌های جامد ـ مایع

این روش از برگرفتن رسوب دانه‌ها از فاز محلول استفاده می‌شود و فرآیند آن بر پایه وجود هسته مورد نظر استوار است. برای مثال پودر دی اکسید تیتانیم با اندازه‌های بین 70 تا 300 نانومتر با استفاده از این روش، از تیتانیوم تترا ایزو پروپوکساید تولید می‌شود. 


4. چگالش فاز گازی 

این روش به‌طور کلی بر مبنای پیرولیز ماده اصلی تولید نانو ذرات استوار است و فرآیند آن بدین‌گونه است که یک گاز حامل بی‌اثر و خالص وارد محفظه حاوی مایع اصلی تولید نانو ذرات می‌شود. مایع در این محفظه توسط یک مشعل تجزیه شده و به‌وسیله گاز حامل به مبرد فرستاده می‌شود. بخارات در مبرد سرد شده و به صورت دانه یا خوشه در می‌آید اندازه دانه‌های تولید شده در این روش به عوامل زیر بستگی دارد: 

نوع گاز بی‌اثر به‌کار برده شده. 

فشار گاز بی‌اثر. 

زمان باقی ماندن ذرات در محدوده رشد. 

نسبت نرخ تبخیر به فشار بخار ماده تبخیر شده. 

مزایا: 

کنترل بهینه بر روی اندازه دانه‌ها. 

خلوص محصولات تولیدی در سیستم‌های تولید خلاء بالا. 

معایب: 

بالا بودن قیمت تجهیزات و عدم امکان تولید در ابعاد صنعتی 


کاربرد‌های نانو ذرات 

یکی از خواص نانو ذرات نسبت سطح به حجم بالای این مواد است. با استفاده از این خاصیت می‌توان کاتالیزور‌های قدرتمندی در ابعار نانو متری تولید کرد. این نانو کاتالیزورها راندمان واکنش‌های شیمیایی را به‌شدت افزایش داده و همچنین به میزان چشمگیری از تولید مواد زاید در واکنش‌ها جلوگیری خواهند کرد. به‌کارگیری نانو ذرات در تولید مواد دیگر می‌تواند استحکام آنها را افزایش دهد و یا وزن آنها را کم کند. مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را بالا ببرد و واکنش آنها را در برابر نور و تشعشعات دیگر تغییر دهد. با استفاده از نانو ذرات نسبت استحکام به وزن مواد کامپوزیتی به‌شدت افزایش خواهد یافت. اخیرا در ساخت شیشه ضدآفتاب از نانو ذرات اکسید روی استفاده شده است. استفاده از این ماده علاوه بر افزایش کارایی این نوع شیشه‌ها عمر آنها را نیز چندین برابر کرده است. از نانو ذرات همچنین در ساخت انواع ساینده‌ها رنگ‌ها و لایه‌های محافظتی جدید و بسیار مقاوم برای شیشه‌ها و عینک‌ها (ضدجوش و نشکن) کاشی‌ها و در حفاظ‌های الکترومغناطیسی شیشه‌های اتومبیل و در پنجره استفاده می‌شود. پوشش‌های ضدنوشته برای دیوار‌ها و پوشش‌های سرامیکی برای افزایش استحکام سلول‌های خورشیدی نیز با استفاده از نانو ذرات تولید شده‌اند. وقتی اندازه ذرات به نانومتر می‌رسد یکی از خواصی که تحت تاثیر این کوچک شدن اندازه قرار می‌گیرد تاثیرپذیری از نور و امواج الکترومغناطیسی است. با توجه به این موضوع اخیرا چسب‌هایی از نانو ذرات تولید شده‌اند که کاربرد‌های مهمی در صنایع الکترونیکی دارند. نانو لوله‌ها در موارد الکتریکی مکانیکی اپتیکی بسیار مورد توجه بوده است مثلا کاربرد نانو لوله‌های طلا در الکترونیک و بیوشیمی و تولید آنها بر پایه محلول و فاز بخار که روش رشد نانو لوله‌ها در قالب توسط Martin مطرح شد. 

نانو لایه‌ها در پوشش‌های حفاظتی با افزایش مقاومت در خوردگی و افزایش سختی در سطوح و فوتولیز و کاهش شیمیایی کاربرد دارد. نانو ذرات نیز به‌عنوان پیش ماده یا اصلاح‌ساز در پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی مورد توجه قرار گرفته‌اند. 

Haruta وThompson اثبات کردند که نانو ذرات فعالیت کاتالیستی وسیعی دارند مثل تبدیل مونو اکسید کربن به دی اکسید کربن، هیدروژنه کردن استیرن به اتیل بنزن و هیدروژنه کردن ترکیبات اولفیتی در فشار بالاو فعالیت کاتالیستی نانوذرات مورد استفاده در سنسورها که مثل آنتن الکترونی بین الکترود و الکترولیت ارتباط برقرار می‌کنند در پیوست در لیست بعضی از شرکت‌هایی که بر روی نانو کار می‌کنند آمده است. 


نانو طلا و کاربرد‌های آن 

با توجه به مطالب فوق مشخص است که تغییر خواص فیزیکی مواد با آرایش اتمی، اندازه جامد (در یک، دو و سه بعد) و ترکیب شیمیایی آنها ارتباط مستقیمی دارد. از گذشته نیز اثر ذرات کوانتومی روی خواص مواد مورد بررسی قرار گرفته بوده است. درکنار افزایش مطالعات بر روی خواص فیزیکی نانو ذرات به روش‌های مختلف نانوذرات فلزی توجه ویژه‌ای شد به‌ویژه در زمینه هسته‌گذاری، رشد بلور و انباشتگی ذرات. در این پروژه تهیه نانو ذرات فلزی طلا مورد اهمیت بوده است که از محلول حاصل از اسیدشویی که در مرحله نهایی طلا به‌دست آمده است به ذرات نانو تبدیل می‌شود. نانو ذرات طلا در وسایل نوری و الکترونیک و بیوشیمی، بیوتکنولوژی کاربرد فراوان دارد. از نانو ذرات طلا برای تولید الکترود با حساسیت و قابلیت انتخابی بالا برپایه خودآرایی نانو ذرات طلا و همچنین نشاندن ذرات طلا روی الکترود از طریق پیوندهای کووالانسی یا الکتروستاتیکی یا الکتروشیمیایی بررسی شده‌اند. به‌طور کلی نانو ذرات در الکتروشیمی به علت خواص فیزیکی و شیمیایی خود مورد استفاده قرار گرفته‌اند همچنین استفاده از الکتروشیمی در نانو تکنولوژی بسیار مورد توجه بوده است، کاربردهای نانو ذرات طلا در شیمی به‌عنوان کاتالیزور در زیر اشاره شده است: 

1. پلیمر همراه ذرات طلا در تبدیل اپوکسید به کربامات همراه دی اکسید کربن. 

2. استفاده از نانو ذرات طلا به‌عنوان کاتالیزور در تهیه پلی وینیل پیرولیدین در آب. در اینجا اندازه ذرات طلا بسیار مهم است زیرا هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد فعالیت کاتالیتی بیشتری دارد و اکسیژن بیشتری جذب می‌کند. 

3. استفاده از نانو ذرات طلا به‌عنوان کاتالیزور برای بستن زنجیرهای اولفینی به‌صورت حلقه و نشانه‌گذاری کردن DNA. 

4. استفاده از نانو ذرات طلای پوشش داده شده اِن اکتان تیولات به همراه Rh ـ دی فسفین (کایرال) به‌عنوان کاتالیزور. 

5. تهیه نانو کلاسترهای آنانتیومری طلا توسط گروه فعال تیول و پنیسیلین آمین که برای تشخیص کایرالیته به‌کار برده می‌شوند. 

6. افزایش قابلیت اکسیداسیون فوتو کاتالیتی AgCl به وسیله ذرات طلا در اکسیداسیون آب. 

7. همچنین از خصوصیات نوری و دمایی پروب‌های نانو ذرات طلای جدا از هم و مجتمع، به‌عنوان یک روش تشخیص پزشکی استفاده می‌شود. 


نانو نقره و کاربردهای آن 

همان‌طور که گفته شد، خواص فیزیکی ماده ارتباط مستقیم با ترکیب شیمیایی، آرایش اتمی و اندازه جامد دارد. در ارتباط با نانو ذرات گزارشات متعددی در خصوص تغییرات خواص فیزیکی در اثر کاهش اندازه ذرات ارائه شده است. 

علم ذرات فلز با آزمایش فاراده آغاز شد. بعد از فاراده ذرات فلزی متفاوت در اندازه مختلف سنتز شد. در زمینه نانو ذرات فلزی، هسته‌گذاری و رشد بلور و انباشتگی ذرات مورد توجه قرار گرفت. 

در این‌جا برای ما ساخت نانو ذرات نقره از بین بقیه فلزات بیشتر اهمیت پیدا می‌کند زیرا در محلول حاصل از اسیدشویی مقدار قابل ملاحظه نقره دور ریخته می‌شود. در حال حاضر تلاش خواهد شد تا ضمن معرفی مواد نانوپودر نقره، به بررسی روش‌های مختلف برای تهیه نانوپودر نقره پرداخته شود. در تولید نانو ذرات نقره روش‌های مختلفی از جمله سنتز فلزی، فوتولیز، الکتروشیمیایی، کاهش شیمیایی وجود دارد. 

روش‌های متعددی برای ساختن ذرات فلزی در ماتریس‌های سرامیک و پلیمرها نیز ارائه شده است. 

نانوذرات نقره یکی از پرمصرفترین مواد در مهندسی موادند. چون خاصیت چکش‌خواری، ضد میکروبی و هدایت الکتریکی و گرمایی بالایی دارند. 

استفاده از نانو پودرهای نقره توسط سر لوله‌های میکرو الکترود و سیم‌های‌ هادی در الکترونیک و همچنین استفاده از نانو نقره در سنسورهای بیولوژیکی و فوتو شیمی هم بررسی شده است. 

به‌دلیل بالا بودن سطح مقطع نقره در این مقیاس، در برخورد با سلول‌ها خاصیت جالب‌توجهی از خود بروز می‌دهند که به ممانعت با متابولیسم سلولی از آن یاد می‌شود و جلوی تنفس و رشد و تکثیر هرگونه باکتری یا قارچ را می‌گیرد و اثرات موثری در بهبود زخم ، تاول، خارش یا بیماری دارد. 

محصولاتی که امروزه از نانو نقره در آنها استفاده می‌شود فراوانند همچون دام و طیور، کشاورزی، باندهای زخم، ضدتاول، لوازم جراحی، ژل‌های مرطوب‌کننده، ضدجوش‌ها، در بهداشت زنان، زایمان، شلوارهای طبی، دستمال کاغذی و نیز کولرها، یخچال‌ها و غیره. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکرو اورگانیزم اثر می‌گذارد. 

ذرات نقره ریز استفاده زیادی در الکترونیک، صنایع شیمیایی و دندانپزشکی، به‌خاطر مقاومت بالای اکسایش و مقاومت در برابر فعالیت‌های باکتریایی دارد. 

مکانیزم اثرگذاری نقره را به سه دسته زیر می‌توان تقسیم کرد: 

الف: تولید اکسیژن فعال توسط نقره 

ب: دگرگون ساختن میکرو ارگانیزم 

ج: افزایش بار مثبت نقره در ابعاد نانو که موجب تخریب غشاء سلولی میکرو اورگانیزم می‌شود. 

استفاده از نانو سیلور همراه با مواد مختلف از جمله الیاف، رنگ، پلیمر، سرامیک ما را قادر می‌سازد محصولاتی تولید کنیم که محیط‌زیست ما را عاری از میکروب سازد و این در حالی است که ضرری را متوجه محیط‌زیست نمی‌کند. 


روش‌های تولید نانو طلاو نقره 

1. سنتز فازبخار 

سنتز فازبخار ذرات، برای تولید نانو ذرات فلزی مناسب است به این صورت که مخلوط فاز بخار به‌طور دینامیکی ناپایدار است تا مواد در حد نانو تهیه شود ، ذرات به صورت همگن هسته‌گذاری می‌کنند و بعد از یکبار مرحله هسته‌گذاری، بخار فوق اشباع باقی مانده به وسیله متراکم شدن و واکنش با ذرات باعث رشد ذره‌ها می‌شود، در این جا رشد ذره بیش از مرحله هسته‌گذاری اتفاق می‌افتد (در ابتدا باید بخار فوق اشباع تشکیل داد به این صورت که یک جامد را حرارت می‌دهیم تا به‌صورت بخار در یک گاز پایه درآید، سپس با یک گاز سرد آن را مخلوط می‌کنیم تا دمای آن کاهش یابد بعد از این مرحله باید سیستم را خاموش کرد که با برداشتن منبع بخار فوق اشباع یا کاهش سینتیکی واکنش انجام می‌شود و از رشد ذرات جلوگیری می‌شود). 


2. الکتروشیمیایی 

برای تهیه نانو ذرات طلا و نقره از طریق روش‌های الکتروشیمیایی نیز اقداماتی شده است که سایز ذرات با تنظیم شدت جریان تغییر می‌کند. در روش‌های الکتروشیمیایی در تولید نانو ذرات اثرات پارامترهای گوناگون مثل دما، جنس کاتد، اورولتاژ، دانسیته جریان، زمان، نوع الکترولیت بر روی اندازه و ساختار ذات بررسی شده است یکی از روش‌های سنتز نانو ذرات فلزی طی روش الکتروشیمی الکترو پالس است این روش بر پایه استفاده از الکتروشیمی پالسی و شیمی صوت است و به تجهیزات بالا احتیاج دارد. روشی برای جانشینی الکتروستاتیکی طلا روی سطح الکترود در الکتروشیمی و ایجاد باند بین طلا با تیول‌ها و دی‌سولفیدها گزارش شده است. 

رسوبگذاری الکتروشیمیایی بر پایه، سولفات، کلرید، برمید و یدید نقره انجام می‌شود. در تمام موارد لایه‌ای از نقره تشکیل می‌شود. از جمله فواید روش‌های الکتروشیمیایی برای تهیه نانو پودرها این است که به راحتی ایزوله و جدا می‌شوند و محصول فرعی حاصل از ماده کاهنده را هم تولید نمی‌کنند و بسیار انتخابی عمل می‌کنند. برای جلوگیری از جانشینی خودبخودی Ag+ روی سطح پتانسیل را باید کنترل کرد. 


3. فوتولیز

سنتز نانو ذرات به روش پرتو کافت گاما نیز میسر است طی این کاهنده قوی به‌وجود می‌آید که باعث کاهش یون فلز شده و عدد اکسایش فلز را به صفر می‌رسانند.


دسته بندی : نانو مواد

معدنکاوی در اعماق دریا

معدنکاوی در اعماق دریا

درسنامه مهندسی مواد

یکی از جدیدترین روش های اکتشاف و استخراج ، معدن کاوی زیر دریا می باشد. در این مقاله نویسنده نگاهی به این تکنولوژی پیچیده و مشکلات محیطی در رابطه با تکنیک های اولیه این نوع حفاری می پردازد.

چشمه های آب گرم ( دودکش های سیاه) همانند مینیاتوری زیبا از کوهستان از کف اقیانوس های بیرون می آیند..

برای مطالعه ادامه مطلب روی لینک زیر کلیک کنید...

معدن کاوی در اعماق دریا


دسته بندی : متالورژی استخراجی

فولاد‌هاي مقاوم در دماهاي برگشت

فولاد‌هاي مقاوم در دماهاي برگشت

درسنامه مهندسی مواد

به‌طور کلي دماي برگشت (Inverse Temperatures) به دماهايي اطلاق مي‌شود که در آن دما در ماده مورد نظر يک استحاله فازي رخ مي‌دهد و منجر به بروز تغييراتي در ترکيب شيميايي يا ساختمان بلوري و يا هر دو مي‌شود. 

در اين مقاله به بررسي يافته‌ها و پيشرفت‌هاي جديد در زمينه کاهش دماي برگشت فولادها در دماهاي بسيار پايين مي‌پردازيم. 

محققين در انجمن بين‌المللي علوم مواد در Tsukuba كشور ژاپن مدعي شدند که پيشرفت‌هايي را در زمينه ساخت يک فولاد ارزان قيمت فوق مستحکم کم آلياژ با خاصيت مقاوم در مقابل ضربه و در مقابل انرژي ناشي از ضربه پاندولي با نوک V شکل (VE)، 6 برابر بزرگتر از فولادهاي مارجينگ آلياژ بالا که داراي يک نقطه تسليم 8/1 گيگاپاسکال در دماي اتاق است، کسب کرده‌اند. آنان مي‌گويند که موارد کاربرد اين فلز مي‌تواند در پيچ‌ها و محورهايي که در دماهاي پايين مورد استفاده قرار مي‌گيرند، باشد يعني در جايي که در فلز حالت گذار از نرمي به تردي اتفاق مي‌افتد. 

اين دانشمندان عقيده دارند که ترکيب دو عامل يعني ريزدانه کردن (Ultragrain) فولادهاي کم‌آلياژ (4/0 درصد کربن، 2 درصد سيليسيم، يك درصد کرم، يك درصد موليبدن و آهن معادل) پراکندگي ذرات نانو کاربيد و کنترل شرايط جديد پردازش زمينه و شکل دانه مي‌تواند منجر به استحکام فوق‌العاده بالا به همراه بهبود در سختي‌پذيري و توانايي چکش‌خواري در فولادهايي با شبکه مکعبي مرکزدار (BCC) در دماهايي پايين‌تر تا 100- درجه سانتيگراد شود. 

به‌طور معمول فولادهاي کم‌آلياژ با نقطه تسليم بسيار بالاي متجاوز از 4/1 گيگاپاسکال، در دماي اتاق يک انرژي مقاومت به ضربه (vE) پاييني را در حدود 10 تا 40 ژول را از خود نشان مي‌دهند. فولادهاي ماراجينگ مستحکم‌تر و سخت‌تر شامل مقادير زيادي از عناصر نيکل، کبالت و ذرات معلق در اندازه‌هاي نانومتري هستند که اغلب اين عناصر از بروز مشکلات ذکر شده در بالا جلوگيري مي‌کنند. به هر حال اين عناصر گران هستند و در حال حاضر تنها داراي يک انرژي مقاومت به ضربه 40 ژول در دماي اتاق و با نقطه تسليم بسيار بالاي بيش از 8/1 گيگا پاسکال هستند. 

دکتر Yuuji Kimura سرپرست تحقيقات در اين پروژه مي‌گويد: سختي پايين اغلب موجب محدوديت در استفاده فولادهاي پر آلياژ در کاربردهاي سازه‌اي خاصي مي‌شود، از اين رو سختي بالا در دماهاي پايين مشتاقانه دنبال مي‌شود. 


شکل‌دهي حرارتي (Tempforming) 

برخلاف فولادهاي کوئنچ شده و تمپر شده سنتي که داراي يک جهت کريستالوگرافي تصادفي هستند، نمونه جديد داراي يک ساختار فريتي با دانه‌هاي فوق‌العاده ريز کشيده با يک بافت با تغيير شکل شديد است. اين خاصيت با پخش شدن کاربيدهايي در اندازه‌هاي نانو موجب توقف حرکت سريع دانه در طي فرآيند شکل‌دهي مي‌شود و در نتيجه استحکام فولاد را افزايش مي‌دهد. 

Kimura مي‌گويد: ترميم ساختار کريستالي اندازه دانه، يک موضوع کليدي براي پايين آوردن دماي گذار از نرمي به تردي در فولادهاي استحکام بالا است اما تاکنون، کاهش اندازه دانه تا کمتر از يک ميکرون منجر به سختي پايين و نرمي در دماي اتاق شده است. 

وي افزود: به‌طور معمول فولادهاي استحکام بالا بعد از نرم شدن در طي عمليات آنيلينگ، در دماي اتاق کار شده و شکل مي‌گيرند. اگرچه همواره بين نرمي و سختي مواد يک تعادل وجود دارد، در نتيجه اعمال فرآيند کارسرد به دليل افزايش استحکام مواد مشکل مي‌شود. 

اين تکنولوژي در کشور ژاپن اين مشکل را حل کرده و نياز به عمليات آنيلينگ را برطرف مي‌کند. محققين يک قطعه فولادي با ضخامت 4 سانتيمتر را در دماي 1200 درجه سانتيگراد به‌مدت يك ساعت، قبل از نورد گرم آن به يک مقطع مربعي، حرارت مي‌دهند و در نهايت آن را تا 500 درجه سانتيگراد سرد مي‌کنند. سپس اين قطعه با يک غلتک کاليبره چند گذري به يک ميله نهايي به حالت دانه‌هاي رشته‌اي تغيير شکل مي‌دهد که به‌طور کلي به اين فرآيند شکل‌دهي حرارتي (Tempforming) مي‌گويند. 

اگرچه يک نماينده صنعتي انگلستان به نشريه Materials World گفت که براي نتايج اين تحقيقات بسيار خوشبين نيست. 

وي افزود: در اصل چنين به نظر مي‌رسد که فرآيند تغيير شکل حرارتي (Tempforming) نام جديدي براي عمليات کارگرم (warm forging) است که شناخته شده بوده و مي‌توان انتظار داشت که منجر به جهت‌گيري و کشيدگي دانه‌هاي فريت شود. 

وي افزود: به همين صورت اين نانو ذرات به شکل رسوبات ريزي از کربن وارد عمل مي‌شوند، اما اين رسوبات معمولا دلالت بر سختي ثانويه دارند که اين خاصيت از سال1950 تا اندازه‌اي شناخته شده بوده است. 

وي اضافه مي‌کند که به تاثيرات عمليات ترمومکانيکي فولادهاي کم‌آلياژ و خواص ساختارهاي دانه‌هاي فوق‌العاده ريز، توجه مي‌شود اما امروزه مطالعات آزمايشگاهي با محدوديت‌هايي دست و پنجه نرم مي‌کنند و من مي‌توانم ميزان کار در اين زمينه را ببينم. اگرچه سرمايه‌گذاري‌هاي عظيم نيازمند اين است که کسي اين تکنولوژي را به‌مرحله صنعتي برساند و به نظر نمي‌رسد که جذابيت کافي انقلابي داشته باشد. 

Kimura مي‌گويد: تکامل ساختارهاي دانه‌اي اليافي فوق‌العاده ريز در گذشته به سيم‌هاي نازک از قبيل تارهاي پيانو محدود مي‌شده و اين به دليل تغييرشکل شديد پلاستيک است که معمولا نيازمند گذراندن عمليات‌هايي از قبيل کشش سرد و حديده کردن است. تصور ما براي توليد ساختارهاي دانه‌اي اليافي فوق‌العاده ريز، ساختارهاي تغيير شکل يافته و آبداده مارتنزيت در دماي 500 درجه سانتيگراد است. 

وي تصديق کرد که فرآيند Tempforming به نسبت عمليات‌هاي رايج کوئنچ و تمپر فولاد‌هاي کم‌آلياژ بسيار پرهزينه است اما تيم او درصدد اصلاح اين روش براي مقياس‌هاي بزرگ توليد صنعتي است. 

گروه در حال حاضر بر روي پروژه ساخت يک پيچ فوق مستحکم و استقرار يک سيستم چفت و بست مکانيکي براي مواد استحکام بالا کار مي‌کند به طوري که بتواند اين سيستم را جايگزين فرآيندهاي جوشکاري کند.


دسته بندی : فلزات آهنی

عناصر زائد در فولاد

عناصر زائد در فولاد

درسنامه مواد

عناصر زائد (مضر) از قبيل مس، نيکل، آرسنيک، سرب، قلع، آنتيموان، موليبدن کرم و غيره در فولاد عناصري هستند که به‌طور ناخواسته وارد ساختار آن مي‌شوند و به‌طور معمول براي زدودن آنها از فولاد نياز به فرآيند‌هاي متالورژيکي چند مرحله‌اي داريم. وجود عناصر زائد در فولاد مي‌تواند تاثيرات مهمي بر خواص مکانيکي آن بگذارد. 

بنابراين روشن است که ما نياز به شناسايي و تعيين کيفي تاثيرات عناصر زائد در فولاد داريم تا اين تاثيرات در محدوده مجاز باقي بمانند. 

عناصر زائد يا حداقل برخي از آنها داراي تاثيراتي بر روي شرايط و روش عملکردي فرآيندهايي از قبيل آنيل کامل دارند و تاثير اين عناصر بر روي تمامي خواص مکانيکي محتمل است. 

بايد تفاوت آشکاري بين عناصر زائدي كه به‌دليل وجود آنها در محلول جامد مانند MO,Cr,Ni و Cu تاثيرگذارند و عناصري مانند Sn، As و Sb که داراي تاثيراتي همانند ايجاد جدايش در فصل مشترک هستند (سطحي و مرزدانه‌اي) قائل شويم. 


هيدروژن: 

گاز هيدروژن نيز به‌عنوان يک عنصر زائد در فولاد شناخته مي‌شود و مي‌تواند بسيار مضر باشد. هيدروژن قابليت حل شدن در فولاد مذاب را دارد و در فاز آستنيت نيز تا حدي حل مي‌شود. اين گاز در فاز فريت تا حد زيادي غيرقابل حل است و به‌صورت هيدروژن اتمي (+H) از آن خارج مي‌شود. به‌طور معمول اگر -H در ورق‌هاي ضخيم، چكش‌كاري سنگين، خطوط آهن و غيره محبوس شود، هيدروژن بر روي سطح توده‌هاي سولفيد منگنز، تجمع مي‌کند. هنگامي که اين تجمعات گاز هيدروژن بر روي سطوح تغيير مکان مي‌دهند مولکول هيدروژن (H2) مي‌تواند تشکيل شود و فشار ناشي از تشکيل آن براي ايجاد ترک‌هاي داخلي کافي است و از اين رو موجب معيوب شدن قطعات مي‌شوند. 

در زير به برخي از تاثيرات محتمل متالورژيکي ناشي از عناصر زائد بر روي شرايط عملکردي و خواص محصولات فولادي اشاره مي‌کنيم. 

برخي از تاثيرات احتمالي عناصر زائد به شرح ذيل هستند: 

1. شرايط عملکردي از جمله: 

- وجود عناصري از قبيل : Mo,Cr,Sn مي‌تواند بر روي تبلور مجدد و نيروهاي نورد در فرآيند نورد گرم تاثيرگذار باشد. 

- وجود هرگونه عنصر زائد در فولاد مي‌تواند بر استحاله فازي آستنيت به فرريت و نيز سختي‌پذيري آن موثر باشد. 

- وجود عناصري همانند Zn و Sn مي‌تواند بر روي چکش خواري گرم در طول فرآيند شکل‌دهي گرم تاثيرگذار باشد. 

- عناصر Mo,Cr,Sn بر روي تبلور مجدد در طي فرآيند آنيلينگ موثر هستند. 

2. تاثير بر روي سطح ظاهري محصولات نورد گرم و ورق اسيدشويي شده به دليل وجود عناصر Cu,Ni,As,Sn.
ناشي از شکنندگي حرارتي 

- ناشي از احتمال تاثير مشترک مس و قلع در شکنندگي حرارتي فولاد 

3. شکنندگي مرزدانه‌ها به واسطه وجود عناصر Sb,Sn,As در طي فرآيند نورد تسمه 

- در طي فرآيند ناپيوسته (batch) يا آنيل هم دما (continuous Anealing)فولادهاي کربن يا فولادهاي سخت (C Steels) 

4. پديده جدايش فصل مشترک رسوب زمينه به واسطه وجود Sn 

- رشد کامل Ostwald، رشد رسوبي و کنترل ترکيب 

- تاثيرات Sn بر Fe4N، Sn بر MnS و Sb بر TiC

5. وجود هرگونه عنصر زائد در فولاد بر روي خواص مکانيکي محصول نهايي تاثير گذار خواهد بود. 

- محصولات تخت نورد گرم و نورد سرد 

- محصولات تخت 

- محصولات طويل 

6. پوشش‌دهي با فرايند غوطه‌‌وري گرم يا فرآيند گالوانيزه کردن 

7. تاثير بر روي قابليت جوش‌پذيري فولادهاي استحکام بالا ناشي از وجود عناصرMO,Cr,Cu,Ni 

عناصر زائد از ناخالصي‌هاي موجود در زغال کک، گدازنده قراضه‌ها و اين قبيل مواد كه وارد فولاد مي‌شوند به همين دليل قراضه آهن همواره به‌عنوان يکي از منابع اصلي عناصر زائد مطرح شده است. 

عناصر زائد رايج موجود در فولاد مس، نيکل، کرم و موليبدن هستند. حدود قابل قبول براي عناصر زائد در فولاد وابستگي زيادي به كاربرد محصول دارد. 

مشکل اساسي در فرآيند بازيابي فولاد، کنترل مراحل ناخواسته عناصر موجود يا عناصر زائد از نظر تضمين خالص بودن فولاد در کنار کارايي آن است. امروزه اکثر فولادهايي که مورد استفاده قرار مي‌گيرند از نوع فولادهاي کم کربن يا کم آلياژ و انواع فولادهاي تحت عمليات كششي شديد (Extra Deep Drawing) هستند. خواص اين فولادها نسبت به مقدار عناصر زائد و فرآوري ترمومکانيکي بسيار حساس است. 

از آنجايي که محصولات تخت و آرماتورها بسيار مورد اهميت هستند، در جدول شماره يك مقادير نمونه برخي از عناصر زائد موجود در فولاد براي خط توليد يک کوره قوس الکتريکي بر حسب درصد وزني نشان داده شده است. اگرچه تاثيرات عناصر زائد بر روي خواص فولاد ممکن است به‌طور کلي ناچيز به نظر برسد اما برخي اوقات حتي تغييرات جزئي در برخي خواص مي‌تواند به‌طور قابل‌توجهي احتمال معيوب بودن قطعه با نيازهاي خاص را افزايش دهد. 

برخي از توافقات کلي درباره تاثيرات عناصر زائد از قبيل Cu, Ni, Cr Mo, Sn و Sb در خواص فولادهاي گوناگون در جدول شماره 2 داده شده است. 

از جمله مکانيزم‌هاي تقويت فولاد شامل: تقويت محلول جامد، ريزدانه کردن، رسوب دهي، مقدار پرليت، از بين بردن جابه‌جايي‌ها با فرآيند کار سرد و در نهايت استحاله‌هاي بينيتي و مارتنزيتي، هستند. 

اثر عناصر زائد بر روي خواص کششي فولاد به واسطه تقويت محلول جامد است. وجود عناصر زائد در غلظت کم سبب افزايش استحکام کششي و تسليم مي‌شود که اين امر به اين دليل است که محلول جامد مي‌تواند بخشي از غلظت محلول بگيرد. 

برخي از مقادير در رابطه با افزايش استحکام در عناصر زائد مختلف در جدول شماره 3 آمده است.


دسته بندی : فلزات آهنی

جوشكاري ترميت

جوشكاري ترميت به مجموعه فرآيندهايي گفته مي شود كه در آن جوش ازفلز مذابي كه توسط يك كنش شيميايي بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشكيل مي شود. اين نوع جوشكاري بيشتر شبيه به ريخته گري بوده و دور دو قطعه اي كه بايد به هم جوش داده شوند يك قالب قرار دارد كه فلز مذاب ناشي از اين واكنش شيميايي به اين قالب هدايت شده و  پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شكل مي گيرد .
واكنش شيميايي يا ترميت معمولا بين اكسيد يك فلز  ( معمولا آهن يا مس )  و فلز احيا كننده مانند آلومينيوم انجام مي شود . براي انجام واكنش از يك پودر كه به سرعت محترق شده به عنوان چاشني استفاده مي شود كه گرماي لازم براي شروع واكنش را فراهم مي آورد . دو نمونه از واكنش هاي مورد استفاده در اين نوع جوشكاري :

 

Fe3O4 + 8 Al à 9 Fe + 4 Al2O3 (3088 ºC)۷۱۹KCal۳

3 CuO + 2 Al à 3 Cu + Al2O3 (4865 ºC ) ۲۷۵.۳ Kcal


انواع ترميت مورد استفاده در صنعت :

-  ترميت ساده :  شامل مخلوط  پودر هاي اكسيد آهن و آلومينيوم

- ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز

- ترميت چدن : شامل ترميت ساده به اضافه مقداري پودر فولاد سيليسيوم دار و فولاد كم كربن

- ترميت براي جوشكاري ريل ها : شامل تركيبات ترميت ساده به اضافه مقداري پودر كربن ، منگنز و عناصر آلياژي ديگر به منظور افزايش سختي فلز جوش در ريل

- ترميت براي اتصال كابل هاي برق : شامل پودر هاي اكسيد مس و آلومينيوم

جوشكاري ترميت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقيما براي اتصال دو قطعه استفاده مي شود . در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم كردن و به درجه حرارت آهنگري رساندن قطعات استفاده مي شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شكل خواهد گرفت .


مراحل جوشكاري ترميت :

1- تميز كردن سطح قطعات ار آلودگي و اكسيد

2- آماده كردن قالب ( قالب ها بصورت دستي ساخته شده يا بصورت آماده براي اشكال و قطعات خاص در بازار موجودند)

3- ايجاد فاصله مناسب بين قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات

4- پيشگرم كردن قالب

5- ريختن مواد ترميت در محفظه احتراق

6- قرار دادن چاشني

7- روشن كرد چاشني به منظور احتراق ترميت

8- باز كردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل ازواكنش

9- تميزكردن و پرداخت كردن سطح قطعات و اتصال

 

مزيت جوشكاري ترميت نياز نداشتن به سيستم هاي تامين انرژي ( ماند مولد برق و ... ) براي جوشكاري است و پودر و قالب ها را در هر مكاني ( براي مثال در طول ريل راه آهن براي تعميير ريل شكسته ) بكار برد . از محدوديت هاي اين روش ميتوان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازك اشاره كرد زيرا انرژي جوش زياد بوده و فقط براي مقاطع كلفت مثل ريلها و ميل لنگ هاي شكسته و كابلهاي برق كاربرد دارد .

موارد استفاده از جوش ترميت:

- جوش و تعمير ريل هاي شكسته

- جوش لب به لب لوله هاي جدار ضخيم

- جوش و تعمير ميل لنگهاي شكسته

- جوش و تعمير شاسي ماشين ها

- جوش و اتصال قطعات ريخته گري شده كه بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نميتوانند در يك مرحله قالبگيري و ريختگري شوند .

- براي جوش كابل هاي ضخيم برق به يكديگر يا يك هادي ديگر

- براي جوش و اتصال ميلگردهاي تقويت كننده بتن در سازه ها ساختماني به يكديگر


دسته بندی : جوشکاری

تیتانیوم

 
بسیاری از مهندسین و طراحان هنوز تیتانیوم را فلزی گران و ناشناخته قلمداد می کنند؛ اما پیشرفت های اخیری که در زمینه تولید این فلز صورت گرفته است، نشان می دهد که تیتانیوم ماده ای بسیار فوق العاده برای استفاده های مهندسی است و از بسیاری از مواد مشابه مورد استفاده در این صنعت ارزان تر است.
یکی از ویژگی های مهم تیتانیوم چگالی پایین آن (۵۵/۴ گرم بر سانتی متر مکعب) است. این ویژگی، همراه با استحکام و مقاومت بالا در برابر خراشیدگی، تیتانیوم را به فلزی بسیار ایده آل تبدیل کرده است. تیتانیوم عمدتاً در صنایع هوا – فضا و همینطور در کارخانه ها و تجهیزات صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز همچنین در ساخت عینک ها، مهندسی های ظریف، اندازه گیری، مهندسی کنترل و فن آوری پزشکی مخصوصاً مواردی که حد تحمل بیولوژیک از اهمیت زیادی برخوردار است، مورد استفاده قرار می گیرد.


مهم ترین مورد مصرف فلز تیتانیوم که در تلاقی با زندگی روزمره ما قرار می گیرد، بیشتر در اشیای قیمتی نظیر ساعت های مچی، عینک ها و جواهرات است. این کاربرد ها به این تصور هرچه بیشتر دامن زده اند که تیتانیوم فلزی گران است.
از طرف دیگر انتخاب فلز مورد استفاده در طراحی های مختلف از اولین مراحل ساخت اشیا به شمار می رود و در این مرحله بسیاری از فلزاتی که به نظر می آید باید گران قیمت باشند، بدون انجام تحلیل اقتصادی از میان گزینه های احتمالی حذف می گردند. در نگاه اولیه به درستی تیتانیوم در صدر لیست فلزات گران قیمت و دارای استفاده های خاص قرار دارد. اما این مسئله اشتباهی است که بسیاری از طراحان در همان مرحله اول طراحی مرتکب می شوند. آن ها در محاسبات مقدماتی، وزن فولاد مورد استفاده در طراحی خود را با وزن تیتانیوم مورد نیاز، بدون آن که به حجم آن توجه داشته باشند جایگزین می کنند و مسلم است که یک کیلوگرم تیتانیوم بسیار گران تر از یک کیلوگرم فولاد است. در حالیکه این مقدار تیتانیوم، چندین برابر همان مقدار فولاد کاربری دارد.
عده بسیار کمی از مردم به مقایسه وزن دو قطعه مشابه که یکی از فولاد و دیگری از تیتانیوم ساخته شده است توجه دارند. هنگامی که از لحاظ هندسی، این دو قطعه دارای حجم مشابه باشند، نسبت بهای قطعه تیتانیومی به بهای قطعه فولادی با آلیاژ درجه بالا به عدد ۵/۲ تا ۳ می رسد.
مواد تیتانیومی از قدرت تحمل بسیار بالایی برخوردارند و همچنین نقطه تسلیم آن ها در برابر نیروی کششی وارد شده بسیار بالا است. مقاومت بیشینه آلیاژ تیتانیوم ۳۳ که در آن از فلزات آلومینیوم، انادیوم و قلع استفاده شده، در برابر نیروی کششی، معادل یک هزار و ۲۰۰ نیوتون بر متر مربع است و این در حالیست که تیتانیوم خالص هم می تواند فشار ناشی از نیروی کششی را تا حد ۷۴۰ نیوتن بر متر مربع تحمل کند؛ با این وجود همچنان می توان این فلز را سخت تصور کرد. (با توجه به این که حد شکست در برابر کشیدگی آن حداقل ۸ درصد است)
در حال حاضر تعداد طراحانی که در زمینه ساخت اشیاء متحرک به استفاده از این فلز علاقه نشان داده اند رو به فزونی گذاشته است. یکی از کاربردهای جدید تیتانیوم، استفاده از آن در توربین های بخار است. تیتانیوم مهندسان را قادر می سازد تا طول پره های توربین را زیاد کرده و بدین ترتیب نسبت نیروی تولید شده را افزایش دهند.
از دیگر کاربردهای رو به افزایش تیتانیوم، استفاده از آن در موقعیت هایی است که نیاز به مقاومت بالا در برابر برش احساس شده و یا ترکیبی از دو نیروی برشی و کششی دیده می شود. در این حالت خاص از نوع ویژه ای از تیتانیوم استفاده می شود که بر روی آن پوششی از نیترید قرار دارد. این پوشش از حرارت دادن فلز در فضای نیتروژنی بدست می آید.
همینطور در صنایع خودرو سازی، کاربردهای جدید و جالبی برای تیتانیوم پیدا شده است. به عنوان مثال جایگزین کردن تیتانیوم با فولاد، در موتور مولد قطار، باعث کاهش ۶۰ درصدی وزن این وسیله شده است. از دیگر کاربردهای تیتانیوم در این صنعت، استفاده در میل لنگ، مفتول های اتصالی و سیستم اگزوز خودرو است. مهم ترین حوزه های رشد استفاده از تیتانیوم در حال حاضر صنایع هوا – فضا، نیروگاه ها و دستگاه های شیرین کننده آب هستند.
یکی دیگر از خواص مهم تیتانیوم، قابلیت قرارگیری آن به عنوان فلز واسط میان دو فلز دیگر است. به عنوان مثال از تیتانیوم در صفحات انتقال دهنده گرما در کارخانه های شیمیایی یا شیرین کننده آب استفاده می شود.
یکی از دلایل مقاومت بالای تیتانیوم در برابر خراشیدگی و عدم انفعال این عنصر در برابر دیگر مواد شیمیایی، پوسته ای است که بر روی فلز تشکیل می شود. هنگامی که تیتانیوم با اکسیژن تماس پیدا می کند، سطح آن به سرعت واکنش نشان داده و اکسیده می شود. در اثر این فعل و انفعال شیمیایی، پوسته ای بسیار مقاوم تشکیل می شود که جلوی هرگونه فعل و انفعال دیگری را می گیرد. اگر به این پوسته آسیبی برسد، در صورت حضور اکسیژن و یا حتی آب، تیتانیوم مجدداً اکسیده شده و در محل خراش، پوسته جدیدی تشکیل می شود. این مکانیزم بسیار به آلومینیوم شباهت دارد. با این تفاوت که پوسته تشکیل شده بر روی تیتانیوم، ضخیم تر و پایدار تر از پوسته آلومینیوم است. این لایه محافظ علاوه بر ایجاد مقاومت در برابر خراشیدگی، حد تحمل بیولوژیک فلز را افزایش می دهد. با این وجود بعضی از ترکیبات شیمیایی نظیر فلئورین می توانند این پوسته محافظ را تخریب کنند.
با توجه به کاربردهای فراوان تیتانیوم، این فلز در گروه فولادهای آلیاژی و یا آلیاژهای نیکل قرار می گیرد، اما به خاطر سختی و قدرت تحمل آن در برابر کشش و برش، نیروی بیشتری برای شکست این فلز نسبت به فلزات آهنی لازم است. یکی از دلایل این که هزینه تولید تیتانیوم بسیار بالا است، استفاده از فن آوری موجود جهت تولید محصولات با کیفیت بسیار بالاست که بتواند نیازهای صنایع حساسی مانند هوا – فضا را پاسخگو باشد. مقید بودن به تولید محصولات با کیفیت بسیار بالا، مسلماً موجب ایجاد هزینه های اضافی می گردد، اما اگر حوزه های جدیدی برای مصرف این فلز که نیاز به کیفیت بسیار بالا هم نداشته باشد، ایجاد گردد؛ این امکان وجود دارد که فن آوری های جایگزینی برای تولید ساخته شوند تا هزینه ها را کاهش دهند. صنایع ساختمانی و خودرو سازی، از جمله صنایعی هستند که اگر به صورت عمده وارد بازار مصرف شوند، به ساخت فن آوری ارزان قیمت تر کمک خواهند کرد.
تا زمانی که تیتانیوم به عنوان فلزی گران قیمت تلقی می شود، این چرخه ادامه دارد و آثار آن مثل تقاضای محدود و مصرف پایین باعث می شود تا تولیدکنندگان هیچ علاقه ای به توسعه فن آوری های ارزان تر و ساده تر نداشته باشند.
یکی از شرکت هایی که در زمینه تولید تیتانیوم فعال بوده و پیشرفت های مهمی هم داشته است، شرکت دویچه تیتان (Deutsche Titan) از زیر مجموعه های گروه تیسن کراپ (Thyssen Krupp) در آلمان است. این شرکت به همراه شرکت ایتالیایی تیتانیا، گروه تیتانیوم را تشکیل داده اند.
دویچه تیتان، تیتانیوم اسفنجی مورد نیاز خود را از کشورهای روسیه، قزاقستان، اوکراین، ژاپن و چین خریداری می کند و سالانه ظرفیت تولید ۴ هزار تن شمش را دارا می باشد. این شمش ها می توانند تا ۱۳ تن وزن داشته باشند. دویچه تیتان طیفی از محصولات نیمه تمام را با استفاده از تأسیسات خود شرکت، گروه تیسن کراپ و همینطور کوره های ذوب دیگر تولید می کند. محصولات این شرکت در غالب شمش، اسلب، ورق، کلاف، صفحه، لوله جوش کاری شده و مفتول عرضه می شوند.

دسته بندی : فلزات غیرآهنی

بازرسی جوش

مقدمه:

در بسیاری از برنامه های تدوین شده توسط سازنده جهت کنترل کیفیت محصولات،از آزمون چشمی به عنوان اولین تست و یا در بعضی موارد به عنوان تنها متد ارزیابی بازرسی ،استفاده می شود.اگر آزمون چشمی بطور مناسب اعمال شود،ابزار ارزشمندی می تواند واقع گردد.

بعلاوه یافتن محل عیوب سطحی، بازرسی چشمی می تواند بعنوان تکنیک فوق العاده کنترل پروسه برای کمک در شناسایی مسائل و مشکلات مابعد ساخت بکار گرفته شود.

آزمون چشمی روشی برای شناسایی نواقص و معایب سطحی می باشد.نتیجتا هر برنامه کنترل کیفیت که شامل بازرسی چشمی می باشد،باید محتوی یک سری آزمایشات متوالی انجام شده در طول تمام مراحل کاری در ساخت باشد.بدین گونه بازرسی چشمی سطوح معیوب که در مراحل ساخت اتفاق می افتد،میسر میشود.

کشف و تعمیر این عیوب در زمان فوق،کاهش هزینه قابل توجهی را در بر خواهد داشت.بطوری که نشان داده شده است بسیاری از عیوبی که بعدها با روشهای تست پیشرفته تری کشف می شوند،با برنامه بازرسی چشمی قبل،حین و بعد از جوشکاری به راحتی قابل کشف می باشند.سازندگان فایده یک سیستم کیفیتی که بازرسی چشمی منظمی داشته است را بخوبی درک کرده اند.

میزان تاثیر بازرسی چشمی هنگامی بهتر می شود که یک سیستمی که تمام مراحل پروسه جوشکاری(قبل،حین و بعد از جوشکاری) را بپوشاند،نهادینه شود.

 

قبل از جوشکاری:

 

 قبل از جوشکاری ،یک سری موارد نیاز به توجه بازرس چشمی دارد که شامل زیر است:

 

  1. مرور طراحی ها و مشخصات Wps   
  2. چک کردن تاییدیه پروسیجرها و پرسنل مورد استفاده  PQR     
  3. بنانهادن نقاط تست
  4. نصب نقشه ای برای ثبت نتایج
  5. مرور مواد مورد استفاده
  6. چک کردن ناپیوستگی های فلز پایه
  7. چک کردن فیت آپ و تراز بندی اتصالات جوش
  8. چک کردن پیش گرمایی در صورت نیاز

 

اگر بازرس توجه بسیار دقیقی به این آیتم های مقدماتی بکند،می تواند از بسیاری مسائل که بعدها ممکن است اتفاق بیافتد،جلوگیری نماید.مساله بسیار مهم این است که بازرس باید بداند چه چیزهایی کاملا مورد نیاز می باشد.این اطلاعات را می توان از مرور مستندات مربوطه بدست آورد.با مرور این اطلاعات،سیستمی باید بنا نهاده شود که تضمین کند رکوردهای کامل و دقیقی را می توان بطور عملی ایجاد کرد.

 

 

نقاط نگهداری:

 

باید بنا نهادن نقاط تست یا نقاط نگهداری جایی که آزمون باید قبل از تکمیل هر گونه مراحل بعدی ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. این موضوع در پروژه های بزرگ ساخت یا تولیدات جوشکاری انبوه،بیشترین اهمیت را دارد.

 

 

روشهای جوشکاری:

 

 مرحله دیگر مقدماتی این است که اطمینان حاصل کنیم آیا روشهای قابل اعمال جوشکاری ،ملزومات کار را برآورده می سازند یا نه؟مستندات مربوط به تایید یا صلاحیت های جوشکاران هر کدام بطور جداگانه باید مرور شود.طراحی ها و مشخصات معین می کند که چه فلزهای پایه ای باید به یکدیگر متصل شوند و چه فلز پرکننده باید مورد استفاده قرار گیرد.برای جوشکاری سازه و دیگر کاربردهای بحرانی،جوشکاری بطور معمول بر طبق روشهای تایید شده ای که متغیرهای اساسی پروسه را ثبت می کنند و بوسیله جوشکارانی که برای پروسه ،ماده و موقعیتی که قرار است جوشکاری شود،تایید شده اند،انجام می گیرد.در بعضی موارد مراحل اضافی برای آماده سازی مواد مورد نیاز می باشد.بطور مثال در جاهایی که الکترودهای از نوع کم-هیدروژن مورد نیاز باشد،وسایل ذخیره آن باید بوسیله سازنده در نظر گرفته شود.

 

 

 موادپایه:

 

قبل از جوشکاری ، شناسایی نوع ماده و یک تست کامل از فلزات پایه ای مربوطه باید انجام گیرد.اگر یک ناپیوستگی همچون جدالایگی صفحه ای وجود داشته باشد و کشف نشده باقی بماند روی صحت ساختاری کل جوش احتمال تاثیر دارد.در بسیاری از اوقات جدالایگی در طول لبه ورقه قابل رویت می باشد بخصوص در لبه هایی که با گاز اکسیژن برش داده شده است.

 

 مونتاژ اتصالات:

 برای یک جوش،بحرانی ترین قسمت ماده پایه،ناحیه ای است که برای پذیرش فلز جوشکاری به شکل اتصال،آماده سازی می شود.اهمیت مونتاژ اتصالات قبل از جوشکاری را نمی توان به اندازه کافی تاکید کرد.بنابراین آزمون چشمی مونتاژ اتصالات از تقدم بالایی برخوردار است. مواردی که قبل از جوشکاری باید در نظر گرفته شود شامل زیر است:

  1. زاویة شیار (Groove angle) 
  2. دهانه ریشه (Root opening)
  3. ترازبندی اتصال (Joint alignment)
  4. پشت بند (Backing)
  5. الکترودهای مصرفی (Consumable insert)
  6. تمیز بودن اتصال (Joint cleanliness)
  7. خال جوش ها (Tack welds)
  8. پیش گرم کردن (Preheat)

هر کدام از این فاکتورها رفتار مستقیم روی کیفیت جوش بوجود آمده،دارند.اگر مونتاژ ضعیف باشد،کیفیت جوش احتمالا زیر حد استاندارد خواهد بود.دقت زیاد در طول اسمبل کردن یا سوار کردن اتصال می تواند تاثیر زیادی در بهبود جوشکاری داشته باشد.اغلب آزمایش اتصال قبل از جوشکاری عیوبی را که در  استاندارد محدود شده اند را آشکار می سازد،البته این اشکالات ،محلهایی می باشند که در طول مراحل بعدی بدقت می توان آنها را بررسی کرد.برای مثال،اگر اتصالی از نوع T (T-joint) برای جوشهای گوشه ای(Fillet welds)، شکاف وسیعی از ریشه نشان دهد،اندازه جوش گوشه ای مورد نیاز باید به نسبت مقدار شکاف ریشه افزوده شود. بنابراین اگر بازرس بداند چنین وضعیتی وجود دارد،مطابق به آن ،نقشه یا اتصال جوش باید علامت گذاری شود، و آخرین تعیین اندازه جوش به درستی شرح داده شود.

 

حین جوشکاری:

در حین جوشکاری، چندین آیتم وجود دارد که نیاز به کنترل دارد تا نتیجتا جوش رضایتبخشی حاصل شود.آزمون چشمی اولین متد برای کنترل این جنبه از ساخت می باشد.این می تواند ابزار ارزشمندی در کنترل پروسه باشد.بعضی از این جنبه های ساخت که باید کنترل شوند شامل موارد زیر می باشد:

 

(1)    کیفیت پاس ریشه جوش()                                                       weld root bead

 

(2)    آماده سازی ریشه اتصال قبل از جوشکاری طرف دوم

 

(3)    پیش گرمی و دماهای میان پاسی

 

(4)    توالی پاسهای جوش

 

(5)    لایه های بعدی جهت کیفیت جوش معلوم

 

(6)    تمیز نمودن بین پاسها

 

(7)    پیروی از پروسیجر کاری همچون ولتاژ،آمپر،ورود حرارت،سرعت.

 

 

 

هر کدام از این فاکتورها اگر نادیده گرفته شود سبب بوجود آمدن ناپیوستگی هایی می شود که می تواند کاهش جدی کیفیت را در بر داشته باشد.

 

 

 پاس ریشه جوش: 

 

 شاید بتوان گفت بحرانی ترین قسمت هر جوشی پاس ریشه جوش می باشد.مشکلاتی که در این نقطه وجود دارد...

 

در نتیجه بسیاری از عیوب که بعدها در یک جوش کشف می شوند مربوط به پاس ریشه جوش می باشند.بازرسی چشمی خوب روی پاس ریشه جوش می تواند بسیار موثر باشد.وضعیت بحرانی دیگر ریشه اتصال در درزهای جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم بوجود می آید. این مساله معمولا شامل جداسازی سربار() slag و دیگر بی نظمی ها توسط تراشه برداری(chipping)،رویه برداری حرارتی(thermal  gouging) یا سنگ زنی(grinding) می باشد.وقتی که عملیات جداسازی کاملا انجام گرفت آزمایش منطقه گودبرداری شده قبل از جوشکاری طرف دوم لازم است.این کار به خاطر این است که از جداشدن تمام ناپیوستگی ها اطمینان حاصل شود.اندازه یا شکل شیار برای دسترسی راحت تر به تمام سطوح امکان تغییر دارد.

 

 

 پیش گرمی و دماهای بین پاس:

 

پیش گرمی و دماهای بین پاس می توانند بحرانی باشند و اگر تخصیص یابند قابل اندازه گیری می باشند.محدودیت ها اغلب بعنوان می نیمم،ماکزیمم و یا هر دو بیان می شوند.همچنین برای مساعدت در کنترل مقدار گرما در منطقه جوش،توالی و جای تک تک پاسها اهمیت دارد .بازرس باید ازاندازه و محل هر تغییر شکل یا چروکیدگی(shrinkage) سبب شده بوسیله حرارت جوشکاری آگاه باشد. بسیاری از اوقات همزمان با پیشرفت گرمای جوشکاری اندازه گیری های تصحیحی گرفته می شود تا مسائل کمتری بوجود آید.

 

 

 آزمایش بین لایه ای:

 

 برای ارزیابی کیفیت جوش هنگام پیشروی عملیات جوشکاری،بهتر است که هر لایه بصورت چشمی آزمایش شود تا از صحت آن اطمینان حاصل شود.همچنین با این کار می توان دریافت که آیا بین پاسها بخوبی تمیز شده اند یا نه؟ با این عمل می توان امکان روی دادن ناخالصی سرباره در جوش پایانی را کاهش داد.بسیاری از این گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشکاری اعمالی،آورده شده اند.

در این گونه موارد،بازرسی چشمی که در طول جوشکاری انجام می گیرد اساسا برای کنترل این است که ملزومات روش جوشکاری رعایت شده باشد.

 

 

 بعد از جوشکاری:

 

 بسیاری از افراد فکر می کنند که بازرسی چشمی درست بعد از تکمیل جوشکاری شروع می شود.به هر حال اگر همه مراحلی که قبلا شرح داده شد،قبل و حین جوشکاری رعایت شده باشد،آخرین مرحله بازرسی چشمی به راحتی تکمیل خواهد شد.از طریق این مرحله از بازرسی نسبت به مراحلی که قبلا طی شده و نتیجتا جوش رضایت بخشی را بوجود آورده اطمینان حاصل خواهد شد. بعضی از مواردی که نیاز به توجه خاصی بعد از تکمیل جوشکاری دارند عبارتند از:

 

(1) ظاهر جوش بوجود آمده

 

(2) اندازه جوش بوجود آمده

 

(3) طول جوش

 

(4) صحت ابعادی

 

(5) میزان تغییر شکل

 

(6) عملیات حرارتی بعد از جوشکاری

 

هدف اساسی از بازرسی جوش بوجود آمده در آخرین مرحله این است که از کیفیت جوش اطمینان حاصل شود. بنابراین آزمون چشمی چندین چیز مورد نیاز می باشد.بسیاری از کدها و استانداردها میزان ناپیوستگی هایی که قابل قبول هستند را شرح می دهد و بسیاری از این ناپیوستگی ها ممکن است در سطح جوش تکمیل شده بوجود آیند.

 

 

 ناپیوستگی ها:

 

بعضی از انواع ناپیوستگی هایی که در جوشها یافت می شوند عبارتند از:

 

۱- تخلخل

 

۲- ذوب ناقص

 

۳- نفوذ ناقص در درز

 

۴- بریدگی( سوختگی ) کناره جوش

 

۵- روی هم افتادگی

 

۶-ترکها

 

۷- ناخالصی های سرباره

 

۸- گرده جوش اضافی

  

در حالی که ملزومات کد امکان دارد مقادیر محدودی از بعضی از این ناپیوستگی ها را تایید نماید ولی عیوب ترک و ذوب ناقص هرگز پذیرفته نمی شود.

برای سازه هایی که تحت بار خستگی و یا سیکلی (cyclic) می باشند، خطر این ناپیوستگی های سطحی افزایش می یابد. در اینگونه شرایط،بازرسی چشمی سطوح ،پر اهمیت ترین بازرسی است که می توان انجام داد.

وجود سوختگی کناره (undercut)،رویهم افتادگی(overlap) و کنتور نامناسب سبب افزایش تنش می شود؛ بار خستگی می تواند سبب شکستهای ناگهانی شود که از این تغییر حالتهایی که بطور طبیعی روی می دهد، زیاد می شود.به همین خاطر است که بسیاری اوقات کنتور مناسب یک جوش می تواند بسیار با اهمیت تر از اندازه واقعی جوش باشد،زیرا جوشی که مقداری از اندازه واقعی کمتر باشد،بدون ناخالصی ها و نامنظمی های درشت،می تواند بسیار رضایت بخش تر از جوشی باشد که اندازه کافی ولی کنتور ضعیفی داشته باشد.

برای تعیین اینکه مطابق استاندارد بوده است ،بازرس باید کنترل کند که آیا همه جوشها طبق ملزومات طراحی از لحاظ اندازه و محل(موقعیت) صحیح می باشند یا نه؟اندازه جوش گوشه ای(Fillet) بوسیله یکی از چندین نوع سنجه های جوش برای تعیین بسیار دقیق و صحیح اندازه تعیین می شود.

در مورد جوشهای شیاری(Groove) باید از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گیری کرد.بعضی از شرایط ممکن است نیاز به ساخت سنجه های جوش خاص داشته باشند.

 

 

عملیات حرارتی بعد از جوشکاری:

 

به لحاظ اندازه،شکل، یا نوع فلز پایه ممکن است عملیات حرارتی بعد از جوش در روش جوشکاری اعمال شود.این کار فقط از طریق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمایی بین پاس یا نزدیک به دمای آن ،صورت می گیرد تا از لحاظ متالورژیکی خواص جوش بوجود آمده را کنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دمای بین پاس،ساختار بلوری را به استثناء موارد خاص تحت تاثیر قرار نمی دهد.بعضی از حالات ممکن است نیاز به عملیات تنش زدایی حرارتی داشته باشند.بطوری که قطعات جوش خورده بتدریج در یک سرعت مشخص تا محدوده تنش زدایی تقریبا °F1100 تا F °1200 (590 تا 650 درجه سانتی گراد) برای اکثر فولادهای کربنی گرما داده می شود.

بعد از نگهداری در این دما به مدت یک ساعت برای هر اینچ از ضخامت فلز پایه،قطعات جوش خورده تا دمای حدود °F600 (315 درجه سانتی گراد) در یک سرعت کنترل شده سرد می شود. بازرس در تمام این مدت مسئولیت نظارت بر انجام کار را دارد تا از صحت کار انجام شده و تطابق با ملزومات روش کار اطمینان حاصل نماید.

 


دسته بندی : جوشکاری

اندازه گيري ضخامت توسط امواج ماوراء صوت

ضخامت سنج های ماوراء صوت ( Ultrasonic ) برای اندازه گیری ضخامت مواد از یك سمت آنها ، استفاده می شوند. اولین ضخامت سنج تجاری ، از اصول كاری ردیاب های صوتی  ( Sonar ) پیروی می كرد ، كه در سال 1940 معرفی شد . وسیله های كوچك قابل حمل كه تنوع در كاربرد داشتند از 1970 متداول شدند. اخیرا پیشرفت در تكنولوژی میكروپروسسورها منجر به مرحله جدیدی از عملكرد پیچیده و كاربرد آسان این وسیله ها شده است. كار تمامی سنجه های ماوراء صوت بر پایه اندازه گیری بازه زمانی عبور پالس های فركانس صوتی از میان ماده مورد آزمایش است . فركانس یا گام این پالس های صوتی فراتر از حد شنوایی انسان است ، به طور كلی یك تا بیست میلیون سیكل در ثانیه ، در مقابل برای گوش انسان حد ، بیست هزار است . این امواج فركانس بالا توسط وسیله ای تولید و دریافت می شوند كه مبدل ماوراء صوت نامیده می شود ؛ كه انرژی الكتریكی را به لرزش های مكانیكی تبدیل می كند و بلعكس .

امواج ماوراء صوت بكار رفته در آزمایشات صنعتی به خوبی نمی توانند از میان هوا عبور كنند ؛ به همین دلیل از یك جفت واسط مثل پروپیلن گلیكول ؛ گلیسرین ، آب یا نفت استفاده می شود  كه اغلب بین مبدل و قطعه قرار می گیرد. بیشتر سنجه های ماوراء صوت از روش " ضربه - انعكاس " برای اندازه گیری استفاده می كنند . امواج صوتی تولید شده توسط مبدل ، وارد قطعه شده  و از بخش دیگر منعكس می شوند و به مبدل بازمی گردند .  سنجه ، بازه زمانی بین پالس مرجع یا اولیه را با انعكاس آن با دقت اندازه گیری می كند. به طور نمونه این بازه زمانی تنها یك میلیونیم ثانیه است. اگر سنجه با سرعت صوت در آن نمونه برنامه ریزی شده باشد ، می توان ضخامت را بوسیله روابط ساده ریاضی از روی این بازه زمانی محاسبه كرد.

t = VT/2

ضخامت قطعه = t

سرعت صوت در آن ماده = V

زمان رفت و برگشت اندازه گیری شده = T

            نكته مهم این است كه سرعت صوت در ماده مورد آزمایش یك بخش ضروری از این محاسبه است .در مواد متفاوت سرعت انتقال صوت نیز متفاوت است ، و سرعت صوت به طور قابل توجهی با دما تغییر خواهد كرد .  بنابر این ضروری است كه ابزار ماوراء صوت با توجه به سرعت صوت در ماده مورد آزمایش كالیبره شود و دقت اندازه گیری وابسته به این كالیبراسیون است .

            حقیقتا هر ماده مهندسی را می توان بدین وسیله اندازه گیری كرد . ضخامت سنج ماوراء صوت را می توان طوری تنظیم كرد كه بتوان فلزات ، پلاستیك ، سرامیك ها ، كامپوزیت ها ، اپوكسی ها و شیشه را اندازه گیری كند. همچنین نمونه های بیولوژیك و مایع را نیز میتوان اندازه گیری كرد . موادی كه برای سنجه های متداول ، مناسب نیستند شامل چوب ، كاغذ ، بتن و فوم است . اندازه گیری  آنلاین یا همزمان پلاستیك های اكسترود شده  یا فلزات نورد شده ، همچنین اندازه گیری لایه ها یا پوشش در مواد چند لایه نیز ممكن است.

             یك ضخامت سنج ماوراء صوت  عموما شامل یك مدار گیرنده و فرستنده ، كنترل كننده و زمان سنج منطقی ، مدار محاسباتی ، مدار نمایش گر و یك تامین كننده نیرو است. پالسر،  تحت كنترل یك میكروپروسسور، یك پالس محرك را به مبدل می فرستد . پالس ماوراء صوت بوسیله مبدل كه به نمونه تست متصل شده ، تولید می شود. انعكاس ها از انتها یا داخل سطح نمونه بوسیله مبدل دریافت و به سیگنال های الكتریكی تبدیل می شوند  . و یك آمپلیفایر دریافت كننده را تغذیه می كنند برای آنالیز كردن. میكرو پروسسور كنترل كننده و مدارهای زمان سنج منطقی پالس را منطبق كرده و و سیگنال های انعكاسی مناسب را برای اندازه گیری بازه زمانی انتخاب می كنند . وقتی كه انعكاس ها دریافت می شوند ، مدار زمان سنجی ، یك بازه برابر با رفت و برگشت پالس صوتی در نمونه تست را بدقت اندازه خواهد گرفت . اغلب این پروسه چندین بار تكرار شده تا یك مقدار متوسط و پایدار بدست آید.

            سپس میكروپروسسور این بازه زمانی را همراه  با سرعت صوت و داده های ذخیره شده در حافظه دستگاه بكار می برد تا ضخامت را اندازه گیری كند.  این ضخامت سپس نمایش داده شده و به طور متناوب آپدیت می شود . ضخامت خوانده شده همچنین ممكن است در حافظه بیرونی ذخیره شود یا به پرینتر انتقال پیدا كند . اغلب ضخامت سنج های ماوراء صوت یكی از چهار نوع زیر هستند : مبدل - تماسی ، خط تاخیری ؛ شناور و دوجزئی ؛ كه هركدام مزایا و معایب خود را دارند .

مبل تماسی :

ضخامت سنج هایی كه از مبدل با تماس مستقیم استفاده می كنند به طور كلی در اجرا ساده هستند و به طور گسترده ای در اندازه گیری های صنعتی بكار می روند .بازه های زمانی عبارت اند از پالس های القایی اولیه تا اولین انعكاس منهای فاكتور تصحیح كننده ای كه حساب ضخامت از سطح ابزار مبدل را دارد و لایه كوپل شده ، همچنین تاخیر الكتریكی در ابزار سنجش . به طور ضمنی مبدل تماسی بكار گرفته می شود در تماس مستقیم با قطعه مورد تست .مبدل های تماسی برای كاربرد های سنجش بجز موارد زیر توصیه می شوند .

مبدل خط تاخیری:

مبدل های خط تاخیری از یك سیلندر پلاستیك ، اپوكسی یا سیلیكا جوش خورده تشكیل شده اند و به عنوان خط تاخیری بین جزء مبدل و قطعه كار شناخته می شوند .یك دلیل عمده برای استفاده از مبدل خط تاخیری جدا كردن انعكاس ها از پالس های محرك در ماده نازك مورد اندازه گیری هست . به عنوان یك موج بر ، خط تاخیری همچنین می تواند امواج را به قطعه ای كه بسیار داغ است بفرستد تا اندازه گیری بوسیله مبدل تماسی حساس به گرما انجام شود . خط تاخیری را می توان طوری شكل داد كه به راحتی با سطوح منحنی و فضاهای محدود كوپل شود . زمان بندی انعكاس ها در كاربردهای خط تاخیری ممكن است یكی ازاین دوحالت باشد .انتهای خط تاخیری به ابتدای انعكاس دیواره پشتی یا بین انعكاس های موفق دیواره . این نوع زمان سنجی دقت اندازه گیری مواد نازك را بهبود می بخشد و یا دقت اندازه گیری بیشتر از روش تماسی برای كاربردهای ویژه است .

مبدل شناور :

مبدل های شناور یك ستون آب را برای انتقال انرژی صوتی به داخل قطعه بكار می برند . آنها را می توان بكار برد برای اندازه گیری آنلاین تولیدات متحرك ، برای اسكن و یا اندازه گیری چرخشی ، یا بهینه سازی در شعاع های تیز  و شیارها . نوع زمان سنجی مشابه نوع تاخیر خطی است .

مبدل دو جزئی  :

مبدل های دو جزئی اصولا برای اندازه گیری سطوح زبر و خشن مورد استفاده قرار می گیرند .در آنها مبدل فرستنده و گیرنده جدا از هم هستند كه هر دو روی یك خط تاخیری سوار شده اند در یك زاویه متغییر برای تمركز انرژی یك فاصله انتخاب شده در زیر سطح قطعه . همچنین دقت عمل این نوع كمتر از انواع دیگر است .  آنها فقط برای كاربردهای زبر و خشن طراحی شده اند.

نتیجه گیری : برای هر كاربرد ضخامت سنج ماوراء صوت ، انتخاب سنجه و مبدل وابسته به نوع ماده ، رنج ضخامت ، دقت مورد نیاز ، دما و هندسه و دیگر شرایط خاص است .


دسته بندی : متالورژی فیزیکی

ممانعت كننده ها Inhibitors

ممانعت كننده ها افزودنی هایی هستند كه با ایجاد تغییر و تحول بر روی سطح فلزات ، محیط و یا هر دو خوردگی را تحت كنترل در آورده ، شیوه عمل آنها ایجاد تغییرات در واكنش های آندی ، كاتدی و یا هر دو آنها است . ممانعت كننده های بسیار زیادی  با تركیبات مختلف موجود می باشند ؛ اكثر این مواد با آزمایشات تجربی پیدا شده  و اصلاح یافته اند و بسیاری از آنها با نام های تجاری عرضه می گردند و تركیب شیمیایی آنها مخفی نگه داشته می شود . به همین دلیل فرآیند حفاظت به این روش به طور كامل مشخص و روشن نیست . ممانعت كننده ها را می توان بر حسب مكانیزم و تركیب طبقه بندی نمود . با توجه به تركیب ممانعت كننده ها به دو دسته اصلی معدنی ( Inorganic) و آلی ( Organic) تقسیم می گردند . بر حسب مكانیزم عمل دو نوع مشخص بازدارنده  وجود دارد :

نوع A : كه لایه یا فیلمی محافظ روی سطح فلز تشكیل داده یا نوعی واكنش با فلز انجام می دهند ( مثلا روئین كردن )

نوع B : موادی كه قدرت خورندگی محیط را كم می كنند.

ضمنا بازدارنده های AB هم وجود دارند كه هم می توانند با فلز واكنش انجام داده و هم قدرت خورندگی محیط را كم كنند ، ولی همیشه یكی از خاصیت ها حاكم بر دیگری است. بازدارنده های نوع  A بسیار متداول بوده در حالیكه بازدارنده های نوع B كمتر متداول هستند . انواع اصلی بازدارنده ها به ترتیب زیر طبقه بندی می شوند :

نوع ІA: بازدارنده هایی كه سرعت خوردگی را كم می كنند ولی كاملا مانع آن نمی شوند .

نوع ІІA : بازدارنده هایی كه باعث به تاخیر انداختن حمله خوردگی برای مدت زیادی می شوند . به طوری كه فلز در مقابل خوردگی مصونیت موقتی پیدا می كند.

نوع ІІІA : بازدارنده های روئین كننده كه لایه های روئین بر سطح فلز تشكیل می دهند . این لایه ها غالبا اكسید یا نمك های غیر محلول فلزی هستند ، مانند فسفات و كرمات برای فولاد . اگر مقدار بازدارنده ای كه به محلول اضافه می گردد كم باشد لایه های ناپیوسته تشكیل می گردد كه ممكن است خوردگی حفره ای یا حمله تسریع شده موضعی بوجود آید.

نوع ІB : بازدارنده هایی هستند كه واكنش خوردگی را آهسته می كنند . بدون آنكه كاملا مانع آن شوند . این بازدارنده ها غالبا در ضمن عمل حفاظت مصرف می شوند . مانند هیدرازین و سولفیت سدیم .

نوع ІІB : بازدارنده هایی هستند كه در اثر تركیب با موادی كه باعث خوردگی در یك محیط مشخص می شوند  ، خوردگی را به تاخیر می اندازند.

به طور كلی بازدارنده های نوع ІA ، ІІA ، ІІB تركیبات آلی هستند و انواع ІІІA و  ІB مواد معدنی .

موارد عمده كاربرد ممانعت كننده ها مربوط به 4 محیط زیر است :

1- محلول های آبی از اسید هایی كه در فرآیند های تمیز كردن فلزات بكار می روند مثل اسید شویی

2- آب های طبیعی ، آب های تهیه شده برای سرد كردن در مقیاس صنعتی با PH طبیعی

3- محصولات اولیه و ثانویه از نفت و پالایش و حمل و نقل آن

4- خوردگی گازی و اتمسفری در محیط های محدود در حین حمل و نقل و انبار كردن و موارد مشابه

صنایعی همانند نفت كه با H2S و CO2  در ارتباط اند . در مجاورت آب و بخصوص آب شور و دیگر ناخالصی ها مشكلات ناشی از خوردگی را دو چندان می نمایند . ممانعت كننده هایی همانند نفتنیك ، آمین و دی آمین های ( RNH(CH2)n) بكار گرفته می شوند كه R یك زنجیر هیدرو كربوری و n = 2-10 است.

لازم به ذكر است كه ممانعت كننده ها از نظر فلز ، محیط خورنده ، درجه حرارت و غلظت معمولا منحصر به فرد هستند. غلظت و نوع ممانعت كننده ای كه در یك محیط خورنده بایستی استفاده شوند  با آزمایش و تجربه تعیین می گردند و اینگونه اطلاعات را معمولا از تولید كننده گان آن مواد می توان دریافت نمود .  در صورتی كه غلظت ممانعت كننده كمتر از اندازه كافی باشد ، ممكن است خوردگی تسریع شود ، مخصوصا خوردگی های موضعی مثل حفره دار شدن .

لذا در صورتی كه غلظت ممانعت كننده ها كمتر از اندازه كافی باشد ، خصارت بیشتر از موقعی خواهد بود كه ممانعت كننده اصلا بكار برده نشود . برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت كننده همواره بیش از مقدار مورد نیاز باشد و غلظت آن به طور متناوب تعیین گردد . موقعی كه دو یا چند ممانعت كننده به یك سیستم خورنده اضافه گردند ، تاثیر آنها گاهی اوقات بیشتر از تاثیر هر كدام به تنهایی است .

 اگرچه در موارد بسیاری از ممانعت كننده ها به خوبی می توان استفاده نمود ، ولی محدودیت هایی نیز برای این نوع محافظت از خوردگی وجود دارد . ممكن است اضافه كردن ممانعت كننده  به سیستم بخاطر آلوده كردن محیط عملی نباشد . به علاوه بسیاری از ممانعت كننده ها سمی بوده و كاربرد آنها محدود به محیط هایی است كه به طور مستقیم یا غیر مستقیم در تهیه مواد غذلیی یا محصولات دیگری كه مورد استفاده انسان قرار می گیرد ، نمی باشند.


دسته بندی : متالورژی فیزیکی

کتابهای مواد

کتابهای رشته متالورژی
نام كتاب: مقدمه اي بر ترمو ديناميك مواد
نويسندگان: ديويد گسگل ترجمه : دكتر علي سعيدي
انتشارات: جهاد دانشگاهي توضيحات: جلد اول
قيمت:

فهرست مطالب: مقدمه - قانون اول ترموديناميك - قانون دوم ترموديناميك - تعبير آماري آنتروپي - توابع ترموديناميكي - ظرفيت گرمائي ، آنتالپي، آنتروپي و قانون سوم ترموديناميك

نام كتاب: مقدمه اي بر ترمو ديناميك
نويسندگان: ديويد گسگل ترجمه : دكتر علي سعيدي
انتشارات: جهاد دانشگاهي توضيحات: جلد دوم
قيمت:

فهرست مطالب: تعادل فاز در سيستم تك جزئي - رفتار گازها - رفتار محلولها - انرژي آزاد - واكنشهاي گازي - واكنشهاي شامل فاز خالص كندانس و يك فاز گازي - تعادل در سيستمهاي واكنش شيميايي - الكتروشيمي

نام كتاب: كتاب جامع مهندسي و علم مواد
نويسندگان محمدي ، واعظي ترجمه :
انتشارات:انتشارات فراروي توضيحات: خلاصه دروس
قيمت:

فهرست مطالب: شيمي فيزيك مواد - ترموديناميك مواد - كريستالوگرافي - خواص فيزيكي مواد - عمليات حرارتي - استحاله فازها - دياگرامهاي تعادلي سه جزئي - خواص مكانيكي مواد 1- خواص مكانيكي مواد 2 - شكل دهي فلزات - ريخته گري - انجماد فلزات

نام كتاب: استحاله فازها در فلزات و آلياژها
نويسندگان: پورتر ، ايسترلينگ ترجمه : محمد رضا افضلي
انتشارات:مركز نشر دانشگاهي توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب: ترموديناميك و نمودارهاي فاز - پخش- فصل  مشتركهاي بلوري و ريز ساختارانجماد - تبديلهاي پخشي در جامدها - تبديلهاي غير پخشي

نام كتاب: اصول و كاربرد عمليات حرارتي فولادها
نويسندگان: دكتر محمد علي گلعذار ترجمه :
انتشارات:دانشگاه صنعتي اصفهان توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب: فازها و ساختارهاي بلوري - فازها و ساختارهاي تعادلي - مارتنزيت و بينيت - نمودارهاي زمان دما و دگرگوني - عمليات حرارتي براي تشكيل ساختارهاي تعادلي - سختي و سختي پذيري - آستنيت در فولادها - باز پخت - تغييرات ابعاد و اثرات آن - سخت كردن سطحي - فولادهاي زنگ نزن - فولادهاي ابزار - نكات عملي و كاربرديعيوب و عمليات حرارتي فولادها

نام كتاب: ترمو ديناميك مواد
نويسندگان:راگون ترجمه : مهندس جعفر خليل علافي
انتشارات: دانشگاه صنعتي سهند توضيحات: جلد اول
قيمت:
فهرست مطالب: قانون اول - قانون دوم - روابط خاص - تعادل - تعادل شيميايي - الكتروشيمي - محلولها - قانون فازها - نمودارهاي فازي - ترموديناميك آماري - زمينه قبلي
نام كتاب: تغيير شكل و مكانيك شكست مواد و آلياژهاي مهندسي
نويسندگان: هرتزبرگ ، ريچارد دبليو ترجمه : دكتر علي اكبر اكرامي
انتشارات: دانشگاه صنعتي شريف توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب: پاسخ مواد به كشش - مباني نظريه نابجايي - لغزش و دوقلويي در جامدات بلوري - مكانيسمهاي مقاوم شدن در فلزات - پاسخ جامدات بلورين به تغيير شكل در دماي زياد - پاسخ پلاستيكهاي مهندسي به تغيير شكل - شكست - اجزاي مكانيك شكست - كنترل شكست با دماي تبديل - جنبه هاي ريز ساختاري چقرمگي شكست - ترك خوردن ناشي از محيط - خستگي تحت تنش و كرنش چرخه اي - گسترش ترك خستگي - تحليل شكستهاي مهندسي

نام كتاب: آشنايي با متالورژي فيزيكي
نويسندگان: اونر ترجمه : عبدالوحيد فتي ، محمد عرفانيان
انتشارات: مركز نشر دانشگاهي توضيحات:
قيمت:
فهرست مطالب: ابزار كار در متالورژي - ساختار فلز و تبلور - تغيير شكل مومسان - تابكاري و كار گرم - تشگيل آلياژها - نمودارهاي فازي - نمودار تعادلي آهن،آهن كاربيد - عمليات گرمايي فولاد - فولادهاي آلياژي - فولادهاي ابزار - چدن - فلزها و آلياژهاي غير آهني - فلزها در دماهاي بالا و پايين - سايش فلزها - خوردگي فلزها - متالورژي پودر - تحليل شكست
نام كتاب: شكل دادن فلزات (متالورژي و مكانيك)
نويسندگان: ويليام هاسفورد ، رابرت كدل ترجمه : مهندس محمد رضا افضلي
انتشارات: دانشگاه صنعتي شريف توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب: تنش و كرنش - مومساني ماكروسكوپي و معيارهاي تسليم - كار سختي - ناپايداري مومسان - آهنگ كرنش و دما - كار ايدئال يا انرژي يكنواخت - تحليل قاچي،تراز نيرو - تحليل كران بالايي - نظريه ميدان خط لغزش - شكل هندسي منطقه تغيير شكل - شكلپذيري - خمكاري - ناهمسانگردي خواص مومسان - كاسگري ، باز كشش و اتو كاري - حدود شكل دادن - قالبزنيهاي ورق و آزمونها - خواص ورق فلزي

نام كتاب: حرارت و حركت در مواد
نويسندگان: سيد خطيب الاسلام صدر نژاد ترجمه :
انتشارات:مركز چاپ و انتشارات توضيحات:
قيمت:
فهرست مطالب: رابطه خواص با ساختار - قانون اول ترمو ديناميك - قوانين دوم و سوم ترموديناميك - تعادل - جداول ترموديناميكي
نام كتاب: اصول متلورژي فيزيكي
نويسندگان: ريد-هيل ، رضا عباسچيان ترجمه : صالحي ، عبداه پور ، حسيني نسب
انتشارات: دانشگاه علم و صنعت ايران توضيحات: ويرايش سوم ، جلد اول
قيمت:

فهرست مطالب: ساختار فلزات - روشهاي تحليل - پيوندهاي بلوري - مقدمه اي بر نابجايي ها - نابجايي ها و تغيير شكل پلاستيك - مفاهيم اوليه مرزدانه ها - جاهاي خالي - آنيل كردن - محلول هاي جامد - نمودارهاي فازي (1)- نمودارهاي فازي (2) - نفوذ در محلولهاي جامد جانشيني - نفوذ بين نشيني - انجماد فلزات

نام كتاب: متالورژي مكانيكي
نويسندگان: جورج اي ديتر ترجمه : شهره شهيدي
انتشارات: مركز نشر دانشگاهي توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب:مقدمه - روابط تنش و كرنش در رفتار كشسان - مقدمات نظريه مومساني - تغيير شكل مومسان تك بلورها - نظريه نابجايي ها - مكانيزمهاي استحكام دهي - شكست - رفتار مكانيكي مواد پليمر - آزمايش كشش - آزمايش پيچش - آزمايش سختي - خستگي فلزات - خرش و گسيختگي ناشي از تنش - شكست ترد و آزمايش ضربه - اصول فلزكاري - آهنگري - نورد فلزات - فشار كاري - كشيدن مفتول ، سيم و لوله - شكل دادن ورق فلزي - ماشينكاري فلزات - مكانيك شكست

نام كتاب: مسائل ترموديناميك مهندسي مواد
نويسندگان: يوز باشي زاده - واعظي - محمدي ترجمه :
انتشارات:فراروي توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب: مسائل قانون اول ترموديناميك - مسائل قانون دوم ترموديناميك - مسائل آنتروپي و احتمالات - مسائل توابع ترموديناميكي - مسائل آنتالپي و آنتروپي استاندارد - مسائل تعادل فازي در سيستمهاي يك جزئي -  مسائل گازها - مسائل محلولها - مسائل نمودارهاي انرژي آزاد مسائل واكنشهاي گازي - مسائل واكنشهاي گازي غير ممكن و نمودار الينگهام - مسائل واكنشهاي تعادلي و محلولها - مسائل الكتروشيمي

نام كتاب: ترموديناميك مواد
نويسندگان: دكتر محمد ابراهيم ابراهيمي ترجمه :
انتشارات:مولف توضيحات:
قيمت:

فهرست مطالب: مروري بر قوانين ترموديناميك و توابع ترموديناميكي - تعادل فاز در سيستمهاي تك جزئي - تعادل فاز در سيستمهاي تك جزئي - واكنشهاي شامل فاز كندانس و يك فاز گازي - ترموديناميك محلولها - نمودار انرژي آزاد - انواع حالتهاي استاندارد

نام كتاب: متالورژي كاربردي چدنها (1)
نويسندگان: مرعش مرعشي ترجمه :
انتشارات: شركت نورد و توليد قطعات فولادي توضيحات: خاكستري - آلاژي - ضد سايش
قيمت:
فهرست مطالب: ذوب چدن خاكستري - انجماد چدن خاكستري - چدنهاي آلياژي - عمليات حرارتي چدن خاكستري - خواص ويژه چدن خاكستري غير آلاژي - چدنهاي ضد سايش - خواص مكانيكي ، فيزيكي و الكتريكي چدن خاكستري - تضمين كيفيت در چدن خاكستري
نام كتاب: متالورژي كاربردي چدنها (2)
نويسندگان: مرعش مرعشي ترجمه :
انتشارات: شركت نورد و توليد قطعات فولادي توضيحات: نشكن - چكش خوار - فشرده
قيمت:

فهرست مطالب: ذوب چدن نشكن در كوره القايي بدون هسته - روشهاي كروي سازي - چدن نشكن آلياژي - كاربرد قطعات چدن نشكن در صنعت - كاربرد خواص چدن نشكن در طراحي - عمليات كنترل كيفيت در كارخانه ريخته گري چدن نشكن - چدنهاي ماليبل - عمليات حرارتي چدن ماليبل - چدن با گرافيت فشرده

نام كتاب: فولادها
نويسندگان: پروفسور هاني كامب ترجمه : شاخه مهندسي متالورژي جهاد دانشگاهي دانشكده فني دانشگاه تهران
انتشارات: جهاد دانشگاهي توضيحات: ميكرو ساختار و خواص
قيمت:

فهرست مطالب: آهن و محلولهاي جامد بين نشيني - مقاوم كردن آهن و آلياژهاي آن - نمودار تعادلي آهن كربن - مناطق فازي فريت و آستنيت و اثرات عناصر آلياژي - تشكيل مارتنزيت - واكنش بينيت - عمليات حرارتي فولادها ، قابليت سختي پذيري - بازگشت مارتنزيت - عمليات ترمو مكانيكي فولادها - تردي و شكست فولادها - فولادهاي آستنيتي

نام كتاب: فولاد سازي
نويسندگان: جكسون - هابارد ترجمه و تدوين : مهندس محمود فرازپي
انتشارات: جهاد دانشگاهي توضيحات:
قيمت:
فهرست مطالب: كوره القايي - كوره قوس الكتريك - فولادهاي پر آلياژ - گازها در فولاد - سرباره ها و مواد نسوز - پاتيل ها - روشهاي كنترل فرآيند - كنترل كيفيت فولاد سازي در ريخته گري (1)- كنترل كيفيت فولاد سازي در ريخته گري (2) 
نام كتاب: فولاد شناسي
نويسندگان: محمد جعفر هاديان فرد ترجمه :
انتشارات: نويد شيراز توضيحات:
قيمت:
فهرست مطالب: فولادها و جايگاه آنها - آهن و فولاد - عمليات حرارتي در فولادها - توليد آهن و فولاد - عوامل مهم در انتخاب مواد - تقسيمات فولادها - استانداردهاي رايج فولادها در دنيا
نام كتاب: كتاب مواد
نويسندگان: مهندسين مصاحبي ، ستار ترجمه :
انتشارات: اركان اصفهان  
قيمت:
توضيحات: چكيده اي از دوازده درس تخصصي مهندسي مواد همراه با حل تشريحي آزمونهاي كارشناسي ارشد برگزار شده
نام كتاب: اصول شكل دادن فلزات
نويسندگان: محمد باقر ليمويي ترجمه :
انتشارات: دانش پژوهان فردا توضيحات: كتاب جهش همرا با تست
قيمت:
فهرست مطالب:  مباني شكل دادن فلزات - كشش - اكستروژن - نورد - آهنگري - تئوري خطوط لغزش و آناليز حد بالايي
نام كتاب: خواص فيزيكي مواد
نويسندگان:مالك نادري ، معصومه حقي ترجمه :
انتشارات:دانش پژوهان فردا توضيحات: كتاب جهش همراه با تست
قيمت:
فهرست مطالب:ساختار بلوري جامدات - نفوذ - نمودارهاي تعادلي - نمودارهاي تعادلي آهن ، كربن - نمودارهاي سه تايي
نام كتاب: انگليسي براي دانشجويان رشته مهندسي مواد
نويسندگان: دكتر محمد فلاحي مقيمي ترجمه :
انتشارات: سمت توضيحات:
قيمت:

دسته بندی : كتابهاي مواد

خصوصيات و روش عمليات حرارتي و تركيب شيميايي فولاد 1015

تركيب شيميايي 1016
AI SI و UNS : 13% تا 18% كربن ، 60% تا 90% منگنز ، حداكثر 40% فسفر حداكثر 50% گوگرد .
خصوصيات :
به دليل ميزان كربن بالا ، بهترين فرم‌پذيري را دارد . نسبت به فولادهاي كربني ، كاربرد آن در قطعاتي كه به كربن‌دهي نياز دارند ، كمتر است قابليت زرد جوشكاري و آهنگري آن بالا است . بنابراين شكل‌پذيري خوبي دارد . قابليت ماشين كاري آن نسبت به فولادهاي 1100 و 1200 نسبتاً ضعيف است .
روش‌هاي عمليات حرارتي
يكنواخت سازي ـ آنيل ، سخت گرداني سطحي.

 


دسته بندی :

خصوصيات و روش عمليات حرارتي و تركيب شيميايي فولاد 1017

تركيب شيميايي 1017
AI SI و UNS : 15% تا 20% كربن ، 30% تا 60% منگنز ، حداكثر 40% فسفر حداكثر 50% گوگرد .
خصوصيات :
قابليت آهنگري آن بسيار خوب است بنابراين قابليت شكل‌دهي سرد اين فولاد خوب است. همچنين قابليت جوشكاري آن عالي است . با افزايش ميزان كربن ، استحكام قطعه زياد مي‌شود اما شكل دهي سرد آن كم مي‌شود . قابليت ماشين كاري آن در مقايسه با فولادهاي 1100 و 1200 نسبتاً ضعيف است .
روش‌هاي عمليات حرارتي
يكنواخت سازي ـ آنيل ، سخت گرداني .

 
دسته بندی :

کوره های ذوب

 

 

کوره های القایی
به طور کلی قسمت های مختلف کوره های القائی عبارتند از :
الف- بوته :
حاوی اسکلت فلزی کوره ، کویل ، جداره نسوز – هسته ترانسفورمر، بوغها(yokes)پلات فرم (سکو)
ب- تاسیسات الکتریکی
شامل دژنکتور،سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس ، خازن ها ، چوکها، کلید های کولرها ،مکنده ها و تابلو های کنترل.
پ- تاسیسات خنک کن:
تاسیسات الکتریکی کوره القائی مثل ترانسفورماتور چوک ، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی می تواند ب فن ، ارکاندیشن یا کولر گازی صورت گیرد .


کوره های القایی
به طور کلی قسمت های مختلف کوره های القائی عبارتند از :
الف- بوته :
حاوی اسکلت فلزی کوره ، کویل ، جداره نسوز – هسته ترانسفورمر، بوغها(yokes)پلات فرم (سکو)
ب- تاسیسات الکتریکی
شامل دژنکتور،سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس ، خازن ها ، چوکها، کلید های کولرها ،مکنده ها و تابلو های کنترل.
پ- تاسیسات خنک کن:
تاسیسات الکتریکی کوره القائی مثل ترانسفورماتور چوک ، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی می تواند ب فن ، ارکاندیشن یا کولر گازی صورت گیرد .
کویل و بدنه کوره در کوره های بوته ای و کوپل ، پوسته ی اینداکتور ، پوسته خنک کن و گلوئی کوره در کوره های کانال دار نیز باید خنک شوند این قسمت ها عموما با آب خنک می گردند(برخی از کوره های کوچک کانال دار بگونه ای طراحی می شوند که تمام قسمت های فوق الذکر یا قسمتی از آن با هوا خنک می شود ) و تاسیسات مخصوصی شامل مبدل های حرارتی ، پمپ ،برج خنک کن و غیره را دارا می باشد و معمولا مقصود از تاسیسات خنک کن همین قسمت می باشد .
ت- تاسیسات حرکت بوته
برای کوره های بزرگ هیدرولیکی و برای کوره های کوچک مکانیکی یا هیدرولیکی است و شامل جک های هیدرولیک ، پمپ هیدرولیک، مخزن روغن ، شیر ها ، فیلتر ها ، دیگر تاسیسات هیدرولیک و میز فرمان هیدرولیک یا سیستم های چرخ دنده ای دستی یا چرخ دنده ای موتوردار.
ث- محل استقرار کوره
شامل اتاق محل استقرار بوته (furnace pit) ، فونداسیون ، چاله ی تخلیه ی اضطراری ،محل استقرار تاسیسات الکتریکی ، هیدرولیکی و خنک کن و محل استقرار تابلو های مدار فرمان ، تابلوی کنترل مدار آب و میز فرمان هیدرولیک می باشد .
ج- تاسیسات تهویه
تاسیسات دوده و غبار گیر، بخصوص در کوره های بوته ای بزرگ را نیز می توان از تاسیسات مهم کوره بحساب آورد .
هر کدام از شش قسمت فوق مسائل و برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص دارد که این برنامه بسته به نوع کوره (کانال دار ، بوته ای )ظرفیت بوته ، فرکانس کوره (خط ، متوسط ، بالا )، سیستم خنک کن کور سیستم حرکت بوته و نوع جداره نسوز تفاوت هایی داشته اما در اصول همسانی زیاد وجود دارد .
به طور کلی مسائل مربوط به کوره های القائی بوته ای و کانال دار از جمله عوامل موثر در کار کوره ، چگونگی کنترل خوردگی و سایش و ... با یکدیگر تفاوت هایی دارند لذا بهتر است دراین بررسی هر کدام به صورت جداگانه ای مورد مطالعه قرار گیرند .
کوره های القایی بدون هسته
عوامل موثر در کار کوره
مهمترین عوامل موثر در بالا بردن راندمان کاری کوره عبارت است از : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره ، شارژ مناسب ، اپراتوری صحیح ، وضعیت جداره نسوز .
الف : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره
کوره های القایی بسته به نوع آن ( کانال دار ، بدون هسته ) ، ظرفیت آن ، مقدار فرکانس ، نوع سیستم خنک کن ، سیستم حرکت بوته و نوع جداره ی نسوز برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص به خود دارد و باید به دقت اجرا شود اصول و خطوط کلی تعمیر و نگهداری کوره های القایی در قسمت های بعدی خواهد آمد
ب: شارژ مناسب
کوره های بدون هسته ذوب القائی با فرکانس پایین تر از 250 هرتز تمام ذوب خود را تخلیه نمی کنند تا زمان شارژ بعدی کوتاه تر شود . بعلت وجود ذوب در این کوره های مواد شارژ باید عاری از روغن و رطوبت باشد در غیر این صورت خطر پاشش ذوب و قطعات شارژ جامد به بیرون ار کوره وجود دارد ضمنا وجود روغن و دیگر مواد آلی باعث ایجاد دود در کارگاه می شود . سرد بودن سرباره نسبت به ذوب در کوره های القائی ضمن اینکه این کوره ها را در امر احیای مواد اکسیدی ناتوان می کند باعث می شود این کوره ها نتوانند مقدار زیاد مواد اکسیدی ، خاک و سرباره را تحمل کنند و وجود مقادیر زیاد مواد غیر فلزی غیر آلی باعث ایجاد پل بالای ذوب بالای ذوب بخصوص هنگام سرد بودن ذوب می شود که خود می تواند مشکلاتی را در کار کوره ایجاد کند
ابعاد نامناسب شارژ نیز می تواند هم مستقیما به جداره صدمه بزند و هم در ایجاد پل روی ذوب کمک نماید
پ- اپراتوری صحیح
چرخش و تلاطم ذوب در کوره های القائی بدون هسته به خصوص با فرکانس های پایین تر باعث می شود تهیه ذوب با آنالیز معین و همگن و درجه حرارت مشخص و یکنواخت ، ساده تر شود .
با این حال برای بالا رفتن راندمان و سلامت کوره اصولی را در کار با کوره باید رعایت کرد انتخاب شارژ مناسب ، دمای صحیح ذوب در مراحل مختلف، فرآیند تهیه ذوب ، شارژ کوره به روش صحیح ، اضافه کردن مواد آلیاژی و دیگر مواد افزودنی در زمان های صحیح و مقادیر معین ، توجه به تابلو های مدار فرمان وابزار و وسائل هشدار دهنده و توجه به مسائل ایمنی از جمله وظائفی است که اپراتور کوره ( کوره دار ) هنگام کار با کوره باید رعایت کند ، اپراتوری کوره با توجه به نوع کوره ظرفیت آن ، نوع ذوب تهیه شده، نوع شارژ مواد جامد و پارامتر های دیگر تفاوت می کند .
برنامه تعمیر و نگهداری کوره ، انتخاب شارژ مناسب و اپراتوری صحیح از جمله دستور العمل هایی است که معمولا فروشنده یا سازنده کوره همراه کوره ارسال می کند و می بایست جهت سلامت و بالا بودن راندمان کوره به آن ها عمل کند .
ت:وضعیت جداره نسوز:
جداره کوره های القائی می تواند در اثر سایش مکانیکی به وسیله ذوب و شارژ جامد خوردگی شیمیایی به وسیله سرباره ، ذوب و آتمسفر کوره ، شوک های مکانیکی و حرارتی ، کندگی و انهدام در اثر برخورد و تصادم با شارژ جامد شیوه شارژ نامناسب و غیر متناسب بودن ابعاد و کیفیت شارژ ، درجه حرارت بیش از اندازه بالای ذوب آسیب دیده یا نازک گردد .(نصب و پخت ناصحیح جداره و هر گونه انفجار به هر دلیلی داخل کوره نیز می تواند باعث انهدام یا آسیب به جداره نسوز شود .
و یا در اثر رسوب مواد غیر فلزی غیر آلی بر جداره ضخیم گردد که هر دو مورد برای کوره مضر می باشد . مورد اول ( نازک شدن جداره ) گر چه در مرحله اول باعث بالا رفتن توان گرمایی کوره می شود ولی در مجموع عمر جداره را پایین آورده و گاهی باعث توقف های اضافی می گردد مورد دوم ( ضخیم شدن جداره ) باعث پایین آمدن راندمان کاری کوره شده و گاهی در شارژ کردن نیز اخلال ایجاد می کند . برای شناخت علل ضخیم شدن جداره و نازک شدن جداره بر اثر فعل و انفعال شیمیایی باید ترمومتالورژی ذوب ، سرباره ، آتمسفر کوره و آستر نسوز را شناخت به عنوان مثال وجود اکسید های قلیایی در ذوب آلومینیم در کوره هایی با جداره آلومینایی باعث اکسید شدن آلومینیم مذاب و تشکیل آلومینا و رسوب آن بر جداره و نتیجتا ضخیم شدن جداره می گردد در صورتی که وجود اکسید های قلیایی در کوره های با جداره سلیسی باعث خوردگی شدید آستر نسوز می گردد .
کنترل خوردگی و سایش
جداره کوره های بوته ای بسته ای به شرایط کاری ، نوع جداره از نظر شیمیایی و فیزیکی ، نحوه نصب ، رطوبت گیری و پخت آستر ، نوع و کیفیت شارژ جامد و نحوه شارژ می تواند هنگام کار ضخیم گردد یا اینکه در اثر سایش ، فرسایش خوردگی شیمیایی نارک گردد نازک شدن به مفهوم نزدیک شدن ذوب به کویل و ضخیم شدن به معنای دور شدن ذوب از کویل می باشد . با نازک شدن جداره و نزدیک شدن ذوب به کویل فوران مغناطیسی جذب شده توسط کویل افزایش پیدا کرده نتیجتا آمپری که توسط کویل کشیده می شود افزایش پیدا می کند بنابراین اگر مقدار آمپری که توسط کویل در یک ولتاژ معین کشیده می شود با یک حجم ذوب معین( درجه حرارت ذوب تاثیر جزئی نیز بر آمپر کشیده شده دارد به هر حال دقیق تر است که درجه حرارت هم تقریبا جهت مقایسه یکسان باشد در کوره هایی که فرکانس متغییر است مقایسه باید در یک فرکانس مشخص صورت گیرد .) در حالت جداره ی نو با حالت جداره خورده شده مقایسه گردد افزایش آمپر مشاهده خواهد شد . با اضافه شدن مقدار آمپر کشیده شده که بیانگر جذب بیشتر فوران مغناطیسی توسط ذوب است خاصیت سلفی (inductive)مدار بیشتر می شود و در نتیجه ضریب توان cos آلفا از یک به سمت خاصیت سلفی منحرف می شود و برای یک کردن ضریب توان نیاز به مقدار خازن بیشتری در مدار می باشد .بنابراین بهترین راه کنترل خوردگی جداره زمانی که ذوب داخل کوره می باشد مشاهده مقدار جریان الکتریکی کشیده شده توسط کویل ، ضریب توان و مقدار خازن های داخل مدار و مقایسه ی آن ها با حالت جداره نو می باشد . عکس مطالب فوق در هنگامی است که جداره ضخیم گردد بدین معنا که با ضخیم شدن جداره ذوب از کویل دور شده و در نتیجه حجم فوران مغناطیسی جذب شده توسط ذوب کاهش می یابد و بالتبع جریان کشیده شده توسط کویل کم می شود و نتیجتا مدار خازنی capacitive می شود و ضریب توان از یک به سمت خازنی منحرف می گردد و برای یک کردن cosآلفا نیاز است مقداری خازن از مدار خارج شود بنابراین با کنترل مداوم آمپر کشیده شده توسط کویل ضریب توان cosآلفا و مقدار خازن در مدار برای تصحیح ضریب توان و مقایسه آن با حالت جداره نو می توان دریافت که جداره نازک شده است و یا ضخیم ،مقادیر الکتریکی فوق را می توان در رابطه زیر خلاصه کرد :
مقاومت حمام مذاب (اهم ) ضرب در توان کوره (وات ) برابر است ولتاژ کوره (ولت )
مقاومت حمام زمانی که از مذاب پر است و درجه حرارت ذوب نزدیک به درجه حرارت استفاده می باشد و ولتاژ کوره در یکی از ولتاژ های بالا قرار دارد اندازه گیری می شود این اندازه گیری به طور مداوم از زمانی که کوره نو کوبی شده است انجام می شود کاهش مقاومت حمام به معنای نازک شدن جداره و نزدیک شدن ذوب به کویل ایست و افزایش مقاومت حمام به مفهوم ضخیم شدن جداره و دور شدن ذوب از کویل می باشد معمولا اگر مقاومت حمام 20 درصد کاهش یافت به مفهوم این است که جداره نسوز نیاز به تعمیر دارد
این نکته را باید یاد آور ساخت که با نازک یا ضخیم شدن جداره بالانس فاز کوره هم غیر متعادل شده و در نتیجه مقدار خازن در مدار برای متعادل کردن فاز ها نیز تغییر می کند منتها جهت کنترل خوردگی یا ضخیم شدن جداره نیاز چندانی به کنترل بالانس فاز نمی باشد از طرفی با خورده شدن جداره یا ضخیم شدن آن مقدار حرارت منتقل شده به کویل تغییر یافته و در نتیجه گرمای آب عبوری از داخل کویل تفاوت می کند و اختلاف دمای آب ورودی با آب خروجی تغییر می کند . با نزدیک شدن ذوب به کویل ، اختلاف دمای ورودی و خروجی افزایش و با دور شدن ذوب از کویل اختلاف دمای ورودی و خروجی کاهش می باید از آن جا که بر افزایش و کاهش دمای آب عوامل مهم دیگری نیز موثر هستند این پارامتر به تنهایی نمی تواند معیار سنجش قرار گیرد و در جوار پارامتر های الکتریکی فوق الاشاره می توان از آن بهره گرفت در برخی از کارخانجات این مفهوم اشتباه به وجود آمده است که نزدیک شدن ذوب به کویل را اهم متر کوره نشان می دهد ، در صورتی که اهم متر مقاومت الکتریکی جداره را تعیین می نماید و جداره ی سالم حتی با ضخامتی معادل کمتر از 6/1 ضخامتی اصلی دارای مقاومت الکتریکی به اندازه کافی بالائی است که اهم متر نتواند تشخیص بدهد اگر جداره خیس باشد یا در اثر نفوذ ذوب به جداره اتصال کوتاه به وجود آمده باشد اهم تر وضعیت را نشان می دهد زمانی که اهم متر اعلام خطر می نماید ( در بعضی کوره ها اهم متر مقاومت الکترکی تمامی قسمت های تاسیسات الکتریکی کوره و بوته را همزمان کنترل می کند . در این حالت باید اول مشخص گردد که اتصال کوتاه در بوته است یا تاسیسات الکتریکی و بعد تصمیمات لازم اتخاذ گردد . ) چه از خیس شدن جداره و چه از اتصال کورته باشد باید بلافاصله کوره تخلیه گردد و در جهت رفع عیب تلاش شود . یاد آوری این نکته ضروری است که در زمان پخت جداره مقاومت الکتریکی جداره به خاطر وجود مختصری رطوبت در جداره ، پایین است که این مرد غیر از موارد یاد شده در فوق می باشد ، بنابراین مشخص است که اهم متر خوردگی جداره را نشان نخواهد داد وهنگامی که اهم متر مشخص می کند مقاومت الکتریکی جداره پایین آمده به مفهوم اعلان خطر است و باید ذوب کوره بلافاصله تخلیه گردد . پس مقاومت الکتریکی جداره جهت کنترل سلامت جداره باید مرتب و مداوم بازرسی گردد ولی جهت کنترل نازک یا ضخیم شدن جداره در هنگام پر بودن کوره از ذوب باید ذوب کوره بلافاصله تخلیه گردد پس مقاومت الکتریکی جداره جهت کنترل نازک یا ضخیم شدن جداره در هنگام پر بودن کوره از ذوب باید از ضریب توان cos آلفا مدار ، آمپر کشیده شده توسط کویل و مقدار خازن تصحیح cosآلفا بهره جست ،مشخص است در صورتی که خوردگی جداره موضعی باشد یا در ناحیه ای خوردگی و در ناحیه ای دیگر افزایش ضخامت جداره داشت ، چرا که خوردگی موضعی کوچک گر چه می تواند خطر آفرین باشد اما تاثیر چندانی بر آمپر کشیده شده توسط کویل ندارد و در صورتی که خوردگی در یک ناحیه با ضخیم شدن در ناحیه ی دیگر توام باشد بعلت خنثی کردن اثر یکدیگر باعث گمراهی کنترل کننده خواهد شد . بنابراین جهت کنترل دقیق تر وضعیت جداره از روش های دیگری هم استفاده کرد . در کوره های با فرکانس بالاتر از 250 هرتز چون ذوب کوره پس از آماده شدن کاملا تخلیه می گرد ، می توان از مشاهده مستقیم نیز استفاده کرد و خوردگی های موضعی را تشخیص داد . درکوره های با فرکانس خط و فرکانس سه برابر (150 یا 180 هرتز) چون ذوب کروه کاملا تخلیه نمی گردد ، مشاهده تمام کوره امکان ندارد اما قسمت های فوقانی را می توان مشاهده کرد تا اینجا باید خاطر نشان ساخت که کنترل مقادیر الکتریکی


دسته بندی :

كتاب متالورژي جوش از سري كتابهاي METAL BLUE BOOK

كتاب متالورژي جوش از سري كتابهاي METAL BLUE BOOK

Click here to download

این کتاب با فرمتPDF تهیه شده و با نرم افزار WINRAR فشرده شده است در صورت نیاز نرم افزارهای مربوطه را نصب کنید.


دسته بندی :

مقاله ای جالب وجامع درباره انواع خطرات جوشکاری

مقاله ای جالب وجامع درباره انواع خطرات جوشکاری

Click here to download

این مطلب با فرمتPDF تهیه شده است در صورت نیاز نرم افزار مربوطه را نصب کنید.


دسته بندی :

مقاله مواد

در این مقاله میتوانید اطلاعات نسبتا کاملی درباره انواع مواد و آلیاژهائی  که از آنها جهت ساخت ابزارهای برشی استفاده میشود را به دست آورید.

Click here to download


دسته بندی :

فولاد

مقدمه:

فولادها گروهي از آلياژهاي آهن- كربن وعناصر ديگرند كه بيشترين كاربرد را در صنعت دارند. يكي از مهمترين دلايلي كه فولادها كاربرد زيادي در صنعت دارند اين است كه مي توان به وسيله روشهاي مختلف عملياتهاي حرارتي طيف وسيعي از خواص گوناگون را در فولادها به وجود  آورد.

به عنوان مثال اگر فولادي با 8/0 درصد كربن را به مدت 24 ساعت در 1000 درجه سانتي گراد حرارت دهيم و سپس به آهستگي در طول 24ساعت آن را به دماي 25 درجه سانتيگراد برسانيم وسرد كنيم آنگاه فولاد يادشده داراي استحكام تسليم 448 مگا پاسكال خواهد بود. حال اگر همان فولاد را يك ساعت در دماي 1000 درجه سانتيگراد حرارت دهيم و سپس خيلي سريع آن را به وسيله آب تا دماي 25 درجه سانتي گراد سرد کنیم آنگاه استحكام تسليم فولاد ياد شده تا 2070 مگا پاسكال افزايش يافته و انعطاف پذيري تا 1درصد كاهش مي يابد.

پس مي توان به اين نتيجه رسيد كه كاربرد وسيع فولادها ناشي از خواص كاملأ متنوع آنهاست كه به كمك تغيير درصد كربن ودرصد عناصر آلياژي ويا تغيير نوع عمليات حرارتي امكان پذير است.

از آنجايي كه تمام روشهاي عمليات حرارتي فولادها براساس نمودار تعادلي آهن- كربن انجام مي شود پس سعي در يادگيري اين نمودار اجتناب ناپذير است.

 

 

برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید این مقاله را که با فرمت power point تهیه شده دانلود کنید.

Click here to download

 


دسته بندی :

مقدمه ای بر دیر گداز ها

در این مقاله مقدمه ای بر دیرگداز ها و پارامتر های یک دیر گداز می  پردازیم مواد دیر گداز:
به موادی گفته می شود که نقطه خمیری شدن آن ها بالاتر از 1520 درجه سانتیگراد می باشد .
تمام مواد تشکیل دهنده شیشه ها و سرامیک ها مواد اکسیدی می باشند .
نقطه خمیری شدن :
برای تعیین نقطه خمیری شدن از مخروط زگر Seger یا مخروط اورتون Orton استفاده می کنند به این صورت که ابتدا مخروط تهیه شده را در کوره مورد نظر قرار داده و شروع به حرارت دادن می کنیم تا هنگامی که مخروط از کمر خم شود و در اصطلاح شکسته شود این دما را نقطه خمیره گویند که اگر بیش از 1520 درجه باشد به آن دیر گداز اطلاق می شود .
مواد اولیه تشکیل دهنده دیر گداز ها :
این مواد اولیه عبارتند از :
Object-1
پارامتر های مهم یک دیر گداز و نحوه اندازه گیری آن ها :
1- تعیین نقطه خمیری و درجه دیر گدازی
2- پایداری در برابر سرباره
3- استحکام در برابر شوک حرارتی
4- مقاومت در برابر فشار
که در دماهای R.T (Room Temperature) و H.T ( High Temperature)
5- پایداری حجمی در عملیات حرارتی بعدی
6- میزان انبساط حرارتی
7- میزان انتقال هدایت حرارتی و گرمایی
8- میزان تخلخل و دانسیته و قابلیت نفوذ در مقابل گاز ها
9- مقاومت در مقابل ضربه
10- خزش

1) تعیین نقطه خمیری و درجه دیر گدازی
این پارامتر که به وسیله دو مخروط به نام های زگر و اورتون سنجیده می شود بدین صورت است که مخروط دیر گداز را در کوره های عملیات حرارتی گذاشته و تا دمای مورد نیاز که معمولا 1520 درجه سانتی گراد است حرارت می دهند تاهنگامی که دیر گداز به نقطه خمیری خود رسیده و از کمر خم شود سپس زمان صرف شده در این عملیات را حساب کرده و رنج پایداری دیر گداز را به دست می آورند .
2- پایداری در برابر سرباره
ابتدا یک قطعه دیر گداز را سوراخ کرده و حفره هایی را در داخل آن ایجاد می کنیم سپس سرباره را که از قبل به صورت ذوب تهیه نموده ایم در داخل حفره های دیر گداز می ریزیم و در داخل کوره قرار می دهیم و پس از گذشت مدت زمان معین بیرون می آوریم اگر سرباره با دیر گداز میل ترکیب شیمیایی داشته باشد وارد جسم دیر گداز میشود سپس قطعه دیرگداز را برش عرض داده و مورد متالوگرافی و بررسی قرار می دهیم . اگر میل ترکیبی دیر گداز با سرباره زیاد نباشد پایداری سرباره زیاد است در غیر این صورت به نسبت میل ترکیبی رنج دیر گداز را تعیین می کند .
3- استحکام در مقابل شوک حرارتی
برای تعیین درجه شوک پذیری ابتدا قطعه دیر گداز مورد نظر را تا دمای کاربردی به مدت زمان معیینی حرارت داده و سپس به طور ناگهانی و با سرعت زیاد آن را سرد می کنیم . باید توجه داشت که این کار را 30 مرتبه و بدون وقفه انجام داد . اگر دیر گداز بعد از 30 مرتبه ترک برداشته و یا خرد شود رنج شوک پذیری آن کم اما در غیر این صورت دیر گداز در مقابل شوک حرارتی مقاوم است .
عوامل موثر در شوک پذیری :
1- ضریب انبساط حرارتی
2- قابلیت هدایت حرارتی
3- خاصیت آن ایزوتروپی(Anisotropy)
4-فاز های تشکیل دهنده دیر گداز
5- تغییرات فازی طی فرآیند گرمادهی
6- تخلخل و دانسیته
1- ضریب انبساط حرارتی :
میزان تغییرات حجمی که جسم در مقابل حرارت از خود نشان می دهد که هر چه این ضریب پایین تر باشد پایداری این جسم بیشتر است .
نکته : شوک حرارتی تنش هایی است که بین دمای درون قطعه و دمای بیرون ایجاد می شود .
2- قابلیت هدایت حرارتی :
که اگر قابلیت هدایت حرارتی بالا باشد پایداری در مقابل حرارتی بیشتر است .
3- خاصیت آن ایزوتروپی
این خاصیت به این معنا است که خواص در جهات مختلف متفاوت است و هر چه این خواص ایزوتروپ تر باشد دیر گداز مقاومت تر است .
4- فاز های تشکیل دهنده دیر گداز ها :
اگر فاز های یک دیر گداز یکی باشد یعنی آن دیر گداز فقط از یک فاز تشکیل شده باشد استحکام دیر گداز در مقابل شوک حرارتی بیشتر است و هر چه تعداد فاز ها بیشتر باشد ناپایداری دیر گداز نیز بیشتر است .
5- تغییرات فازی طی فرآیند گرمادهی :
تغییرات فازی که بر اثر تغییر درجه حرارت به وجود می آید باعث ایجاد فاز های مایع در درجه حرارت های پایین می شود .
6- تخلخل و دانسیته :
تخلخل و ضریب تراکم در یک دیر گداز هر چه بیشتر باشد مقاومت آن دیر گداز در برابر شوک حرارتی بیشتر است و هر چه دانسیته کمتر باشد پایداری دیر گداز بالا تر است .
7- الاستیک ( ضریب کشسانی ) :
هر چه الاستیسیته یک دیر گداز بیشتر باشد پایداری آن در مقابل شوک حرارتی بیشتر است .


دسته بندی :

عملیلات کیفی مذاب آلومینیم

عملیات کیفی مذاب آلومینیم
1- کنترل ترکیب شیمیایی
2- گاز زدایی
3- اکسیژن زدایی
4- تصفیه
5- تلقیح و جوانه زایی
1- کنترل ترکیب شیمیایی :
از آن جایی که مواد شارژ در ذوب شامل قراضه ها و برگشتی ها می باشند به همین دلیل پس از تهیه مذاب آلومینیم بایستی درصد عناصر در آلومینیم مشخص شود برای انجام این عملیات ابتدا مذاب را داخل قالب پولکی ریخته و نمونه برداری می کنند سپس توسط دستگاه آنالیز در صد عناصر مشخص می شود پس از مشخص شدن درصد عناصر میزان کمبود و یا ازدیاد عناصر آلیاژی را مشخص می کنند . و در درجه حرارت را تصحیح می کنیم .
عمده ناخالصی های موجود در مذاب آلومینیم شامل سدیم کلسیم آهن – سیلیسیم – منیزیم و تیتانیم است
نکته : منیزیم –سیلیسیم –آهن سه عنصر اصلی با درصد بالا در آلومینیم هستند
جهت حذف منیزیم از مذاب آلومینیم از دو روش استفاده می شود
1- افزایش درجه حرارت مذاب و نگهداری مذاب در درجه حرارت های بالا به جهت آن که منیزیم در این درجه حرارت تبخیر شود .
که این روش امروزه به علت افزایش تلفات آلومینیم در سرباره کمتر استفاده می شود
2- اضافه کردن ترکیبات کلر مانند نمک و یا دمش گاز کلر که نمک های استفاده شده در این روش شامل Na Cl یا نمک طعام و CaCl2 می باشد
نکته : جهت حذف سیلیسیم و آهن از روش الکترولیز استفاده می شود و همچنین جهت حذف عناصری چون کادمیوم ، بیسموت ، سرب نیز با اضافه کردن سدیم و کلیسیم این عناصر وارد سرباره شده و از مذاب حذف می شود
2- گاز زدایی :
آلومینیم قابلیت انحلال گاز هیدروژن می باشد و قابلیت انحلال اکسیژن در آلومینیم نیز وجوددارد و مجموعا این گاز ها موجب افزایش مک و حفرات گازی در قطعات آلومینیمی می شوند
نکته : درصد انحلال هیدروژن در آلومینیم بیشتراز اکسیژن در آلومینیم می باشند .
روش های گاز زدایی
1- ذوب در خلا :
در این روش فشار اتمسفر را در روی سطح مذاب کاهش داده که این امر باعث می شود که گاز های حل شده در مذاب به علت اختلاف فشار بین سطوح بیرونی مذاب و داخلی مذاب از مذاب خارج شوند که در صنعت ریخته گری این روش بهترین روش برای گاززدایی به شمار می رود اما به علت نیاز به تجهیزات گران قیمت کمتر استفاده می شود و عموما بیشتر از دگازور ها و گاززدا ها استفاده می شود .
2- استفاده از دگازور:
که این مواد شامل ترکیبات کلر بوده که این ترکیبات می توانند هیدروژن را از محیط مذاب خارج کنند که معمولا ترکیبات مانند هگزاکلر متان C2Cl6
3H2+C2Cl6 ---- 6HCl(gaz)+2C
نکته : تیتانیم معمولا به صورت ناخالصی در آلومینیم وجود دارد .
Ti+C--- TiC (rosob)
هگزاکلر متان با هیدروژن واکنش ایجاد کرده و ایجاد گاز HCl می نماید که این گاز به علت سبکی خود را به سمت بالامی کشد و از مذاب آلومینیم خارج می شود . با توجه به فرمول بالا کربن باقی مانده با تیتانیم موجود در مذاب ایجاد کاربید تیتانیم TiC می نماید که این ترکیب جهت جوانه زایی مذاب آلومینیم استفاده می شود .
3- استفاده از دمش گاز خنثی
در این روش با افزایش فشار در داخل مذاب و ایجاد اختلاف فشار بین مذاب و محیط بیرون موجب خروج گاز های مضر از مذاب می شود .که گاز های خنثی برای مذاب آلومینیم شامل نیتروژن و آرگون می شود .
مزیت های روش گاززدایی به صورت گاز خنثی :
در این روش گاز هیدروژن پس از دمیده شدن در پایین پاتیل مذاب آلومینیم گاز خود را به سمت بالا کشیده و در حین بالا آمدن گازهایی چون هیدروژن را جذب خود می نماید و همچنین ناخالصی های موجود در مذاب را جذب خود کرده و وارد سرباره می نماید .


دسته بندی :

انواع کوره های ذوب آلومینیم

در این مقاله ما به توضیح مختصری بر انواع کوره های ذوب آلومنیم پرداخته ایم انواع کوره های ذوب آلومینیم :
1- کوره های زمینی :
2- کوره های شعله ای و یا روربر
3- کوره الکتریکی که این کوره ها خود به دو دسته کوره های مقاومتی وکوره های القایی تقسیم می شوند
مزیت های کوره های مقاومتی
این کوره های از نظر اقتصادی هزینه سرمایه گذاری کمتری نسبت به کوره القایی می خواهد و باعث ایجاد مذابی یکنواخت می گردد
1- کوره های زمینی :
در کوره های زمینی بوته به شکل ثابت و یا متحرک استفاده می شود و معمولا جنس بوته در این کوره ها از گرافیت و یا کاربید سیلیسیم می باشد
2- کوره های شعله ای :
در این کوره ها شعله به صورت مستقیم با مواد شارژ برخورد می نماید این کوره ها معمولا به شکل اتاقک های مکعب مستطیل می باشد و معمولا در این کوره ها از سوخت های گازوئیل ، مازوت و یا گاز استفاده می شود . راندمان این کوره ها پایین بوده و ذوب فلز به صورت تششع شعه انجام می شود تناژ این کوره ها بسیار بالا می باشد و معمولا ظرفیت شارژ این کوره ها حداکثر تا 20 تن می باشد
این کوره ها معمولا به دو صورت دیده می شود
الف: نوع اول آن که بدون پیش گرم بوده و مواد شارژ به صورت مستقیم و سرد وارد کوره می شود .
ب: نوع دوم آن کوره هایی با پیش گرم شارژ بوده که در این روش مواد شارژ در قسمت بالای کوره قرار می گیرند و تحت تاثیر دمای کوره پیش گرم می شوند در این کوره های معمولا راندمان بیشتر بوده و تلفات حرارتی کمتر می باشد
3- کوره های الکتریکی :
این کوره ها معمولا در دو نوع مقاومتی و القایی می باشد
الف : کوره های مقاومتی :
این کوره ها از المنت های فنری تشکیل شده است که در جداره کوره قرار دارند و که برای گرم کردن جداره کوره استفاده می شود که حداکثر دمای این المنت ها 1200 درجه می باشد که با توجه به دمای ذوب آلومینیم که حداکثر 820 درجه سانتیگراد است لذا عملا نیازی به درجه حرارت های بالا و زیاد در ذوب نیست
ب: کوره های القایی :
معمولا این کوره ها از نظر کیفیت ذوب به علت تماس نداشتن مذاب با عوامل احتراق مناسب می باشند و برای آلیاژ سازی مناسب هستند . در این کوره ها ترکیب شیمیایی مذاب یکنواخت تر بوده و سطح سرباره خوبی در ذوب ریزی ندارند . کنترل درجه حرارت ، کنترل ترکیب شیمیایی مذاب ، یکنواختی ترکیب شیمیایی و انحلال گاز کمتر همگی باعث افزایش کفیت مذاب در این کوره ها شده است .

دسته بندی :

ریخته گری آلیاژ های آلومینیم

 

در این مقاله ما به روش های آلیاژ سازی به طور مختصر و کاربرد آلومینیم در صنعت و روش های تولید آلومینیم می پردازیم آشنایی با روش های آلیاژ سازی
* خصوصیات آلومینیم:
آلومینیم دارای قابلیت هدایت حرارتی بالایی می باشد که بعد از نقره و مس بهترین هادی حرارتی شناخته می شود و دارای دانسیته ای در حدود 2/7 سانتی متر مکعب است . که به همین دلیل جزء آلیاژ های سبک محسوب می شود .
این آلیاژ که به علت ایجاد لایه اکسیدی پایدار متخلخل دارای مقاومت به خوردگی زیاد است .
دارای نقطه ذوب پایین در حدود 670 درجه سانتیگراد است و قابلیت انجام عملیات حرارتی دارد اما عملیات حرارتی آن اچ هاردینگ یا پیر سازی می باشد و دارای قابلیت انجام کار مکانیکی و تغییر فرم سرد و گرم می باشد . و این آلیاژ را می توان در قالب های دائمی و یا فورج نیز استفاده کرد .
* کاربرد آلومینیم :
این آلیاژ به علت ویژگی های خاصی که دارد در بیشتر صنایع از جمله اتومبیل سازی - غذاسازی - ساختمان سازی - بلوکه های سیلندر خودرو - اسکلت سازی - صنایع پتروشیمی و صنایع هوایی به کار می رود .
* آلیاژ های آلومینیم :
به طور کلی آلیاژ های آلومینیم به دو دسته کلی تقسیم می شود :
1- آلیاژ های نوردی
2- آلیاژ های ریخته گی
نکته :
آلومینیم به علت داشتن ساختار FCC و تراکم زیاد در ساختار شبکه بلوریش فرم کاری خوبی در درجه حرارت محیط دارد .
1- آلیاژ های نوردی :
در آلیاژ های نوردی ابتدا آلیاژ به شکل شمش ریخته می شود سپس با توجه به شرایط تولید هر یک از فرآیند های کار سرد شامل : نورد ، فورج ، سوراخ کاری ، برش و .... روی قطعه انجام می شود .
2- روش های تولید شمش های نوردی :
* معمولا دو روش برای تهیه شمش نوردی استفاده می شود :
1- روش مداوم (countinus)
2- روش نیمه مداوم و یا تکباری ( non countinus)
* روش مداوم :
این روش که از سرعت تولید بالایی برخوردار است به این صورت که محفظه ای از فولاد گرم که در زیر پاتیل مذاب قرار دارد مذاب را به صورت دائم دریافت می نماید ، مذاب پس از رها شدن از پاتیل وارد محفظه شده و در مرحله اول آب گرد هایی که در قسمت بالای محفظه قرار دارند مذاب را به مرحله خمیری می رساند در مرحله بعد مذاب به مرحله آب فشان رسیده و به طور کامل منجمد می شود و در پایان تیغه ای که در انتهای محفظه قرار دارد فلز را برش زده و بر روی صفحه نقاله می اندازد .
2- روش تکباری :
این روش که در کارخانه ها و به وسیله قالب های ماسه ای انجام می شود به این صورت است که ابتدا کوره را به مقدار معینی شارژ کرده سپس شارژ آماده شده را در قالب های مورد نظر می ریزند .
تهیه آلیاژ های ریخته گی ( فرآیند شکل ریزی)
* هدف تولید :
تولید شکل نهایی قطعه به صورت مذاب ریزی مستقیم
* انواع مواد شارژ جهت ریخته گری آلیاژ های آلومینیم
1- شمش اولیه : این شمش معمولا در کارخانه های ریخته گری تولید می شود و از درصد خلوص بالایی در خدود 99/9 % برخوردار است که معمولا به صورت پوکه های مستطیل شکل با وزن 15 الی 20 کیلو گرم تهیه می شوند . که جهت آلیاژ سازی آن ها از شمش های منیزیم ، روی ، سیلیسیم استفاده می شود که معمولا از شمش های منیزیم و سیلیسیم در مواقعی استفاده می شود که بخواهیم درصد کمی منیزیم و سیلیسیم به مذاب اضافه کنیم در غیر این صورت از آلیاژ ساز ها یا هاردنر ها (hardner) استفاده می کنیم.
2- شمش های ثانویه این شمش ها معمولا از ذوب مجدد قراضه های و برگشتی ها تولیدمی شود و با توجه به اینکه عملیات تصفیه و تمیز کاری روی این شمش ها انجام می شود از لحاظ قیمت گرانتر از شمش های اولیه می باشد اما دارای درصد خلوص و کیفیت بالاتری نسبت به شمش های اولیه می باشد .
3- قراضه ها :
که قیمت مناسبی داشته ولی قبل از استفاده باید عملیات تمیز کاری بر روی آن ها انجام شود .
4- برگشتی ها :
این شمش ها انواع قطعات معیوب سیستم راهگاهی را شامل می شود که به جهت شارژ مجدد در ریخته گری استفاده می شود .
5- آلیاژ ساز ها و یا هاردنر ها ( آمیژن ها ):
این گروه از آلیاژ ساز ها هنگامی استفاده میشود که قرار باشد عناصری را با نقطه ذوب بالاتر یا نقطه ذوب پایین تر به مذاب اضافه کنیم به عنوان مثال اضافه کردن مس با نقطه ذوب 1080 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که این عمل باید به صورت آمیژن انجام شود . یا اضافه کردن روی با نقطه ذوب 420 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که باید به صورت آمیژن انجام شود .
آمیژن آلومینیم سیلیسیم ( سیلومین):
نکته : آمیژن به معنی عنصری است که با آلومینیم آلیاژ سازی شده است . مانند آمیژن مس
نکته : فلزاتی که دارای نقطه ذوب پایین هستند به علت فشار بخار زیاد در ریخته گری آلومینیم اگر به صورت خالص به مذاب اضافه شوند باعث پاشش مذاب می شوند .
* انواع روش های تولید هاردنر ها :
روش اول : در این روش ابتدا مذاب آلومینیم را تهیه نموده سپس فلز مورد نظر را به صورت قطعات ریز و کوچک در داخل فویل های آلومینیمی قرار می دهیم و آرام و آرام به مذاب آلومینیم اضافه می کنیم
روش دوم : آلومینیم و فلز مورد نظر را به صورت جداگانه ذوب کرده و سپس فلز با نقطه ذوب بالا را به صورت باریکه مذاب به مذاب آلومینیم اضافه کرده و هم می زنیم .
مثال :
اگر بخواهیم آلیاژی از آلومینیم بسازیم که دارای ترکیب
5% سیلیسیم
0.4 % منیزیم
1/2 % مس
و بقیه نیز آلومینیم باشد . و مواد مورد استفاده نیز شامل شمش اولیه با خلوص 99/99 درصد
1- آمیژن سیلومین با 13 درصد سیلیسیم
2- آمیژن منیزیم با 10 درصد منیزیم
3- آمیژن مس با 50 درصد مس
جهت تهیه 100 کیلوگرم از مذاب چه مقادیری از این مواد باید مصرف شود .
تلفات استاندارد :
سیلیسم 1%
منیزیم 3%
مس 1%
آلومینیم 1%
جواب سوال : object 1


دسته بندی :

انواع خوردگی


 

حمله یکنواخت Uniform Attack

 

     در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود ، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است .

 

خوردگی گالوانیک  Galvanic Corrosion

 

     این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند . در منطقه تماس ، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود . در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود .

 

خوردگی شکافی Crevice Corrosion

 

     این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک ، بین دو جزء گیر کند . با پیشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزایش می یابد . بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.

 

آبشویی ترجیحی Selective Leaching

 

     این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود . متداول ترین مثال جدا شدن روی از آلیاژ برنج است . ولی آلومینیوم ، آهن ، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند .

 

خوردگی درون دانه ای Intergranular Corrosion

 

     این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد . چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند . از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی .

 

خوردگی حفره ای Pitting Corrosion

 

     این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است ؛ چون در این خوردگی ، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش ، به راحتی دچار شکست می شود . معمولا ً عمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات ، ماده سوراخ می شود .

 

خوردگی فرسایشی Erosion Corrosion

 

     این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ) یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی ، سایش Fretting است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید . این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود .

 

خوردگی تنشی Stress Corrosion

 

     این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده ای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد . ترکیب این عوامل با هم ، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند .  

 

خوردگی میکروبی

یكی از حوزه های نوین بیوتكنولوژی در صنعت مربوط به خوردگی میكروبی است كه یكی از معضلات عمده صنعت به ویژه در ایران برآورد شده است. زیان خوردگی میكروبی به صنایع ایران، تنها در سال ۱۳۷۵ معادل شش برابر سرمایه گذاری دولت در بخش صنعت در همان سال بوده است. طبق تعریف خوردگی عبارت است از واكنش فیزیكی شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطرافش كه معمولا دارای طبیعت الكتروشیمیایی بوده و نتیجه اش تغییر در خواص فلز است. تغییرات خواص فلز ممكن است منجر به از دست رفتن توانایی عملكرد فلز یا محیط شود. بررسی های اقتصادی در سطح جهان نشان می دهد كه معمولا بین ۱ تا ۵ درصد تولید ناخالص ملی هر كشور توسط خوردگی از بین می رود و سهم خوردگی میكروبی از زیان اقتصادی وارد آمده ۲۰ درصد كل این خسارات است. خوردگی میكروبی یا به اصطلاح صحیح تر آن، خوردگی تاثیرپذیر از عوامل میكروبیولوژیك دارای اثرهای زیست محیطی فراوانی است. در این نوع خوردگی بیشتر اثر باكتری های احیا كننده سولفات و باكتری های اكسید كننده گوگرد مدنظر است. برای مثال تركیبات گوگردی حاصل از فعالیت باكتری های احیاكننده سولفات علاوه بر اتلاف هزاران ماهی در سواحل انگلستان در سال ۱۹۹۴ باعث سوختگی شیمیایی شالیزارها و حتی مسمومیت كارگران شد. باكتری های احیاكننده در ایران در مكان هایی نظیر اطراف دریاچه نمك قم، آب خلیج فارس و جزیره های خارك و سیری، آب دریاچه خزر نواحی آستارا و انزلی و شهرهای قم و سبزوار یافت شده است و باكتری های اكسیدكننده گوگرد در مكان هایی مانند آبیك قزوین، اهرم و میراحمد بوشهر، آل طیب اهواز و مزارع اطراف پژوهشگاه نفت ری.

بیوتكنولوژی می تواند از دو راه به حل مسائل خوردگی میكروبی كمك كند:

1-       تقلید روش های طبیعی برای كنترل جمعیت های میكروبی

2-       استفاده از روش های مهندسی ژنتیك برای كنترل فعالیت های میكروبی در جهت دلخواه.

در طبیعت، روش های مختلفی توسط جانداران به كار گرفته می شود تا جمعیت های میكروبی كنترل شوند و اثرهای زیانبار آنها تقلیل یابد. در این زمینه سه عامل وجود دارد كه با توجه به آنها می توان امیدوار بود كه نه تنها روش نوینی برای مبارزه با مسائل ناشی از خوردگی میكروبی یافت شود، بلكه روش های موجود نیز با طبیعت سازگارتر شود:

1-       شناخت هر بیشتر و عمیق تر این روش ها و مشكلات ناشی از عملكرد میكروارگانیسم ها و نتایج آن بر روند خوردگی

2-       تطبیق روش های طبیعی مقابله با جمعیت های میكروبی

3-       اعمال این روش ها در صنایع با هدف اقتصادی بودن، كارا بودن و سازگار بودن با سایر روش ها و مواد شیمیایی موجود در سیستم ها

مثالی از این روش های طبیعی عمل گلبول های سفید خون در سیستم ایمنی بدن است كه باعث تخریب و از بین رفتن میكروب های مهاجم می شوند.

از دیگر حوزه هایی كه كاربرد بیوتكنولوژی در آن می تواند مفید باشد، حوزه مهندسی ژنتیك باكتری ها، برای دستیابی به هدف های معین است. برای مثال در سال ۱۹۹۸، پژوهشگران موسسه پژوهشی برق آمریكا و دانشگاه كالیفرنیا گزارش كردند كه با دستكاری ژنتیكی می توانند آنها را به نحوی كدبندی كنند كه علاوه بر ترشح بیوفیلم های محافظت كننده در برابر خوردگی، قادر به تشریح مواد ضدمیكروبی باشند كه به خصوص مانع اثرهای مضر باكتری های احیاكننده سولفات گردند.

 

خوردگی اصطلاحی است که به فساد فلزات از طریق ترکیب فلز با اکسیژن وسایر مواد شیمیایی انجام می شود.

زنگ زدن ( Rusting )

زنگ زدن فقط در مورد اکسید شدن آهن وآلیاژهای آهنی در هوای خشک یا مرطوب به کار می رود که محصول خوردگی از جنس هیدرات فریک یا اکسید فریک است .

این فلزات شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند که وقتی اکسید شوند حجم قشر اکسید تشکیل شده متخلخل بوده و مانعی جهت نفوذ اکسیژن به داخل قشر اکسید نیست و اکسید خاصیت چسبندگی به فلز ندارد. به طور خاص سدیم وپتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژن دارند ولی در درجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تاخیر می افتد و اکسید تشکیل شده در این حالت خاصیت چسبندگی دارد.

 آلومينيوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری٬ مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سوم فولاد یا مس است . چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر  است.

آلومینیوم از جمله جدیدترین مصالح ساختمانی است که در آغاز قرن 20 یک فلز نسبتا کمیاب بود و این روزها از متداولترین فلزات است که به صورت آلیاژی و غیر آلیاژی به کار می رود .


دسته بندی :

شکل دادن پلاستیکی آلومینیم

 

بسیاری از قطعات آلومینیمی به همان روشو با استفاده از همان دستگاه هایی شکل داده می شوند که برای شکل دادن فلزاتی چون فولاد ، مس و غیره به کار می رود  اما در شکل دادن آلومینیم و آلیاژهیا آن برای دستیابی به شکل مورد نظر باید چندین مطلب مهم را در نظر گرفت از میان خواص مشخص آلومینیم می توان خواص زیر را نامب رد آلومینم سطحی نرمتر از فولاد دارد آلومینیم در مقابل شیار ( شکاف ) حساس است آولومینم اگر تحت خمش قرار بگیرد تمایل قابل توجه ای در بر گشتنب ه حالت اولیه خود دارد ( فنریت بالا)آلومینیم ضریب انتساط حرارتی و قابلیت حدایت حرارتی زیادی دارد سطح آلومینم به آسانی آسیب می بیند بنابراین تولیدات نیمه تمام و قطعات تمام شده آلومینیم باید در موقع جابه جایی کل شود و از اکسیژن یا شراندن آن بر روی میز کار و کف زمین پرهیز کرد از آلودگی سطح فلزی آلومینیم با ذرات فلزات سنگین باید پرهیز شود زیرا در صورت وجود رطوبت به خودگی آلومینیم کمک می کند آلومینم دارای فنریت زیادی است وقتی آلومینیم خم یا تا شود قابلیت انعطاف ( فنریت ) خیره کننده در مقایسه با قابیت انعطاف ( فنریت ) فولاد معمولی از خود نشان می دهد هر چه آلیاژ سخت تر باشد فنریت آن بیشتر است برگشت پذیری را می توان با خم کردن بیش از اندازه جبران کرد ولی مقدار صحیح و مطلوب آن برای کار مورد نظر را باید از طریق آزمایش و خظا تعیین کرد فنریت زیاد آلومینم در مقایسه با فولاد هب علت مدول الاستیکی نسبتا پایین آن است بیش از حد گرم کردن ماده آلومینیمی در دماهای غیر مجاز حتی به مدت بسیار کوتاه آسیب جبران ناپذیریبه فلز می رساند آن قدر که بریا برازندگی آن با کار باید آن را دوباره ذوب کرد بنابر این در کلیه عملیات کار گرم باید دقت دما را کنترل کرد


دسته بندی :

دیاگرام آهن - کربن

خطوط افقي در نمودار، نشان دهندهٔ استحاله‌هاي هم‌دما هستند.

·         استحالهٔ يوتکتيک : دما ۱۱۴۸ºC، غلظت کربن ۴٫۲۰ درصد

·         استحالهٔ يوتکتوئيد : دما ۷۲۷ºC، غلظت کربن ۰٫۸۰ درصد

·         استحالهٔ پريتکتيک : دما ۱۴۹۵ºC، غلظت کربن ۰٫۱۸ درصد

البته بايد توجه داشت که غلظت‌ها و دماهاي ذکرشده براي آهن-کربن خالص بوده و با حضور عناصر آلياژي ديگر، اين ثابت‌ها تغيير مي‌کنند.

آلوتروپ‌هاي آهن

آهن آلفا (يکي از آلوتروپ‌هاي آهن است. اين آلوتروپ از دماي ۲۷۳- درجه سانتيگراد تا ۹۱۰ درجه سانتيگراد پايدار است. اين آلوتروپ داراي ساختمان بلوري مکعبي مرکزپر (bcc) است.

ثابت شبکهٔ آهن آلفاي فرومغناطيس، ۲/۸۶ آنگستروم است).

·          

·         آهن گاما (يکي از آلوتروپ‌هاي آهن است که در محدودهٔ دمايي ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتيگراد پايدار بوده و ساختمان بلوري fcc (مکعبي مرکزپر) دارد).

آهن دلتا (يکي از آلوتروپ‌هاي آهن است که از دماي ۱۴۰۱ درجه سانتيگراد تا ۱۵۳۹ درجه سانتيگراد (نقطهٔ ذوب آهن) پايدار است.

آهن دلتا داراي ساختمان بلوري مکعبي مرکزپر (bcc) است. آهن دلتا داراي خاصيت پارامغناطيس بوده و ثابت شبکه‌ي آن بزرگ‌تر از آهن آلفا است.

ثابت شبکهٔ آهن دلتا، ‎۲/۹۳ آنگستروم است).

فازها و ساختارهاي مخلتف نمودار فازي

فريت (به محلول جامد از نوع بين‌نشيني کربن در آهن آلفا α-Fe (آهن مکعبي مرکزپر) فِريت گفته مي‌شود.

حداکثر غلظت کربن در فريت حدود ۲/. درصد وزني و در دماي ۷۲۷ درجه سانتيگراد است.

مقاومت کششي فريت در حدود ۴۰۰۰۰ پسي (psi) است).

 

 

اوستنيت (به محلول جامد از نوع بين نشيني کربن در آهن گاما (آهن مکعبي وجوه مرکزپر) اوستنيت گفته مي‌شود.

حداکثر حلاليت کربن در آهن گاما، ۲ درصد در دماي ۱۱۴۷ درجه سانتيگراد است. اوستنيت در دماي محيط پايدار نيست)

·          

·         سمنتيت (سِمِنتيت يا کاربيد آهن يک ماده مرکب شيميايي به فرمول شيميايي Fe3C داراي ‎۶/۶۷ درصد کربن است. سمنتيت فازي بسيار سخت و شکننده است.)

·         لدبوريت به مخلوط يوتکتيکي اوستنيت و سمنتيت، لدبوريت گفته مي‌شود که از مذابي با ۴/۳ درصد کربن در دماي ۱۱۴۷ درجه سانتيگراد تحت يک واکنش يوتکتيکي حاصل مي‌شود. از آنجايي که اوستنيت در دماي محيط پايدار نيست و بر اساس يک واکنش يوتکتوئيدي به پرليت تبديل مي‌شود، لذا ساختمان لدبوريت در دماي محيط بصورت پرليت و سمنتيت خواهد بود.

پرليت پرليت به مخلوط يوتکتوئيدي فريت و سمنتيت ‌گفته مي‌شود.

پرليت تحت يک تحول يوتکتوئيدي از آهن گاما با ۰/۸ درصد کربن در ۷۲۳ درجه سانتيگراد حاصل مي‌شود.

·         مارتنزيت اگر اوستنيت به قدري سريع سرد شود که هيچ يک از استحاله‌هاي بر پايهٔ نفوذ در آن اتفاق نيافتد و فوق سرمايش تا حدي ادامه يابد که ساختار fcc پايدار نباشد، اين ساختار بصورت برشي به bcc تبديل مي‌شود که از کربن فوق اشباع شده است. فاز حاصل را مارتنزيت مي‌نامند.

 

جستارهاي وابسته

فولاد اصطلاح فولاد براي آلياژهاي آهن که بين ۰/۰۲۵ تا حدود ۲ درصد کربن دارند بکار مي‌رود فولادهاي آلياژي غالبا با فلزهاي ديگري نيز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عمليات حرارتي انجام شده بر روي آن و فلزهاي آلياژ دهنده موجود در آن بستگي دارد.

·          

چدن به آلياژهايي از آهن و کربن که بين ۲ الي ۶/۶۷ درصد کربن داشته باشند، چدن گفته مي‌شود.

·         چدن‌هاي سفيد: در اين نوع چدن‌ها تمامي کربن بصورت Fe3C (سمنتيت) درمي‌آيد و هيچگونه کربن آزاد (گرافيت)ي در چدن ديده نمي‌شود. مقطع شکسته شدهٔ اين نوع چدن‌ها سفيد نقره‌اي رنگ است.

·         چدن‌هاي خاکستري: در اين نوع چدن‌ها تمامي يا قسمت اعظم کربن بصورت آزاد (گرافيت) رسوب مي‌کند. مقطع بريده شدهٔ اين نوع چدن‌ها خاکستري رنگ است.

در سيستم آهن-کربن پايدار، تمامي کربن بصورت گرافيت ظاهر مي‌شود. جوش پذيري چدن ها

چدنها در مقايسه با فولادهاي كربني داراي قابليت جوشكاري كم و محدود تري هستند . در ميان چدن ها ، چدن با گرافيت كروي بهترين جوشپذيري را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاري چدن خاكستري به مهرت و توجه ويژه نياز دارد و چدن خاكستري را به دشواري زياد مي توان جوشكاري كرد . با اين ملاحظات دامنه جوشكاري چدنها بسيار محدود مي شود و صرفا به تعمير و اصلاح قطعات ريخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر مي گردد .

علت هاي جوش پذيري محدود چدن ها :

- بعلت زيادي كربن در فلز مبنا ، سيكل جوشكاري باعث ايجاد كاربيدهايي در منطقه فلز جوش و تشكيل فاز مارتنزيت پركربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ ميشود . هردوي اين ريز ساختار ها شكننده بوده و باعث ايجاد ترك در حين جوشكاري و يا بعد از آن مي شود . اين مطلب در مورد تمامي چدن ها مصداق دارد . - به علت ضعف چقرمگي ، چدن ها قابليت تغيير شكل پلاستيكي را ندارند و از اين رو نمي توانند تنش هاي حرارتي ايجاد شده جوشكاري را تحمل كنند . هرچه نرمي چدن بهبود يافته باشد احتمال ترك خوردگي آن كاهش مي يابد . لذا چدن چكش خوار و چدن با گرافيت كروي كمتر از چدن خاكستري ترك خواهند خورد .

با توجه به عامل اول شكنندگي منطقه HAZ به ميزان و سهولت حل شدن گرافيت در آستنيت در حين جوشكاري بستگي پيدا ميكند . در مورد چدن خاكستري كه داراي پولك هاي گرافيتي با سطح رويه نسبتا وسيعي مي باشند ، انحلال اين نوع گرافيت در آستنيت به سهولت انجام مي شود . در حاليكه در مورد چدن با گرافيت كروي ، چون نسبت حجم رويه به حجم كره گرافيت كم مي باشد بنابراين مقدار گرافيت كمتري در آستنيت حل ميگردد و در نتيجه كاربيد هاي درشت كمتري و مارتنزيت كم كربن تري در منطقه HAZ تشكيل ميشود . اين مطلب گواه ديگري بر قابليت بهتر جوش پذيري چدن با گرافيت كروي در مقايسه با ساير انواع چدن ها ست . براي اجتناب از تمايل منطقه حرارت پذيرفته به ترك خوردن لازم است كه قطعه چدني را در موقع جوشكاري با قوس برقي با انرژي حرارتي كم جوشكاري نمود . زيرا اين روش باعث كاهش پهناي منطقه سخت و شكننده كنار فلز جوش مي شود . براي غلبه بر سختي و تردي منطقه حرارت پذيرفته اعمال تدابيري نظير پيش گرمايش و خنك كردن تدريجي قطعه جوشكاري شده ضرورت دارد . در مورد جوشكاري چدن با قوس برقي دامنه درجه حرارت پيش گرم از درجه حرارت محيط كارگاه تا 300 درجه سانتي گراد توصيه ميشود . اين حرارت براي جوشكاري با استيلن در محدوده 450-650 درجه سانتي گراد قرار دارد . چدن خاكستري به حرارت پيش گرم بيشتري زيادتري و چدن با گرافيت كروي و چدن چكش خوار به درجه حرارت پيشگرم كمتري نياز دارند.

انواع چدن‌هاي خاکستري از نظر شکل گرافيت

·         چدن‌هاي خاکستري با گرافيت کلوخه‌اي يا شکوفه‌اي يا چدن‌هاي ماليبل با چکش‌خوار

·         چدن خاکستري با گرافيت ورقه‌اي يا فلسي يا پولکي

·         چدن خاکستري با گرافيت کروي يا چدن داکتيل يا SG و يا چدن نشکن

انواع چدن‌ها از نظر فاز زمينه

·         زمينه فريتي

·         زمينه فريتي-پرليتي

·         زمينه پرليتي

·         زمينه مارتنزيتي

·         زمينه آستنيتي

·         زمينه بينيتي

·          

آلياژ آلياژ فلزي

به محلول‌هاي جامدي که حداقل يکي از اجزاي آنها فلز بوده و خواص فلزي داشته باشند، آلياژ فلزي گفته مي‌شود.

آلياژ سراميکي

به محلول‌هاي جامدي که حداقل يکي از اجزاي آنها سراميکي بوده و خواص سراميکي داشته باشند، آلياژ سراميکي گفته مي‌شود.

·          

متالورژي فيزيکي مبحث متالورژي فيزيکي يا متالورژي ساختاري به توضيح اصول پديده‌هاي متالورژيکي، شناسايي ترکيب‌ها، روش‌هاي توليد و خواص فيزيکي، مکانيکي و شيميايي محصولات حاصل از متالورژي مي‌پردازد.

·          

 

سمانتيت (Cementite): حدس زدن اين مورد شايد آسان باشد. اين لغت برگرفته از کلمه Cement در زبان انگليسي به معناي ماده اي است که مواد مختلف را به هم مي چسباند، مي باشد.

 

در سال 1855 Osmond و Werth تئوري سلولي را ارائه دادند که در آن نه تنها وجود گونه هاي آلوتروپيک آهن( که امروزه به نام آستنيت و فريت معروف هستند) را پيشنهاد دادند، بلکه در اين تئوري نگاه تازه اي به تشکيل کاربيد ها شده بود. تحقيقات آنها در خصوص فولادهاي پرکربن نشان داد که مخلوطي شامل سلولهاي و دانه هاي آهن وجود دارد که توسط لايه اي از کاربيد آهن محصور شده است.در حين انجماد ابتدا گلبولها يا سلولهاي آهن تشکيل شده و رشد مي کنند و باقيمانده مذاب به صورت کاربيد آهن منجمد مي شود. بدين ترتيب کاربيد تشکيل شده با قرار گرفتن در اطراف سلولهاي قبلي شکل گرفته، آنها را به هم مي چسباند. از اين شرح مي توان دريافت چرا Osmond کاربيد تشکيل شده را از لغت فرانسوي Ciment نامگذاري کرد.

 

اين فاز در زبان آلماني با Zementit و در انگليسي با Cementite نشان داده مي شود.

 

فريت (Ferrite): Ferrum ريشه لاتين براي بيشتر لغات جديد ساخته شده در خصوص آهن و ترکيبات آن مي باشد که احتمالا ريشه سامي دارد.

 

آستنيت (Austenite): اين فاز به يادبود Sir William Chandler Roberts-Austen متالورژيست انگليسي تبار(1843-1902) نامگذاري شده است.

 

Robert-Austen اولين کسي بود که دياگرام اوليه آهن – کربن را در سال 1897  و فرم نهايي آن را در سال 1899 منتشر کرد.

 

 

او همچنين اولين دانشمندي است که اندازه گيري کمي (Quantitative ) نفوذ در حالت جامد (طلا در مس ) را با توجه به قوانين نفوذ فيک انجام داد.

 

پرليت(Pearlite): برگرفته از ظاهر درخشنده مرواريد شکل (Pearl) و رنگين کماني اين فاز مي باشد.علت اينکه ساختار اين فاز به صورت مرواريد اين است که تيغه هاي تشکيل شده با داشتن خاصيت انعکاس نور متفاوت به علت جهت گيري مختلف، تشکيل کريستال هاي متفاوت نوري مي دهند.

 

لدبوريت (Ledeburite): نامگذاري شده به افتخار Adolf Ledebur (1837- 1916).

 

Ledebur اولين پروفسوري بود که در سال 1882 مخلوط کريستالي آهن کربن را کشف نمود.

 

مارتنزيت (Martensite): به افتخار Adolf Martens(1850-1914) نامگذاري شده است.

 

وي کارش را در آزمايشگاه مکانيکي رويال در برلين به عنوان مهندس شروع نمود. امروزه يک جايزه مشهور به نام او اهدا مي شود.

 

بينيت (bainite): اين فاز به يادبود E.C. Bain شيميدان آمريکايي نامگذاري شده است.

 

تاريخچه آستمپرينگ به سال 1930 بر مي گردد، زماني که Grossman و Bain در آزمايشگاه هاي فولاد ايالات متحده بر روي ارزيابي پاسخ متالورژيکي فولادهاي سرد شده با سرعت زياد از دماي 1450 درجه فارنهايت (788 درجه سانتيگراد) به دماهاي متناوبا بالا و نگهداري در اين دماها به مدت زمانهاي مختلف هاي در حال کار بودند.

 

نتيجه تحقيقات آنها چيزي است که ما امروزه به عنوان دياگرامهاي استحاله همدما (Isothermal Transformation Diagram) مي شناسيم.

 

Grossman و Bain با ساختارهاي معمول متالورژيکي فريت، پرليت و مارتنزيت آشنا بودند. چيزي که آنها کشف کردند ساختار ديگري بود که در بالاتر از دماي آغاز تشکيل مارتنزيت (Ms) و پايين تر از دماي تشکيل پرليت بود.

 

در فولادها اين ساختار شکل ساختارهاي سوزني (بشقابي) با ظاهري پر مانند را داراست. تحقيقات X ray نشان داد که بينيت شامل فريت و کاربيد فلزي است.

 


دسته بندی :

جزوه متالوژی و عملیات حرارتی چدن ها

کلیه مطالب زمینه این جزوه آموزشی برگرفته از کتاب

"اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها و چدنها"تالیف دکتر محمد علی گلعذار می باشد . فهرست مراجع موارد افزوده شده به مطالب منبع فوق ، در انتهای این جزوه آمده است. این جزوه از لینک زیر قابل دریافت می باشد.

 

                                        لینک دانلود


دسته بندی :

عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ

 

مقدمه:
فولادهای ماریجنینگ فولادهای پر آلیاژ-کم کربن-آهن ونیکل باساختار مارتنزیتی هستند که دارای ترکیبی عالی از استحکام وتافنسی به مراتب بالاتر از فولادهای پر کربن کوینچ شده می باشند.
این فولادها دو کاربرد بحرانی ومتمایز فولادهای کربن آبداده که استحکام بالا وتافنس وانعطاف پذیری خوب مورد نیاز است را دارا میباشد . فولادهای کربنی آبداده استحکامشان را از مکانیسمهای تغییر فاز وسخت گردانی بدست میآورند. ( مثل شکل گیری مارتنزیت و بینیت ) واین استحکام پس از رسوب گیری کاربیدها در طول مدت تمپر کردن بدست می آید. درمقایسه فولادهای ماریجینگ استحکامشان را از شکل گیری یک فولاد مارتنزیتی کم کربن انعطاف پذیرو سخت آهن ونیکل بدست می آورند که می توانند بوسیله رسوب گیری ترکیبات بین فلزی در طول مدت پیرسختی استحکام بیشتری داشته باشند. دوره ماریجینگ بر اساس پیرسختی ساختار مارتنزیتی وضع شده است.

متالورژی فیزیکی:
قبلا اشاره شد که استحکام وتافنس خوب فولادهای ماریجینگ بوسیله پیر سختی یک ساختار مارتنزیتی کم کربن بسیار انعطاف پذیربا استحکام نسبتا خوب بدست میآید.در حین پیرسازی ساختار مارتنزیتی هدف اصل روش توزیع یکنواخت رسوبات بین فلزی خوب است که صرف تقویت کردن بافت مارتنزیتی می شود. یکی دیگر از هدفهای اصلی در مدت پیر سازی فولادهای ماریجینگ کم کردن یا حذف کردن برگشت فاز نیمه پایدارمارتنزیت به آستنیت و فریت می باشد .

شکل گیری مارتنزیت :
مارتنزیت فولادهای ماریجینگ معمولا مکعب مرکز دار (bcc ) کم کربن است که این مارتنزیت شامل چگالی بالای نابجایی می باشد اما نه به صورت دوقلویی. در حین سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی آستنینت fcc بوسیله بازگشت برشی کم نفوذ تجزیه به ساختارهای متعادل به ساختار bcc تبدیل میشود.این تبدیل آستنیت به مارتنزیت ناپایدار اتفاق نمی افتد تا دمای شروع مارتنزیت (Ms) بدست آید ودمای شروع مارتنزیت باید به اندازه کافی بالا باشد بنابراین یک تبدیل کامل به مارتنزیت قبل از خنک شدن فولاد تا دمای اتاق اتفاق می افتد.
بیشتر انواع فولادهای ماریجینگ دمای شروع مارتنزیت حدود 200 تا300 درجه سانتیگراد را دارند ودر دمای اتاق به طور کامل مارتنزیت هستند . نتیجه ساختار مارتنزیت یک فولاد نسبتا قوی و فوق العاده انعطاف پذیر میباشد .
عناصر آلیاژی دمای شروع مارتنزیت را بطور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد اما تغییر مشخصه این استحاله به مقدار زیادی بستگی به سرعت سرد شدن دارد.
اغلب عناصرآلیاژی اضافه شده در فولادهای ماریجینگ (به استثناء کبالت ) درجه حرارت شروع مارتنزیت را کاهش می دهند.
یکی از دونوع ممکن مارتنزیت که در سیستم آلیاژی آهن- نیکل ممکن است شکل بگیرد بستگی به مقدار نیکل در ماده مورد سوال میباشد.در سرعتهای سرد کردن بالا در فولادهای شامل 5 تا 10 درصد نیکل ،و بیش از 10 درصد پایین آوردن سرعت سرد کردن، لازمه شکل گیری مارتنزیت در فولادها می انجامد وشکل گیری کامل ساختار مارتنزیتی را تعیین می کند.در فولادهای شامل 25 درصد نیکل ، مارتنزیت لایه ای وبالای 25 درصد مارتنزیت دو قلویی داریم .مطالعه برروی آلیاژهای مارجنیگ آهن – 7 درصد کبالت 5 درصد مولیبدن و4/. درصد تیتانیم در ( ماریجینگ 18 درصد نیکل 250 ) شامل مقادیر متفاوت نیکل نشان می دهد که یک ساختار مارتنزیتی لایه ای با مقادیر نیکل بیش از 23 درصد بدست می آید .
اگر چه مقادیر نیکل بیش از 23 درصد شکل گیری مارتنزیت دو قلویی را نتیجه داده است . معمولا یک ساختار مارتنزیتی لایه ای در فولادهای ماریجینگ ترجیح داده می شود زیرا در مدت پیر سازی این ساختار سخت تر از یک ساختار مارتنزیتی دو قلویی میباشد.

عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ:
تابکاری انحلالی : تابکاری انحلالی مستلزم حرارت دادن آلیاژی به اندازه کافی،بالای درجه حرارت پایان آستنیت و نگهداری در زمان کافی تا جا گیری عناصر در محلول جامد و سرد کردن آن تا دمای اتاق .متداول ترین سیکل عملیات حرارتی برای فولادهای ماریجینگ 18 درصد نیکل 200 ،250 300 درگیر کردن آلیاژهای در دمای 815 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و سپس سرد کردن آن بوسیله هوا.تولید برای کاربردهای فورجینگ معمولا در حالت آنیل نشده خریداری می شود زیرا حرارت دادن سیکل تابکاری حرارتی قبلی را خنثی میکند .استفاده از خلا ، کنترل گردش هوای اتمسفر ، تمام نمک خنثی یا کوره های سیال تخت برای حداقل کردن صدمات سطحی ممکن است مورد نیاز باشد .
اثرزمان و درجه حرارت تابکاری بر خواص پیرسازی: اطلاعات نشان میدهد که بیشترین استحکام در دمای تابکاری انحلالی 800 تا815 درجه بوجود می آید. استحکام وانعطاف پذیری پایین تر با درجه حرارت تابکاری از 760 تا 800 درجه ناشی از انحلال ناقل عناصر سخت کننده میباشد و کاهش استحکام مربوط به درجه حرارت تابکاری انحلالی بالای 815 درجه ناشی از درشتی ساختار دانه ها میباشد. سرعت سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی از اهمیت کمتری برخورداراست چون اثر کمتری بر خواص زیر ساختاری ومکانیکی دارد.
اصلاح دانه ها بوسیله سیکل حرارتی : سیکل حرارتی فولادهای ماریجینگ بین درجه حرارت پایان مارتنزیت و دمای بسیار بالاتر از دمای تابکاری انحلال می تواند برای اصلاح ساختار دانه هایی که درشت هستند استفاده شود.این عمل استحاله برشی کم نفوذ ، مارتنزیت به آستنیت واز آستنیت به مارتنزیت نیروی محرکه برای تبلور مجدد در حین سیکلهای حرارتی تامین میکند.

پیر سختی:
نوعی پیر سختی بعد از تابکاری انحلالی معمولا شامل حرارت دادن آلیاژ تا رنج دمایی 455 تا 510 درجه سانتیگراد و نگاه داشتن در این دما به مدت 3 الی 12 ساعت وخنک کردن آن در معرض هوا تا دمای اتاق می باشد. استفاده از فولادهای ماریجینگ در کاربردهای مانند ابزارآلات دایکست لازم است استفاده از یک حرارت پیر سازی تقریبا 530 درجه سانتیگراد که ساختار متعادلی را فراهم می کند و از نظر حرارتی تثبیت شده است. هنگامی که زمان پیر سازی افزایش پیدا میکند تا جائیکه به نقطه ای می رسیم که سختی واستحکام شروع به کاهش میکند به علت شکل گیری بازگشت آستنیت که معمولا از ذرات ریز باندهای آستنیت دور دانه ای قبلی شروع میشود.

کار سرد وپیر سازی :
استحکام تسلیم واستحکام نهایی کششی فولادهای ماریجینگ می توانند بوسیله کار سرد قبل از پیر سازی تا 15 درصد افزایش پیدا کنند . بوسیله کار سرد قبل از تابکاری انحلالی ماده بالای 50 درصد کاهش قبل از پیر سازی ،نتیجه رسیده است .این سازگاری کمی با انعطاف پذیری وچغرمگی است .از کاهش سرما بیش از 50 درصد باید خوداری شود زیرا ممکن است که پوسته پوسته شدن تولیدات بوجود آید.

نیتریده کردن :
سختی سطح را می تواند بوسیله نیتریده کردن فولادهای ماریجینگ در آمونیاک بدست آید . سطح سختی معادل 65 تا70 راکول سی به عمق 15/0 میلیمتر بعد از نیتریده کردن به مدت 24 الی 48 ساعت در دمای 455 درجه سانتیگراد میتواند بدست آید. نیترده کردن در این دما می تواند همزمان با پیرسختی اتفاق بیافتد . حمام نمک نیتریده کردن برای 90 دقیقه در دمای 540 درجه سانتیگراد بخوبی می تواند این عمل را شکل بدهد اگر چه برای پرهیز از فوق پیر سازی شدن بیش از حد این عمل باید بخوبی کنترل شود. استحکام خستگی ومقاومت به سایش فولادهای ماریجینگ بوسیله نیتریده کردن بهبود پیدا می کنند.

پخت :
عملیاتی است برای حذف هیدروژن که در دمای پایین بین150 تا 200 درجه سانتیگراد قرارمیگیرد. تردی هیدروژن ممکن است در فولادهای ماریجینگ اتفاق بیافتد وقتی که در معرض کارهای الکترومکانیکی مثل آبکاری قرار میگیرد. حذف هیدروژن کار مشکلی است باید در یک سیکل عملیات حرارتی (پخت) بین 3تا 10 ساعت قرار بگیرد.
سند بلاست موثرترین روش برای حذف اکسید ناشی عملیات حرارتی است . فولادهای ماریجینگ را میتوان بوسیله مواد شیمیائی تمیز کننده مثل اسید شوئی در محلول اسید سولفوریک یا محلول اسید كلريدريك و اسيدنيتريك واسید هیدروفلوریک . اگر چه باید مراقب بود که بیش از حد اسید شوئی نشود


دسته بندی :

بررسی آلیاژهای استفاده شده در یاتاقان ها

بانک اطلاعات مواد

یاتاقان ها یکی از مهمترین اجزاء خودرو ها هستند که با ایجاد سطح تماس مناسب حرکت را تسهیل می کنند. به طور کلی وظایف عمده یاتاقان ها عبارتست از:
- تحمل بارهای شعاعی و محوری که قطعات متحرک را در مسیر حرکت خود نگه می دارد.
- اصطکاک، فرسایش و ساییدگی را از طریق لغزش و غلتش و روغنکاری کاهش می دهد.
- سطح سایشی قابل تعویضی را تشکیل می دهند که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر است.

دانلود مقاله


دسته بندی :

فولاد هاي مقاوم حرارتي


امروزه فولادها در شرايط متغير و گسترده اي ؛ شامل محيط هايي با دماي بالا و خورنده تحت شرايط تنش استاتيكي و ديناميكي بكار مي روند. از قبيل دريچه هاي موتور هواپيما ، حامل هاي كوره ، رتورت ها ، واحدهاي كراكينگ نفت و توربين هاي گازي . سه مشخصه براي فلزاتي كه در دماي بالا به كار مي روند ؛ مورد نياز است :


1-  مقاومت به اكسيداسيون و پوسته شدن


2- حفظ استحكام در دماي كاري


3- پايداري ساختار ؛ با توجه به رسوب كاربيدها ، كروي شدن ، كاربيدهاي سيگما، تردي بازپخت


ديگر ويژگي ها نيز ممكن است در كاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ويژه و ضريب حرارتي براي اهداف الكتريكي ، ضريب انبساط براي واحدهاي ساختماني و مقاومت به نفوذ در اثر پديده سوختن در بعضي كاربردهاي كوره اي . در مورد فولادهاي توربين هاي گازي مشخصات ديگري نيز مطرح مي شود ، ظرفيت ميرايي داخلي و استحكام خستگي ، حساسيت به فاق و استحكام ضربه اي ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشكاري و ماشينكاري ، بويژه در رتورهاي بزرگ كه بايد با حداقل مقاطع جوشكاري شده ساخته شوند .


پوسته اكسيدي كه بر روي آهن شكل مي گيرد متخلخل بوده و چسبنده نيست،  اما اين پوسته در اثر اضافه كردن عناصر ويژه اي به فولاد ، چسبنده و محافظ مي شود . اين عناصر كرم ، سيليسيم و آلومينيوم هستند و آنها بوسيله ميل تركيبي زياد با اكسيژن توصيف مي شوند ؛ اما واكنش بوسطه شكل گيري فيلم اكسيدي خنثي به سرعت متوقف مي شود. مقاومت به اكسيداسيون فولاد نرم بوسيله شكل گيري آلياژ آهن - آلومينيوم در سطح ، به مقدار زيادي بهبود مي يابد. اين عمل به وسيله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومينيوم (calorising ) يا اسپري  حرارتي انجام مي شود.


بهبود مقاومت خزشي نيز بوسيله روش هاي زير بدست مي آيد :


- بالا بردن دماي نرم شدن بوسيله انحلال عناصر آلياژي


- استفاده معقول از رسوب سختي در دماي كاري ، بدون پديده فراپيري .  سختي فاز ثانويه شديدا وابسته به درجه و يكنواختي ، پراكندگي بدست آمده است و ضريب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .


- كنترل درجه كارسختي در بازه دمايي مناسب كه اغلب اندازه خزشي اوليه را كاهش مي دهد.


- تغييرات در پروسه توليد ، اكسيژن زدايي و ذرات درون مرزهاي كريستالي نيز مي توانند روي خواص خزشي تاثير گذار باشند.


- ذوب در خلا مزايايي دارد كه در روش هاي معمول نمي توان به آنها دست يافت .


خواص مكانيكي نيز بوسيله  اضافه كردن عناصر گوناگون بهبود بخشيده مي شود ؛ كبالت ، تنگستن و موليبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر كردن مي شود. فولادهاي آستنيتي آلياژي هيچ تغييري ندارندو بنابراين بوسيله سرد كردن در هوا سخت نمي شوند . اما مقاومت به سايش آنها خوب نيست . مقدار كافي از عناصر آلياژي همچون سيلسيم و كرم خط Ac را بالا مي برد. فولاد با درصد بالاي نيكل نبايد در دماي بالا در تماس با دي اكسيد گوگرد و يا ديگر تركيبات گوگردي قرار گيرد ؛ چون فيلم هاي كريستالي سولفيد نيكل شكل مي گيرد.


در فولادهايي با كرم بالا كاربيدها به هم پيوسته و بزرگ مي شوند، كه اين منجر به كم كردن مسدود شدن رشد دانه هاي فريت در دماي بالاي 0C 700 مي شود. رشد بيش از اندازه دانه ها باعث كم شدن تافنس مي شود.  همچنين رشد دانه در بالاي 0C 1000 در فولاد هاي آستنيتي اتفاق مي افتد، اما هيچ مشكلي بوجود نمي آيد . چون آنها حتي در شرايط دانه هاي درشت چقرمه و داكتيل باقي مي مانند. هنگام گرم كردن در بازه  0C 500- 900 فولادهاي آستنيته  ، كاربيدها در طول مرزهاي آستنيت رسوب نمي كنند و بعلت اينكه ترك هاي درون بلوري احتمالا افزايش مي يابند اگر فولاد تحت تنش پيوسته در شرايط كششي در اين رنج دمايي قرار گيرد. فولادهاي فرتيك و آستنيتيك در تركيب ويژهاي بوسيله شكل گيري فاز سيگما ترد مي شوند.


دسته بندی :

اکسید روی

 

فلز روی با وزن اتمی 38/65 و نقطه جوش 907 درجه سانتیگراد و با شماره 30 در جدول تناوبی عنصری به رنگ سفید مایل به آبی(تقریبا نقره ای) می باشد. روی یک فلز دوظرفیتی است که پنج ایزوتوپ دارد. روی در طبیعت به صورت کربنات می باشد که پس از عمل فلوتاسیون به اکسید روی ناخالص درمی آید. اکسید روی اغلب با سایر عناصر مخصوصاٌ سرب و کادمیم، آهن و مس همراه است.

کسید روی ماده ای است به رنگ سفید که بلور آن بصورت شش وجهی و وزن مخصوص آن 606/5 است و در 1800 درجه سانتیگراد شروع به تصعید می کند ولی نقطه جوش آن 1975 درجه سانتیگراد گزارش شده است. اکسید روی خالص در اثر گرما برنگ زردرنگ درمی آید ولی پس از سردشدن دوباره سفید می شود. اکسید روی عمده ترین ترکیب روی از نظر تجارت است و برای تهیه آن روشهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.

بانک اطلاعات مواد

روشهای تهیه اکسید روی

اکسیدروی را از سنگ معدن به روشهای مختلفی می توان تهیه نمود که به شرح زیر می باشد:

1- روش تهیه مستقیم

2- روش تهیه غیرمستقیم

در روش غیرمستقیم کنستانتره روی را که از عمل فلوتاسیون کربنات روی بدست می آید و دارای 54 درصد روی می باشد را با ذغال کک مخلوط نموده و سپس با نوارهای نقاله مخصوص به کوره های ذوب انتقال می دهند. حرارت کوره های ذوب تا حدود 1200 درجه حرارت می باشد و روی به صورت بخار به کندانسورها هدایت می شود و در آنجا به صورت ذوب درمی آید و سپس به قالبهای شمش گیری هدایت می شود که فرمول آن بدین صورت می باشد:

Zno+ CO    ---------►   Zn   +   CO2 

پس از بدست آمدن شمش روی آنها را به قسمت دوم انتقال می دهند. قسمت دوم بیشتر به روش فرانسوی موسوم است. در این روش مجددا فلز روی را  1100 درجه حرارت می دهیم پس از ذوب روی شروع به بخار شدن می کند که پس از بخار توسط هواکشهای مخصوص به کانال اکسیداسیون هدایت و در آنجا به اکسیدروی تبدیل می شود. سپس در کانالهای خنک کننده حرارت خود را از دست می دهد و به فیلترهای و بونکرها جهت هدایت و بسته بندی منتقل می گردد.

اکسید روی عمدتاً در صنعت لاستیک سازی استفاده می شود و باید میزان ناخالصی های مس و منگنز و آهن موجود در آن به حداقل رسیده باشد.

اکسید روی در صنایع لاستیک، سرامیک و رنگینه های فلورسان مصرف می گردد. بعلاوه مصرف

اکسید روی در تهیه مواد شیمیایی دیگر چه معدنی و چه آلی در حال افزایش است.

مصارف زیاد اکسیدروی مربوط به عایق بودن آن در مقابل جریان الکتریسیته و هدایت ظرفیت

 حرارتی زیاد، خاصیت چسبندگی خوب، قدرت پوشش عالی، مقاومت کافی در مقابل اشعه مخصوصاً اشعه ماوراء بنفش و داشتن ثابت دی الکتریک متوسط آن است. اکسیدروی تهیه شده به روش غیرمستقیم معمولاً دارای خلوص بالاتر و دانه

بندی خوبی است که برای صنایع لاستیک دانه بندی ریز کروی  و برای رنگ غیرکروی مطلوب است. اکسیدروی تولید کارخانه پارس اکسید پرتو که با سیستم الکترولیز تهیه می شود دارای بالاترین درجه خلوص است.  

شرکت پارس اکسید پرتو با تولید بیش از 5000 تن از این محصول در سال تامین کننده اکسیدروی بسیاری از صنایع لاستیک سازی کشور است و حدود 60% از کارخانجات لاستیک سازی نیاز خود را توسط این شرکت تامین می کنند.

اکسیدروی در صنعت لاستیک سازی نقش شایانی داشته و یکی از معمول ترین فعال کننده ها است و سبب کاهش زمان پخت شده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. و در ضمن فعال کنندگی مقاومت حرارتی را نیز افزایش می دهد.

 اکسیدروی تولید این کارخانه در صنایع لعاب کاشی کشور نیز نقش قابل توجهی دارد و سبب گدازآوری، براقیت لعاب و پوشش دهندگی مواد می باشد.


دسته بندی : فلزات غیرآهنی

اثر سیلیسیم در چدن

سیلیسیم بین عناصر آلیاژی ، قویترین عامل گرافیت زا بشمار می رود که با نقطه ذوب c1410 است که با ترکیب فروسیلیسیم به چدن اضافه می گردد. حضور سیلیسیم باعث سهولت تجزیه سمنتیت شده و به گرافیت زایی در جریان عملیات حرارتی در چدن مالیبل کمک می کند با افزایش مقدار سیلیسیم در چدن طول مرحله آنیلینگ کوتاه می گردد و افزایش مقدار سیلیسیم باعث جلوگیری از سفید شدن چدن شده و بجای چدن سفید چدن خالدار و چدن خاکستری تولید میگردد بنابراین باید حد معینی از سیلیسیم استفاده کنیم محدودیت دیگر استفاده از سیلیسیم زیاد باعث فریتی کردن زمینه و در نتیجه کاهش استحکام خواهد شد . لازم به تذکر است که سیلیسیم مازاد بر مقدار فوق در فریت حل شده و استحکام و سختی را مجدداً افزایش می دهد میزان افزایش بستگی به درصد سیلیسیم حل شده در فریت دارد و می تواند با سختی 100 الی 140 برینل باشد. در عمل برای اجتناب از تشکیل کاربید در چدنهای خاکستری با استحکام بالا به جای استفاده از سیلیسیم به عنوان عنصر آلیاژی از مواد جوانه زا حاوی سیلیسیم استفاده می شود مواد فوق درست قبل از ریخته گری به مذاب اضافه میگردد و چدنهای باسیلیسیم بالا که مقاوم در برابر خوردگی می باشد حدود 14 تا 17 درصد سیلیسیم دارند. و در مقابل اسید سولفوریک،اسید نیتریک مقاوم هست.
تاثیر سیلیسیم در فولاد

این عنصر غیر فلزی به شکل فروسیلیسیم توسط فولاد سازان و به عنوان عنصر اکسیژن زدا و سخت کننده فولادهای کربن دار آلیاژی مصرف می شود.در صورتیکه حداکثر درصد سیلیسیم مصرفی فولادی بین 6% تا 2/2 درصد باشد،آنرا فولاد آلیاژی سیلیسیمی گویند.تمام فولادهای استاندارد دیگر،مقدار سیلیسمی بین2% تا35% درصد دارند.
  چند اثر مختلف سیلیسیم عبارتند از :
1-سیلیسیم به همراه عناصر آلیاژهای دیگر نظیر کرم،نیکل،تنگستن،سبب افزایش مقاومت فولاد در برابر اکسیداسیون در دمای بالا می شود؛
2-در اثر افزودن سیلیسیم به فولاد قابلیت کربن زدایی و گرافیتی شدن افزایش می یابد.
3-وجود سیلیسیم در فولاد،درجه حرارت بحرانی را در عملیات حرارتی افزایش می دهد .


دسته بندی :

دیاگرامهای فازی و ریزساختارها

اگه روی اسم آلیاژ کلیک کنید نمودارش رو به صورت فلش نشون میده

اگه روی میکروگراف کلیک کنید ریز ساختار رو نشون میده


دسته بندی :

جوشکاری فولادهای ضدزنگ و ضدخوردگی

خصلت اصلی فولادهای استنلس(ضد زنگ) مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از 12% موید همین مطلب است). نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمیتواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند. ولی با حضور کرم میتواند تا حد زیادی این وظیفه را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی نیکل تسهیل ایجاد فاز آستنیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.
به منظور اطمینان از تشکیل کاربیدهای پایدار که باعث افزایش مقاومت به خوردگی بین دانه ای میشود افزودن Ti و Nb به انواع معینی از فولادهای کرم-نیکل دار ضروری است.

 فولادهای ضد زنگ:

کرم و کربن عناصر اصلی اینگونه از فولادها را تشکیل میدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از 04/0درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر 13 و 17و 20درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دستیابی به استحکام کششی مناسب و عملیات مکانیکی مورد نظر فراهم میشود.

با توجه به ریزساختار فولادهای کرم دار را به شرح زیر میتوان دسته بندی کرد:
الف-فولادهای کرم دار-فریتی(12 تا 18 درصد کرم -1/0درصد کربن)
ب- فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(12 تا 14 درصد کرم -08/0 تا 12/0 درصد کربن)
ج-فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(12 تا 18 درصد کرم و بیش از 3/0 درصد کربن)
د- فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(12 تا 18 درصد کرم -15/0 تا 20/0 درصد کربن)

این دسته بندی را در مورد جوش پذیری نیز میتوان تکرار کرد.

تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان میدهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی میشود که نمیتوان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب میکند و در مرز دانه های فریت باعث شکنندگی و کاهش شدید مقاومت به ضربه فلز جوش میشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با 19 درصد کرم و 9 درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل میشود دارای خاصیت آستنیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل میشود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولددهای ضدزنگ فریتی میباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتیکه اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا 18 درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه کردن فلز جوش دارد.
بعلت رابطه گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش 200تا 300 درجه سانتیگراد باید به کار رود.
پس گرمایش در حدود 700 تا 800 درجه سانتیگراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود میدهد.
همچنین آنیلینگ(Annealing)به مدت کم نیز باعث تجمع کاربید شده و تا حدی شکنندگی فلز جوش را جبران میکند و همینطور به تنش گیری نیز کمک میکند. ولی هرگز باعث رفع کامل درشت دانگی HAZ نمیشود.
اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با 12 تا 14 درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. میدانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز شکننده مارتنزیتی میشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا 300 تا 350 درجه پیش گرم میشود.درجه حرارت بین پاسی((Inter pass 300 درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای 700 تا 760 درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش میشود و خطر شکنندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع میکند.
فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام میپذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با 12 تا 14 درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از 25/0درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت میشود.از اینرو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده HAZوجود ندارد.اما با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد میتوان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم 750 تا 800 توصیه میشود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثیر منفی در مقاومت به خوردگی شود.
آنیلینگ در حرارتی بین650 تا 650 درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود.

 فولادهای مقاوم به خوردگی:
فولادهای آستنیتی مقاوم به خوردگی کرم-نیکل دار عموما دارای خواص جوشکاری مطلوبی هستند(جوش پذیرند). اما خصوصیاتی چند از این فلزات باید مدنظر قرار گیرد.

الف-ضریب هدایت حرارتی کم.
ب- ضریب انبساط حرارتی زیاد.
ج-سرشت انجماد اولیه این نوع فولادها که تاثیر مهم و تعیین کننده ای بر مکانیزم وقوع ترک گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصی از فریت در فلز جوش بیانگر مقاومت آن به ترک گرم است.
به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعیین ریز ساختار بر اساس ترکیبات فلز جوش ممکن است.
نمودار شفلر-دولانگ کمکی عملی در تعیین مقدار تقریبی فریت(فریت دلتا)و سرشت ریز ساختار تشکیل شده حین جوشکاری فولادهای آلیازی غیر همجنس ارایه میدهد.علاوه بر این برآوردی کلی از تاثیرات مقادیر کم فریت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنیتی را مقدور میسازد.تجربه ثابت کرده که روشهای متفاوت تعیین درصد فریت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهانی به جای درصد فریت تعداد فریت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار میدهند .
بعضی از دوستان احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقیقی نداشتند کاملا حق دارند و پیشنهاد میکنم به کتب و منابع معتبر برای فهم بهتر مطلب مراجعه کنند.

 فولادهای مقاوم به حرارت:
الف-فولادهای فریتی یا فولادهای فریتی-پرلیتی از نوع (Cr یا Cr-Si و Cr-Si-Al) و فولدهای فریتی-آستنیتی
ب-فولادهای مقاوم به حرارت از نوع آستنیتی از نوع Cr-Ni-Si
در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیشگرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا 100 تا 300 درجه پیش گرم و در 750 درجه هم پس گرم و آنیل میکنند.علت اینکار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ است.
قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم 700تا800 درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.
جوشکاری فولادهای فریتی و فریتی-پرلیتی با الکترودهای هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ای فلز جوش را نشان میدهد لذا پیشنهاد میشود این نوع فولادها را باالکترودهای آستنیتی مقاوم به حرارت جوش داد.در این حالت نیز باید توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش آستنیتی در محیط احتراق با گازهای اکسید کننده با هوا تقویت میشود و طبیعتا این مقاومت به حرارت در محیط گازهای احیا کننده به مقدار زیادی کاهش می یابد برای غلبه بر محیط احتراق با مقدار زیاد گاز گوگرد استفاده از الکترودهایی با کرم زیاد توصیه میگردد.


دسته بندی :

نام کتاب: علم بیو مواد: آشنایی با مواد (علم مواد) در پزشکی - ویرایش دوم

نام کتاب: Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine

 

نام کتاب: علم بیو مواد: آشنایی با مواد (علم مواد) در پزشکی - ویرایش دوم

بها در آمازون: 108$ - ۱۰۸ دلار

توضیحات :

The second edition of this bestselling title provides the most up-to-date comprehensive review of all aspects of biomaterials science by providing a balanced, insightful approach to learning biomaterials. This reference integrates a historical perspective of materials engineering principles with biological interactions of biomaterials. Also provided within are regulatory and ethical issues in addition to future directions of the field, and a state-of-the-art update of medical and biotechnological applications.
All aspects of biomaterials science are thoroughly addressed, from tissue engineering to cochlear prostheses and drug delivery systems. Over 80 contributors from academia, government and industry detail the principles of cell biology, immunology, and pathology. Focus within pertains to the clinical uses of biomaterials as components in implants, devices, and artificial organs. This reference also touches upon their uses in biotechnology as well as the characterization of the physical, chemical, biochemical and surface properties of these materials.
* Provides comprehensive coverage of principles and applications of all classes of biomaterials
* Integrates concepts of biomaterials science and biological interactions with clinical science and societal issues including law, regulation, and ethics
* Discusses successes and failures of biomaterials applications in clinical medicine and the future directions of the field
* Cover the broad spectrum of biomaterial compositions including polymers, metals, ceramics, glasses, carbons, natural materials, and composites
* Endorsed by the Society for Biomaterials

لینک دانلود

 


دسته بندی :

جدول محلول های اچ و نحوه کاربرد آنها

در این نوشته جدولی مربوط به محلول اچ های متداول در متالورژی آورده شده است. البته قابل ذکر است که اطلاعات دقیق تر از کتابهای متالوگرافی بایستی استخراج شود و این جدول فقط جنبه اطلاعات کلی دارد.

در صورت تمایل به داشتن این جدول، فایل pdf اون رو می توانید از اینجا دریافت نمایید.

منبع تهیه این جدول سایت متالوگرافی می باشد.

Etchant Composition Conc. Conditions Comments
Kalling’s No. 1 Distilled water
CuCl2
Hydrochloric acid
Ethanol
33 ml
1.5 grams
33 ml
33 ml
Immersion etching at 20°C For etching martensitic stainless steels. Martensite will be dark and the ferrite will be colored.
Kalling’s No. 2 CuCl2
Hydrochloric acid
Ethanol
5 grams
100 ml
100 ml
Immersion etching at 20°C For etching duplex stainless steels and Ni-Cu alloys and superalloys.
Kellers Etch Distilled water
Nitric acid
Hydrochloric acid
Hydrofluoric acid
190 ml
5 ml
3 ml
2 ml
10-30 second immersion. Use only fresh etchant Excellent for aluminum and alloys - immersion for 10-20 seconds ; titanium alloys immersion for 10-20 seconds.
Kroll’s Reagent Distilled water
Nitric acid
Hydrofluoric acid
92 ml
6 ml
2 ml
15 seconds Excellent for titanium and alloys. Swab specimen up to 20 seconds.
Nital Ethanol
Nitric acid
100 ml
1-10 ml
Seconds to minutes Most common etchant for Fe, carbon and alloys steels and cast iron - Immerse sample up from seconds to minutes; Mn-Fe, MnNi, Mn-Cu, Mn-Co alloys - immersion up to a few minutes.
Marble’s Reagent CuSO4
Hydrochloric acid
Water
10 grams
50 ml
50 ml
Immerse or swab for 5-60 seconds. For etching Ni, Ni-Cu and Ni-Fe alloys and superalloys. Add a few drops of H2SO4 to increase activity.
Murakami’s K3Fe(CN)6
KOH
Water
10 grams
10 grams
100 ml
Pre-mix KOH and water before adding K3Fe(CN)6 Cr and alloys (use fresh and immerse); iron and steels reveals carbides; Mo and alloys uses fresh and immerse; Ni-Cu alloys for alpha phases use at 75 Celcius; W and alloys use fresh and immerse; WC-Co and complex sintered carbides.
Picral Ethanol
Picric acid
100 ml
2-4 grams
Seconds to minutes
Do not let etchant crystallize or dry –explosive
Recommended for microstructures containing ferrite and carbide.
Vilella’s Reagent Glycerol
Nitric acid
Hydrochloric acid
45 ml
15 ml
30 ml
Seconds to minutes Good for ferrite-carbide structures (tempered martensite) in iron and steel

دسته بندی :

كاربرد بیوتكنولوژی در متالورژی

بیوتكنولوژی به عنوان فنونی كه از میكروارگانیسم ها و یا بخشی از سلول برای دسترسی به بعضی از اهداف صنعتی و بهداشتی و زیست محیطی استفاده می كند، تعریف شده است. در صنایع معدنی و متالوژی نیاز روز افزون به مواد اولیه و كاهش ذخایر معدنی پرعیار ، ضرورت مصرف بهینه انرژی در رعایت دقیق معیار های زیست محیطی ، كاربرد روش های جدید ، ایجاد تحول در صنایع معدنی و متالوژی را ضروری كرده است.

همچنین توسعه فن آوری های جدید برای فرآوری منابع كم عیار و یا منابعی كه روش های معمول كارایی لازم را برای آنها نداشته و یا ملاحظات اقتصادی امكان استفاده از آنها را نمی دهد. توجه به بازیابی مواد معدنی و متالوژی محور دیگری از این تحول می باشد. توسعه روش هایی جهت كاهش آلودگی های زیست محیطی كه منشا در گاز خروجی كارخانه ها و نیروگاه ها ، بخصوص صنایع متالوژی و پساب صنایع مختلف دارد، مانند جذب و بازیابی فلزات سنگین از پساب ها و كاهش گوگرد از سوخت های فسیلی. برخی از مشكلات صنایع معدنی و متالوژی با كاربرد فنونی كه از میكروارگانیسم ها استفاده می كنند، قابل حل می باشد و در نتیجه بسیاری از توسعه روش ها و فن آوری های جدید نیز بر این پایه قرار دارند.

كاربرد این روش ها در متالوژی نسبت به سایر صنایع جدید تر بوده و برای اولین بار از حدود چهل سال قبل شروع شده است . امروزه این فنون در متالوژی به منظور استفاده از مواد اولیه فقیر فلزی ، تصفیه پساب های صنعتی و بازیابی فلزات موجود در آن ، حل كردن مواد معدنی و غیره بكار می رود. با تغییر ساختار ژنتیكی میكروارگانیسم ها در جهت رسیدن به مشخصات مورد نیاز، موفق به تولید فرآورده هایی در صنعت متالوژی شده اند، كه امكان تهیه آن از طریق سایر روش هابه صورت اقتصادی میسر نبوده است.

میكروارگانیسم ها جهت سوخت و ساز و انجام فرآیند های حیاتی خود از منابع آلی و معدنی موجود در محیط تغذیه می كنند. از این رو واكنش های مختلف شیمیایی ، شیمی فیزیكی را در شرایط مختلف طبیعی و یا مصنوعی تحت تاثیر خود قرار می دهند. كاربرد مثبت واكنش های متابولیكی موجودات زنده در زمینه فرآوری مواد معدنی و استخراج فلزات قلمرو جدیدی است كه تحقیقات پیرامون آن بیشتر در بخش های بیوتكنولوژی و میكرو بیولوژی انجام می گیرد. برخی كاربردها مانندبهبود بازدهی و فرآیندهای اكسیده و حل كردن كانی های كم عیار سولفیدی و كانسنگ های طلا و یا اورانیوم ، امروزه در مقیاس صنعتی استفاده می شوند.

كاربرد بیو تكنولوژی در فر آوری و استخراج فلزات متعدد می باشد كه برخی از مهمترین آنها عبارت اند از:

- استفاده از میكروارگانیسم ها در كانه ارایی : میكروارگانیسم هایی در طبیعت وجود دارند كه ضمن داشتن بار الكتریكی منفی به شدت آب گریز اند و می توان از آنها برای تغلیظ بعضی از مواد معدنی استفاده كرد. بررسی های انجام شده نشان داده است كه گونه ای از میكروارگانیسم ها را می توان برای جدا سازی بعضی از كانی ها مانند فسفات ها ، ذرات ریز ذغال و كانی هماتیت مورد استفاده قرار داد.

- استفاده از میكروارگانیسم در تصفیه پساب ها : آب های خروجی بسیاری از صنایع حاوی تركیبات آلی و معدنی است ، كه طی فرآیند مورد استفاده قرار گرفته اند. این تركیبات مناسب با ماهیتشان به درجات متفاوت سمی می باشند. به عنوان مثال می توان از محلول های سیانور دار كه در استخراج طلا بكار برده می شود ، نام برد. بعضی از میكروارگانیسم ها و یا آنزیم ترشح شده از آنها در تجزیه سیانور آزاد موثر بوده و در نتیجه در بهبود و ضعیت زیست محیطی پساب های سیانوری تولید شده از واحد های هیدرو متالوژی فلزات گرانبها نقش مهمی دارند. بازیابی فلزات و جذب آنها از دور ریز ها توسط باكتری ها بسار سریع بوده و معمولا از چند دقیقه تجاوز نمی كند . عبور پساب آلوده از حجم آلوده باكتری ( بیوماس) برای حذف عناصر آلوده كننده آن كافی می باشد. آب خروجی راكتورهای اتمی معمولا حاوی مواد رادیواكتیو می باشد. كه مقدار آن از یك تا چند ppm تغییر می كند. و عملا بجز كاربرد باكتری ، سایر رو ش ها بصورت اقتصادی قادر به حذف آنها نیستند.

- استفاده در جذب یون های فلزی : بعضی از موجودات ذره بینی قادرند یون های فلزات سنگین را از محلول ، بویژه محلول های رقیق جذب سطح خارجی خود كرده و بدین ترتیب این یون های فلزی را از محلول جدا كنند. این روش برای جدا سازی فلزات از پساب هی صنعتی و یا از محلول های حاصل از فرآیندهای هیررو متالوژی كاربرد فرآوان دارند.

استفاده در استخراج فلزات : در استخراج فلزات به روش هیدرو متالوژی یكی از مهمترین مراحل حل كردن كانی های معدنی به كمك حلال مناسب بنحوی كه در این فرآیند قسمت بیشتر فلز مورد نظر به صورت محلول و یا رسوب در آید . اكسیده كردن و انحلال میكروبی سنگ های معدنی بویژه سنگ های سولفوری كم عیار مهمترین جنبه كاربرد میكروارگانیسم ها به منظور افزایش بازدهی حل شدن می باشد كه در مورد كانی های طلادار و كانسنگ های اورانیم كاربرد صنعتی دارد. بكارگیری میكروارگانیسم ها جهت تسریع واكنش های مورد نظر در حل كردن كه در نهایت به آزاد سازی آنها منجر می شود. تحت عنوان فروشویی زیستی شناخته می شود. مزایایاین روش نسبت به روش های دیگر عبارت اند از :

* اثرهای مضر زیست محیطی به مراتب كمتر بر روی منابع آبی و هوا

* نیاز به انرژی كمتر

* عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و در نتیجه سرمایه گذاری كمتر

* عمل حل كردن بیولوژیكی را می توان در اعماق زمین و بدون استخراج معدنی انجام داد.

محدودیت عمده بكار گیری این روش ناشی از نیاز به دانش فنی و آگاهی عمیق به مبانی بیوتكنولوژی می باشد. دست اندر كاران پروژه های تحقیقاتی در این زمینه باید حتما از مبانی میكروب شناسی ، بیوشیمی و بیوتكنولوژی اطلاع كافی داشته باشند.

چند نمونه كاربرد باكتری در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی :

1- حل كردن ارانیوم ( توسط باكتری های TF از سنگ معدن حاوی پیریت پیروتیت)

2- استخراج طلا از سنگ های مقاوم طلا دار ( سنگ معدن پیریت و ارسینو پیریت)

3- حل كردن بیولوژیك رس ها و تولید آلومین

- گوگرد زدایی زیستی: سوخت های فسیلی حاوی گوگرد در محصولات احتراق خود علاوه بر گاز های اكسید گوگرد و اكسیز ازت ، مقداری غبار نیز وجود دارد. كه مجموعا از عوامل آلوده كننده محیط زیست می باشند. باران های اسیدی ناشی از رها سازی اكسید گوگرد در فضا ، حیات بسیاری از گیاهان و جانداران و بخصوص آبزیان را به خطر بیندازند. بعلاوه این باران ها عامل خوردگی فلزات و سنگ های ساختمتنی نیز می باشند.

حذف گاز های الوده كننده از محصولات احتراق رقم بسیار بزرگی را تشكیل می دهد. از همین رو جذف و یا كاهش مقدار گوگرد در سوخت های فسیلی اهمیت بالایی برای صنایع دارد. حذف گوگرد مبتنی بر فن اوری های فیزیكی و شیمیایی ، مشكلاتی را به همراه دارد كه رویكرد به روش های بیوتكنولوژی را ناگزیر نموده است. از ویژگی های مثبت آن این است كه برخی از میكروارگانیسم ها به طور اختصاصی فقط پیوند كربن - گوگرد را شكسته و با جدا كردن گوگرد بقیه مولكول آلی را رها می كنند. در آینده نچندان دور گوگرد زدایی زیستی جایگزین روش های فیزیكی و شیمیایی می شود.

 


دسته بندی :

عناصر مختلف در فولاد چه تاثيری در خواص جوشکاری آن ايجاد ميکنند؟

تاثیر عناصر در فولاد

 

عناصر مختلف که بطور متداول در فلزات یافت میشوند تاثیر مشخصی روی قابلیت جوشکاری آنها دارند. بعضی از این عناصر مهم و اثرات حاصل از آنها بر جوشکاری فولاد عبارتند از:

1- کربن (Carbon) از آنجایی که میزان سختی پذیری (hardenability) در فولاد را معین میکند مهمترین عنصر موجود در فولاد است. هرچه میزان کربن بیشتر باشد فولاد سخت تر میشود.اگر فولاد کربنی (بالای 0.30 درصد) جوشکاری شود و ناگهان سرد شود یک ناحیه ترد و شکننده (brittle) در کنار جوش ایجاد میگردد. بعلاوه اگر کربن اضافی از مخلوط گازهای جوشکاری بدست آید، جوش بوجود آمده آنقدر سخت میشود که به آسانی ترک میخورد.

 

بطور کلی بهترین جوش هنگامی ایجاد میشود که میزان کربن موجود در فولاد تا جای ممکن کمترین حد خود باشد.

 

2- منگنز (Manganese) در فولاد باعث افزایش سختی پذیری و استحکام کششی (tensile strength) میشود. به هر حال اگر مقدار منگنز بالای 0.60 درصد باشد و بخصوص اگر با درجه بالایی از کربن ترکیب شود، قابلیت جوشکاری قطعا کم خواهد شد.در این شرایط معمولا ترک افزون ایجاد خواهد شد. اگر میزان منگنز خیلی کم باشد تخلخل داخلی (internal porosity) و ترک ممکن است گسترش یابد.

 

بهترین نتیجه جوشکاری وقتی بدست می آید که فولاد محتوی 0.40 تا 0.60 درصد منگنز باشد.

 

3- سیلیکون (Silicon) برای بهبود کیفیت و استحکام کششی در فولاد بکار می آید.میزان بالای سیلیکون بخصوص همراه با کربن بالا منتج به ترک می شود.

 

4- گوگرد (Sulfur) اغلب برای بهبود خواص ماشین کاری(machining) فولاد به آن اضافه میگردد. به هر حال مقدار آن در انواع دیگر فولاد پایین نگه داشته میشود (0.035 درصد و حداکثر 0.05 درصد) زیرا که درصد بالای گوگرد احتمال ترک را افزایش میدهد. فولادهای ماشینی پر گوگرد بطور معمول با الکترود کم هیدروژن  بدون هیچ دشواری جوشکاری می شوند.

 

5- فسفر (Phosphorus) به عنوان ناخالصی در فولاد در نظر گرفته می شود در نتیجه مقدار آن تا حد امکان پایین نگهداشته میشود .میزان فسفر بالای 0.04 درصد باعث میشود که جوش شکننده (brittle) شود.

 

6- عناصر دیگر (نیکل،کروم،وانادیم و غیره) تاثیرهای مختلفی بر قابلیت جوشکاری فلزات دارند.جوشکاری این آلیاژها باید با احتیاط خاصی انجام گیرد و معمولا برای جلوگیری از ایجاد نواحی سخت و شکننده در جوش پیش گرمی(preheat) و پس گرمی(postheat) مورد نیاز میباشد.


دسته بندی :

آلیاژ‌هایی که فراموشی نمی‌گیرند!

 آلیاژهای حافظه‌دار به توانایی برگشت به شکل یا اندازه اولیه از پیش تعریف شده طی یک چرخه حرارتی اطلاق می‌شود . به عبارت دیگر ، چنانچه در دمای پایین تر از دمای خاتمه تحول مارتنزیتی یک تغییر شکل پلاستیک در آلیاژ حافظه دار ایجاد شود، با افزایش دما تا بالای دمای خاتمه تحول آستنیتی ، آلیاژ قادر به بازیابی شکل اولیه خود خواهد بود.
آلیاژهای حافظه دار شامل گروهی از مواد فلزی هستند که قابلیت بازگشت به شکل اولیه را هنگامی که تحت بار مکانیکی مناسب قرار گیرند دارند. هنگامی که محدودیت در بازیابی شکل وجود دارد، این آلیاژها نیروهای ارتجاعی بالایی را تولید می‌کنند و به دلیل این خاصیت علاقه تکنولوژیکی زیادی برای استفاده از آلیاژ‌های حافظه‌دار در کاربردهای پزشکی و غیر پزشکی وجود دارد، به عبارت دیگر خواص ترمودینامیکی استثنایی آلیاژهای حافظه‌دار، عامل کاربردهای بسیار مهمی در زمینه مهندسی پزشکی شده است.

آلیاژهای حافظه دار به صورت یک طرفه و دو طرفه ساخته می‌شوند. منظور از یک طرفه بودن این است که این فلزات در یک جهت عملی را انجام می‌دهند و حالت برگشت‌پذیری ندارند. قابلیت آلیاژهای حافظه دار در بازیابی شکل پیش تعیین شده با حرارت دادن بالای دمای تغییر حالت و برگشت به شکل مشخص قبلی با سرد کردن به نام اثر حافظه‌داری دوطرفه خوانده می‌شود.
خانواده آلیاژهای حافظه دار
آلیاژهای حافظه دار مهم عبارتند از :
1-سیستم‌های پایه مس
2- سیستم‌های پایه آهن
3- آلیاژهای طلا-کادمیم
4- آلیاژهای برنج
5- آلیاژهای نیکل- تیتانیم. 
آلیاژهای حافظه‌دار در پزشکی
آلیاژهای حافظه‌دار موادی هستند که پس از اینکه تحت کرنش قرار گرفتند در یک دمای خاص به شکل اصلی خود برمی‌گردند. در فرایند برگشت به شکل به یاد مانده آلیاژ می‌تواند نیروی زیادی تولید کند که جهت تحریک مفید است. این آلیاژها در بیش از 50 سیستم آلیاژی توسعه یافته اند. عمده ترین آلیاژهای حافظه دار که در مصارف پزشکی استفاده می‌شوند عبارتند از:  NiTi (نایتینول)  TiMo,  NiTiMo.
کاربردهای پزشکی آلیاژهای حافظه دار نایتینول
دندان پزشکی (ارتودنسی)
استفاده از آلیاژ حافظه‌دار در ارتودنسی جلوه دیگر از قابلیت‌های آن است. بر خلاف سیم‌های معمول در ارتودنسی که از جنس فولاد ضد زنگ 8-18 هستند و به صورت منقطع قادر به تنظیم و ترتیب دادن دندان‌ها هستند و بیمار را ملزم به مراجعات زیاد به دندانپزشک می‌سازد؛ سیم‌های ارتودنسی از جنس NiTi به دور از مشکلات فوق، نیروی مداوم و تدریجی به دندان‌ها وارد می‌کند که این پدیده بر اساس مسطح بودن منحنی باربرداری این آلیاژ در دامنه زیادی از کرنش‌ها است.
سیم‌های ارتودنسی نایتینول با دندان حرکت کرده و در یک پهنای زمانی درمان و وضعیت دندان، نیروی ثابتی را اعمال می‌کنند. 

کاربردهای دیگر
1-
کاربرد برای درمان بیماری‌های قلبی – عروقی
2- کاربردهای ارتوپدی نایتینول
3- کاربردهای ارتودنسی نایتینول
4- آندوسکوپ‌های فعال و انعطاف پذیر
5- دست مصنوعی
6- عقیم سازی لوله ای
ویژگی‌های آلیاژهای حافظه‌دار نایتینول
1- الاستیسیته‌ی بالا(جایگذاری الاستیک)
2- خاصیت حرارتی برتر(جایگذاری حرارتی)
3- دوام زیاد(مقاومت به تاب و گره)
4- تنش ثابت
5- ممانعت دینامیکی
6- هیسترزیس تنش
7- تنش وابسته به دما

چگونگی اعمال فشار توسط یک بست حافظه دار به شیار شکستگی پس از حرارت دیدن. تصویر پایین نیز تعدادی از اینگونه بست‌ها را نشان می دهد
سازگاری فیزیولوژیک
فولاد ضد زنگ، تیتانیم و فلزت دیگر رابطه خوبی با مواد بیولوژیک ندارند. مقبولیت غیر معمول نایتینول آن را فلزی ساخته است که از لحاظ مکانیکی مشابهت زیادی با مواد بیولوژیک دارد. این مشابهت فیزیولوژیک، رشد داخلی استخوان و به اشتراک گذاشتن بارها با بافت مجاور را باعث شده و سبب استفاده از این آلیاژ در ایمپلنت‌های هیپ، فاصله اندازهای استخوان بست‌های استخوان و صفحات برای شکستگی جمجمه شده است. کاربرد اخیر بیشتر از آن لحاظ جالب است که از نایتینول متخلخل که رشد داخلی بیشتر استخوان را سبب می‌شود، استفاده می‌شود.
سنتز احتراقی یا استفاده از گرمای گداز برای اشتعال، جهت تشکیل نایتینول از نیکل و تیتانیم - نشان داده است که راهی موثر در تولید اسفنج متخلخل نایتینول است که دانسیته‌ای از 40 تا 90% دارد. اسفنجی که دارای خواص سوپرالاستیک و حافظه داری باشد، رشد داخلی استخوان را شتاب می‌بخشد و چسبندگی خوبی را با بافت مجاور ایجاد می‌کند.
زیست سازگاری
زیست سازگاری توانایی ماده در باقی ماندن به صورت بی ضرر از لحاظ بیولوژیک در طی دوره عملکرد خود در درون یک موجود زنده است . این یک فاکتور مهم برای استفاده وسایل حافظه دار در بدن است  یک ماده زیست سازگار نباید واکنش آلرژیک در بدن میزبان ایجاد کند و همچنین نباید در گردش خون یون رها کند. دوره‌ای که بیومواد در بدن انسان می‌ماند مهم ترین وجه مطرح شده در مورد کاربرد آن است.
  عموما زیست سازگاری یک ماده قوی به واکنش آلرژیک بین سطح بیومواد و پاسخ آماسی میزبان بستگی دارد. .وجوه مختلفی در این واکنش‌ها شرکت دارند مثل خصوصیات بیمار ( سلامتی ،سن ، حالت ایمنی بدن و ... ) دارد مثل خصوصیات ماده .آنالیز وجوه مربوطه به زیست سازگاری این آلیاژها توسط اندازه گیری و ارزیابی هر کدام از عناصر نیکل و تیتانیم به صورت جداگانه صورت می گیرد.
نیکل اگر چه برای زندگی لازم است یک عنصر بسیار سمی نیز است. مطالعات نشان داده اند در افرادی که در تماس سیستمیک با نیکل بوده اند مشکلاتی مثل زات الریه، سینوزیت مزمن و ورم غشا مخاط بینی، سرطان ریه و سوراخ بینی، آماس پوست وجود داشته است.
برعکس نیکل ، Ti و ترکیباتش بسیار زیست سازگار هستند . علاوه بر این به خاطر خواص مکانیکی شان اکثرا در ایمپلنت‌های ارتوپدی استفاده می شوند.
به دلیل میزان بالای نیکل در NiTi، از لحاظ تئوری این امکان وجود دارد که به علت خوردگی، نیکل از ماده، حل شده و سبب تاثیرات نامطلوبی شود؛ به همین خاطر، زیست سازگاری NiTi باید قبل از استفاده مطمئن از آن به عنوان ایمپلنت، به خوبی تایید شده باشد .
مرور این مطلب بیشتر از این لحاظ مهم است که دانش کمی از زیست سازگاری NiTi در دست است. مقاومت خوردگی آلیاژ وسمیت فلزات تنهایی که سازنده آلیاژ هستند عوامل اصلی زیست سازگاری هستند. خواص و زیست سازگاری NiTi شاخص‌های ویژه خود را دارد که متفاوت از تیتانیم یا نیکل تنها است. سمیت موضعی و سیستمیک، اثرات سرطان زایی و جنبه‌های ناقص الخلقه سازی نیکل نیاز به بررسی بیشتر دارند .
پاسخ موضعی بافت، مهم‌ترین جنبه زیست سازگاری است .. زیست سازگاری یک ماده در داخل بدن می‌تواند با آنالیز کردن حضور جمعیت سلولی - با اندازه‌گیری سلولهای استخراج شده از محصول متابولیسمی - یا آنالیز کردن شاخص‌های مورفولوژیک بافت در اطراف ایمپلنت بررسی شود. اگرچه نیکل خالص ایمپلنت شده در داخل ماهیچه، تحریک و نکروز شدید بافت موضعی را سبب می‌شود، زیست سازگاری NiTi در بافت ماهیچه ای، حداقل برابر با آلیاژهای Co-Cr و فولاد ضد زنگ و قابل مقایسه با تیتانیم است .
چنانچه دیده شد، ایمپلنت آلیاژ نایتینول به اندازه کافی با بافت بدن سازگار است و دارای توان بالقوه‌ای به عنوان یک بیومواد با قابلیت های بالای حافظه داری و ارتجاعی بودن است.


دسته بندی :

جوشکاری فلزات رنگین(فلزات غیر آهنی) با گاز استیلن یا کاربیت

فلزات غیر آهنی یا فلزات رنگی به فلزاتی گفته می شود که فاقد آهن و یا آلیاژهای آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومینیوم- منگنز- روی و سرب. تمام فلزات رنگین را با کمی دقت و مهارت و آشنائی با اصول جوشکاری می توان جوش داد و برای جوشکاری این نوع فلزات بایستی خواص فلز را در نظر گرفت.
 

   جوشکاری مس با گاز :
بهترین طریقه برای جوشکاری مس جوشکاری با اکسیژن است( جوش اکسیژن = اتوگن= استیلن= کاربید اصطلاحات مختلف متداول می باشند) ضمناً می توان جوشکاری مس را با قوس الکتریک یا جوش برق نیز انجام داد.
ورقه های مس را مانند ورقه های آهنی برای جوشکاری آماده می کنند یعنی سطح بالائی را تمیز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان می زنند. ولی چون خاصیت هدایت حرارت مس زیادتر است باید مقدار آمپر را قدری بیشتر گرفت. بهتر است همیشه با قطب مستقیم جوشکاری را انجام داد ( با جریان مستقیم و الکترود مثبت) زاویه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاری فولاد است. طول قوس حداقل باید 10 تا 15 میلی متر باشد, برای جوشکاری مس می توان از الکترودهای ذغالی استفاده کرد. الکترودهای جوشکاری مس بیشتراز آلیاژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهی نیز از الکترودهای که دارای فسفر- برنز- سیلکان یا آلومینیوم هستند استفاده می کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زیاد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتیمتر در حدود 2 تا 3 سانتیمتر زیادتر در نظر می گیرند. خمیر روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب می شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکی روی کار قرار می گیرد و از تنه کار به علت کف کردن در روی کار نباید استفاده شود. بدون روانساز هم می توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده می گردد. مس را به وسیله شعله خنثی جوش دهیم تا تولید اکسید مس نکند چون ضریب هدایت حرارت مس زیاد است باید پستانک جوشکاری مشعل 1 تا 2 نمره بیشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاری گرم نمائیم و با سیم جوشکاری مخصوص جوش داد برای جوشکاری صفحه 5 میلیمتری سیم جوش 4 میلیمتری کافی است و از وسط ورق شروع به جوشکاری می نمائیم و وقتی فلز هنوز گرم است روی آن چکش کاری می شود تا استحکام درز جوش زیاد شود.

 جوشکاری سرب :
در این نوع جوشکاری بیشتر از گاز هیدروژن و اکسیژن استفاده می گردد. در جوشکاری سرب احتیاج به گرد مخصوص نیست ولی باید قطعات کار را قبل از جوشکاری کاملاً صیقلی نموده سیم جوش سرب باید کاملاً خالص باشد چون سرب مذاب بسیار سیال می باشد. لذا جوشکاری درزهای قطعات سربی که به وضع قائم قراردارند بسیار دشوار و مستلزم مهارت و تجربه زیاد است.

 جوشکاری چدن با برنج یا لحیم سخت برنج :
چدن را می توان با برنج جوش داد. قطعات چدنی را باید همان طوری که برای جوشکاری با سیم جوش چدنی آماده می شوند برای برنج جوش آماده ساخت. لبه های درز جوش را باید به وسیله سوهان یا ماشین تراشید و هیچگاه لبه های درز قطعات چدنی را با سنگ سمباده پخ نزنید. زیرا ذرات گرافیت روی ذرات آهن مالیده می شوند و لحیم سخت خوب به چدن نمی چسبد. قطعات چدنی را قبل از شروع به جوش دادن حدود 210 تا 300 درجه سانتی گراد گرم کنید و گرد جوشکاری مخصوص چدن به کار برید تا بهتر به هم جوش بخورد.
نقطه ذوب سیمهای برنجی باید در حدود 930 درجه سانتی گراد باشد. سیمهای برنجی که برای جوش دادن قطعات چدنی به کار می روند دارای مقدار زیادی مس است و کمی نیکل نیز دارند . نیکل اتصال لحیم را به چدن آسان می کند و نقطه ذوب زیاد آن موجب سوختن گرافیت درز جوش می شود . در جوشکاری چدن با برنج از شعله ملایم پستانک بزرگ با فشار کم استفاده کنید. اگر فشار شعله زیاد باشد گرد جوشکاری از درز خارج می شود و در نتیجه قطعات چدنی خوب به هم جوش نمی خورند. قطعات چدنی را باید پس از جوشکاری در محفظه یا جعبه ای پر شن یا گرد آسپست قرار داد تا بتدریج خنک شود و سبب شکنندگی و ترک و سخت شدن چدن نگردد.

 جوشکاری منگنز :
از منگنز به صورت خالص استفاده نمی شود در جهت عکس از آلیاژهای ماگنزیوم استفاده می شود که برای ریختگی فشاری از آن استفاده می گردد . به جای آلیاژهای Mg. Mn و Mg. Al و Mg AlZn امروزه از آلیاژهای مخصوصاً محکم Zr و Th استفاده می شود.
برای جوشکاری ماگنزیوم و آلیاژهای آن از همان شرایط جوشکاری آلومینیوم استفاده می گردد.
قابلیت هدایت حرارت زیاد و انبساط سبب پیچش زیاد کار می شود. ماگنزیوم در درجه حرارت محیط به سختی قابل کار کردن است و در 250 درجه می توان به خوبی کار گرد.

 جوشکاری برنج با گاز :
برنج مهمترین آلیاژ مس است و از مس و روی و گاهی قلع و مقداری سرب تشکیل می شود، این فلز در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی مقاوم است. چون روی در حرارت نزدیک ذوب برنج تبخیر می گردد بنابراین جوشکاری با این فلز مشکل می باشد. برنج از 60 درصد مس و 40% روی و گاهی مقداری سرب تشکیل شده است. درموقع جوشکاری روی به علت بخار شدن و اکسید روی محل جوش را تیره کرده و عمل جوشکاری را مشکلتر می نماید. ضمناً گازهای حاصله خطرناک بوده و باید از محل کار تخلیه گردند. درموقع جوشکاری روی حرکت دست بسیار مهم است و باید حتی الامکان سرعت دست را زیاد کرده وگرده جوش کمتری ایجاد نمود تا فرصت زیادی برای تبخیر روی نباشد. برنج را می توان با الکترودهای گرافیتی و معمولی جوشکاری نمود، درجوشکاری برنج از قطب معکوس استفاده می شود.
فاصله قوس الکتریکی باید حداقل 5 تا 6 میلیمتر باشد. برنج ساده تر از فولاد و چدن و مس جوش داده می شود و استحکام و قابلیت انبساط آن درمحل درز جوش بسیار خوب است. توجه شود چون انقباض و انبساط برنج زیاد است نمیتوان به وسیله چند نقطه جوش به هم وصل کرد بلکه بایستی به کمک بست هائی که در حین جوشکاری می توان آنها را به هم متصل نمود از پیچیدگی جلوگیری شود.
توجه شود که در جوشکاری از سیمهای مخصوص جوشکاری برنج که مقدار مس آن 42 تا 82 درصد است استفاده نمائید و برای جلوگیری از اکسیداسیون از گرد جوشکاری استفاده می شود و از استعمال تنه کار در جوشکاری برنج باید خودداری شود زیرا درز جوش را خورده سوراخ سوراخ و متخلخل می سازد و شعله را باید طوری تنظیم کرد که اکسیژن آن از استیلن بیشتر باشد زیرا روی در حرارت 419 درجه ذوب و در 910 درجه تبخیر می شود و رسوبی از روی و اکسید روی در کنار درز جوش به وجود می اید. مقدار اکسیژن شعله بستگی به نوع آلیاژ دارد و می توان قبلاً قطعه ای از آن را به طور آزمایشی جوش داد و اگر درز جوش سوراخ و خورده نشد خوب است. و اکسیژن زیاد هم باعث کثیف شدن جوش می شود . ورقهای نازکتر از 4 میلیمتر را از راست به چپ و ورقهای ضخیم تر از 4 میلیمتر را از چپ به راست جوش می دهند. به چکش کاری و خروج دود خطرناک و استفاده از ماسک مخصوص وباز نمودن پنجره وهواکش باید توجه نمود.

 جوشکاری فولاد زنگ نزن با گاز :
قابلیت هدایت حرارت فولاد زنگ نزن کمتر از فولاد معمولی می باشد و می توان سر مشعل را کوچکتر انتخاب کرد. شعله جوشکاری باید برای جوش فولاد زنگ نزن خنثی باشد زیرا اکسیژن یا استیلن اضافی با عناصر تشکیل دهنده فولاد زنگ نزن ترکیب شده و درز جوش خورده پس از مدتی زنگ می زند . روانساز جوشکاری فولاد زنگ نزن را به صورت خمیر در آورده روی درز جوش می مالیم . سیم جوش باید حتی المقدور از نوع خود فولاد زنگ نزن انتخاب شود و بهتر است تسمه باریکی از جنس همان فولادی که باید جوش داده شود را بریده و به جای سیم جوشکاری استفاده کرد.
در روش جوشکاری این فولاد مشعل را باید طوری نگهداشت که زاویه آن نسبت به کار بین 80 تا 90 درجه باشد . زاویه سیم جوش در حدود 20 تا 40 درجه است وسیم جوشکاری را جلوی مشعل نگذارید تا همزمان با لبه کار ذوب شود و نوک مخروطی باید با ناحیه مذاب تماس داشته باشد تا از اکسیده شدن فلز جلوگیری کند. و شعله را نباید یک دفعه از کار دور نمود زیرا درجه انبساط فولاد زنگ نزن بیشتر از فولاد معمولی است و بابست های مخصوص از پیچیدن و کج شدن آن در موقع جوشکاری باید جلوگیری کرد فاصله لبه کار را باید برای هر 30 سانتیمتر 3 الی 4 میلیمتر بیشتر در نظر گرفت. پس از تمام شدن کار جوشکاری به وسیله برس و شتشو مواد اضافی تفاله و روانساز و یا گرد جوشکاری اضافی را باید کاملاً تمیز کرد و بر طرف نمود.

 جوشکاری فولادهای مولیبدونی :
وقتی که به فولاد مولیبدون اضافه شود مقاومت آن را بالا می برد مخصوصاً در حرارتهای زیاد ، بنابراین موارد استعمال این نوع فولاد بیشتر در لوله هائی که تحت فشار و حرارت زیاد باشد بیشتر است. بعضی از فولادهای مولیبدونی دارای مقداری کرم نیز هستند این آلیاژ را که مولی کرم می نامند بیشتر در ساختن قطعات مقاوم هواپیما به کار برده می شوند. جوشکاری این فولاد مانند جوشکاری آهن می باشد با این تفاوت که برای مقاوم بودن جوش باید از الکترود نوع E_7010 و E_7012 و E_7020 استفاده شود و برای قطعات ضخیم که گرده های پهن مورد احتیاج است می توان از فولادهای قلیائی (E_7016 ، E_7015 (LOWHYDROGE استفاده نمود. در مورد جوشکاری ورقهای 5 میلیمتر و ضخیمتر لازم است بعد از جوشکاری 1200 الی1250 درجه فارنهایت گرم کرده و برای ضخامت 5/12 میلیمتر به مدت یک ساعت گرم نگهداشت و بعد از آن باید قطعه به آهستگی سرد نمود به طوری که در هر ساعت 200 الی 250 درجه فارنهایت از حرارت آن کاسته شود وقتی که قطعه به 150 درجه فارنهایت رسید بعد می توان قطعه را در هوای معمولی سرد کرد.

 جوشکاری مونل واینکونل :
فلز مونل آلیاژی است از 67 % نیکل 30% مس و مقدار کمی آهن و آلومینیوم ومنگنز.
فلز اینکونل آلیاژی است از 80% نیکل ، 15% گرم و 5% آهن.
این دو فلز به علت مقاومت زیادی که در مقابل زنگ زدگی دارند برای ساختن تانکر و ظروف حامل مایعات به کار می روند.
مونل و اینکونل را می توان با الکترودهای پوشش دار به آسانی آهن جوشکاری کرد.
بنابراین جوشکاری این فلزات در تمام حالتها امکان پذیر است ولی بهتر است که درحالت تخت عمل انجام گیرد. قطعاتی که ضخامت آنها کمتر از 5/1 میلیمتر است نباید با قوس الکتریکی جوشکاری نمود. برای جوشکاری مونل واینکوئل باید عملیات زیر را انجام داد.
قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک نمائید.
به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست.
از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده به عمل اید.
درمورد جوشکاری حالت تخت زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالتهای دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد.
– گرده های باریک ایجاد گردد.

 جوشکاری طلا :
جوشکاری طلا به طریقه DC باجریان مستقیم انجام میگرد. الکترود را به قطب منفی وصل می نمائیم و یا با جریان فرکانس زیاد جریان متناوب کار میکنیم . ضمناً می توان برای جوشکاری طلا از طریقه جوشکاری نقطه جوش استفاده کرده که با الکترود و لفرامی عمل می نماید و پس از جوشکاری به وسیله صیقل نمودن با الکل کار را براق می نمائیم . ضمناً به وسیله جوشکاری کند پرسی نیز می توان طلا راجوش داد. جوش دادن متداول با شعلهای ریز و دقیق شبیه جوشکاری نقطه جوش می باشد.

 


دسته بندی :

ريخته گري فولاد

در فولاد ريزي دو روش عمده ريخته گري داريم :
1- روش شمش ريزي: كه ريخته گري جهت توليد آلياژ انجام مي شود.
2- شكل ريزي: كه ريخته گري جهت توليد قطعه انجام مي شود.
خواص مكانيكي فولادها :
1- استحكام مناسب كه بين 400تا 2000 مگاپاسكال مي باشد
2- قابليت شكل پذيري بالا
3- مقاومت خستگي مناسب
4- مقاومت در درجه حرارت پايين مقاومت در درجه حرارت بالا
5- قابليت جوشكاري
دسته بندي فولاد ها :
معمولا به سه دسته فولاد هاي ساده كربني فولاد هاي پر آلياژي فولاد هاي كم آلياژي
انواع فولادهاي ساده كربني :
فولادهاي كم كربن – كربن متوسط و پر كربن :
فولاد هاي كم كربن: كه در اين فولاد ها مقدار كربن كمتر از 0.2% مي باشد لذا قابليت شكل پذيري و فرم دهي بالا دارد كه در صنعت بيشتر در مواردي به كار مي رود كه استحكام پايين همراه با قابليت انعطاف بالا در نظر باشد
فولاد هاي كربن متوسط : كه در اين فولاد ها مقدار كربن بين 0.2تا 0.5% مي باشد كه در مقايسه با فولاد كربني استحكام و سختي بالاتري دارند ولي انعطاف پذيري پايين تري دارند كه عموما در صنايع راهسازي و ماشين سازي از اين گروه استفاده مي شود
فولاد هاي پركربن : كه در اين فولاد ها مقدار كربن پس از 0.5% مي باشد كه افزايش درصد باعث افزايش سختي و كاهش انعطاف پذيري مي شود در مواردي استفاده مي شود كه نياز به سختي و مقاومت به سايش بالا باشد
فولاد هاي كم آلياژي : در اين فولاد ها ميزان عناصر آلياژي كمتر از 8% مي باشد . وجود عناصر آلياژي باعث افزايش خواص مكانيكي فولاد مي شود وجود عناصر آلياژي باعث جلوگيري از تغيير فرم – تابيدگي و ترك خوردن آلياژ در حين عمليات حرارتي مي شود كه عمدتا در ساخت قطعات و قالبهاي خاص صنعتي ساخته مي شود
فولاد هاي پرآلياژي : ميزان عناصر آلياژي در اين نوع فولادها بيش از 8% مي باشد و در مواردي مصرف مي شود كه خواص خالي را در نظر داشته باشيم به عنوان مثال مقاومت به خوردگي بالا و مقاومت به سايش بالا و با توجه به اينكه قيمت عناصر بالا مي باشد و همچنين تكنولوژي اضافه كردن اين عناصر نيز بالاتر مي باشد لذا فولاد هاي آلياژي از نظر قيمت بالاتر مي باشد .
انواع كوره هاي ذوب در فولاد ريزي :
كوره هايي كه در ذوب فولاد استفاده مي شود شامل كوره هاي زيمنس مارتين كوره هاي القايي و قوس كوره هاي كوپل و كنوتر دوپله كردن كوپل و كنورترمي باشد .
مراحل دوبله كردن كوپل و كنورتر :
1- تهيه مذاب در كوره كوپل
2- انتقال به پاتيل با جداره بازي و گوگرد زدائي
3- تخليه مذاب در كنورتر به روش اكسيژن و هوا كه با دمش هوا كربن سوخته مي شود و واكنش هاي زيررا به وجود مي آورد .
Fe+O=FeO
Si+FeO=SiO+Fe+Q
Mn+FeO=MnO+Fe+q
C+FeO=CO+Fe+Q
كه كربن لحظه به لحظه مي سوزد و مذاب به مذاب فولادتبديل مي شود وجوشش كربن صورت مي گيرد لحظه اي كه درصد كربن به 0.5% در مذاب مي رسد فرآيند جوشش كربن به حدي مي رسد كه فرآيند حرارت را در مذاب نداريم كه براي افزايش راندمان به جاي هوا اكسيژن تزريق مي كنند در روش هاي جديد براي كنترل بيشتر مذاب مذاب به كورههاي القايي منتقل مي شود و تركيب شيميايي آن كنترل مي شود
عمليات كيفي در تهيه قطعات فولادي : شامل اكسيژن زدايي سرباره گيري ريخته گري قطعات تميزكاري و جوشكاري مي باشد .
جهت اكسيژن زدايي در مراحل اوليه از فروسيليس – سيليكم منگنز و فرومنگنز استفاده مي شود در صورتي كه بخواهيم ميزان اكسيژن به زير 0.1% برسد از Alو Ti در آخرين مرحله استفاده مي شود .
تميزكاري: معمولا از طريق شات بلاست و سند بلاست انجام مي شود
جوشكاري : كه بر خلاف چدن در قطعات فولادي به علت قابليت جوشكاري بالا انجام مي شود كه شامل پر كردن اثرات انقباضي-گازي و نيامد در كردن در طي فرآيند ريخته گري مي باشد
مراحل جوشكاري : انتخاب نوع الكترود و اندازه الكترود عمليات پيش گرم كردن قطعات قبل از جوشكاري عمليات تنش زدايي بعد از جوشكاري تميز كاري
تست هاي غير مخرب : نظير ماوراء بنفش التراستيگ ايكسريد
تاثير عناصر جزئي بر فولاد ها ساده كربني :
منگنز : جزء عناصر موجود در فولاد هاي ساده كربني مقدار آن 0.6تا 0.85 درصد كه پيش از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي در فولاد ها مي باشد باعث افزايش سختي استحكام و مقاومت به ضربه فولاد مي شود مي تواند به عنوان اكسيژن زدا درفولاد ها استفاده شود .
Si سيليس : به عنوان اكسيژن زدا استفاده مي شود مانع از پايداري سمنتيت مي شود مقدار آن 0.06% مي باشد و بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي مي شود
Niو Cu : تا حدود 0.5 باعث افزايش سختي پذيري و خواص مكانيكي مي شود كه پايدار كننده ي آستينيت مي باشد بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي محسوب مي شود
ساير عناصر آلياژي نظير كرم موليبدن واناديم و تنگستن تا حدود 0.05% در فولاد هاي ساده كربني وجود دارد كه باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود
Al&TI :به عنوان اكسيژن زدا در مراحل توليد استفاده مي شود.
ازت : مقدار آن بين 0.005 تا 0.12 درصد مي باشد تا اين مقادير باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود بيش از اين مقدار به علت تشكيل مك و حفره گازي در قطعات توليدي باعث كاهش خواص مكانيكي مي شود
گوگرد : از عناصر مضر در فولاد مي باشد به علت تشكيل فاز FeSتا سولفيد آهن كه فازي با نقطه ذوب پايين و ترد مي باشد و در مراحل انتهايي انجماد در مرز دانه رسوب مي كند باعث كاهش شديد خواص مكانيكي مي شود همچنين به هنگام عمليات حرارتي به علت ذوب موضعي در مرز دانه باعث ايجاد ترك موسوم به ترك سرخ مي شود وجود منگنز تشكيل فاز MnS يا سولفيد منگنز را مي دهد اين فاز نرم بوده و تاثير سوءكمتري نسبت به FeS دارد MnS در داخل دانه پخش مي شود .
فسفر : تمايل به جدايش بيشتري دارد لذا در محل هايي كه آخرين انجماد را دارند جمع مي شوند تشكيل فاز فسفيد آهن ياFe3P را مي دهد اين فاز تشكيل يوتكتيك سه تايي مي دهد كه نقطه ذوب پايين دارد كه در مرز دانه ها رسوب كرده و باعث شكست دانه ها مي شود ميزان فسفر و گوگرد كمتر از 0.05 درصد مي باشد
سيستم راهگاهي در فولاد ريزي :
شامل حوضچه بارريز – راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه راهگاه اصلي آشغالگير كانال هاي فرعي و اصلي مي باشد .
عموما نوع سيستم راهگاهي فشاري بوده s>r>g نكاتي كه در طراحي سيستم راهگاهي در فولاد ريزي بايد درنظر بگيريم :
بين راهگاه بارريز و حوضچه بارريز شيب زيادي وجود داشته باشد وجود اين شيب از نفوذ آخال و هوا به داخل سيستم راهگاهي مي شود .
راهگاه بارريز مخروطي مي باشد
گوشه هاي راهگاه اصلي و فرعي گرد مي شود
انتهاي راهگاه اصلي بعد از آخرين راهگاه فرعي ادامه پيدا مي كند تا ناخالصي ها وارد سيستم راهگاهي نشود
در انتهاي راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه را در نظر مي گيرند
مقطع راهگاه اصلي به طرف راهگاه فرعي كم مي شود
حدالامكان از راهگاه اصلي و فرعي عريض استفاده نشود
انجماد جهت دار به طرف تغذيه
جنس راهگاه اصلي در مورد قطعات بزرگ از مواد ديرگداز با نقطه زينتر بالا باشد
تقسيم بندي سيستم راهگاهي بر اساس ابعاد قطعات : عموما چهار نوع راهگاه در فولاد ريزي وجود دارند
1) راهگاه از بالا براي قطعات با ارتفاع كم
2) راهگاه از بقل براي قطعات با ارتفاع متوسط وابعاد بزرگ
3) راهگاه از پايين براي قطعات با ارتفاع بلند در حالت بايد فوق ذوب زياد در نظرگرفته شودتا از انجماد زود رس در سطح مذاب جلوگيري شود
4) راهگاه پله اي : كه براي قطعات با ارتفاع زياداستفاده مي شود هر يك اين روش نسبت به روش فوق اين است كه مذاب در هر لحظه مذاب گرم به سطح مذاب هدايت مي شود براي جلوگيري از ورود آخال از راهگاه هاي مورب استفاده مي شود.
تعيين ابعاد سيستم راهگاهي :
نكته : در بين راهگاه اصلي و فرعي معمولا يك آشغال گير قرار مي دهند
تعين ابعاد آشغال گير:
آشغال گير و فيلتر محفظه اين دو بين راهگاه اصلي و فرعي مي باشد كه به منظور آخال گيري و جدا كردن آخال و جلوگيري از ورود آن ها به محفظه قالب تهيه ميشود .


دسته بندی :

جوشکاری قوسی

جوشکاری قوسی با الکترود تنگستنی و در پناه گاز محافظ که گاهی اوقات Heliarc و یا جوش تیگ TIG(جوشکاری با تنگستن و گاز خنثی) نیز نامیده می شود، در سال 1930 برای جوشکاری فلز منیزیم اختراع شد.Russell Meredith  از الکترود تنگستنی همراه با گاز خنثی هلیوم برای جوشکاری فلز منیزیم استفاده کرد.این روش جایگزین روش پرچ برای اتصال قطعات هواپیما از جنس آلومینوم و منیزیم شد.روش جوشکاری Heliarc در طی این مدت تا کنون اصلاح زیادی یافته است ولی مکانیسم اصلی آن همان است که مردیت آن را بکار برده بود.

درجه حرارت ذوب برای اتصال از نگهداری قوس بین الکترود تنگستن و قطعه کار فراهم می شود.(شکل1)دمای حوضچه مذاب تا 2500 C میرسد.گاز خنثی حوضچه مذاب را احاطه می کند وآنرا در مقابل آلودگی های اتمسفری محافظت می کند.معمولا گاز خنثی آرگون،هلیوم و یا مخلوطی از آن دو است.

مواد

کاربردها:

روش جوشکاری با الکترود تنگستن و گاز محافظ برای جوشکاری فولادهای زنگ نزن ،آلومینوم ،منیزیم،مس و فلزات فعال(مثل تیتانیوم و تانتالوم) ونیز فولادهای کربنی و آلیاژی استفاده می شود.در جوشکاری فولادهای کربنی معمولا برای جوشکاری پاس های ریشه کار می رود.

مزایا و محدودیت ها

مزایای روش GTAW عبارتند از:

·         جوش با کیفیت بالا و اعوجاج کم تولید می کند.

·         پاشش مذاب در مقایسه با روش های دیگر در این روش وجود ندارد.

·         در هر دو حالت با و بدون فلزپرکننده می توان استفاده کرد.

·         منابع نیروی مختلفی رامی توان بکار گرفت.

·         انواع مختلفی از فلزات حتی فلزات غیرمشابه را می توان با این روش جوشکاری کرد

·         کنترل دقیقی بر روی میزان گرمای تولیدی و ورودی می توان دشات.

روش GTAW زمانی استفاده می شود که به جوش با کیفیت بالا نیاز باشد.همانطوریکه در بالا اشاره شد، گرمای تولیدی که میتواند اثر منفی بر فلز داشته باشد،بدقت کنترل می شود و نیز حوزه دید جوشکار بوسیله دودهای حاصله محدود نمی شود.

محدودیت های این روش در زیر آمده اند:

·         نرخ رسوب آن در مقایسه با جوشکاری با الکترودهای مصرفی پایین تر است.

·         به جوشکار ماهر نیاز دارد.(نسبت به SMAW,GMAW)

·         برای جوشکاری ضخامت های بیشتر از 9.5 mm مقرون به صرفه نمی باشد.

·         در وضعیت های جوشکاری غیر تخت جوشکاری مشکل است زیرا حفاظت قوس کامل نیست.

علاوه بر مشکلات یادشده می توان به برخی از مشکلات این روش نیز در ذیل اشاره کرد:

·         در صورتیکه الکترود تنگستنی با حوضچه مذاب تماس داشته باشد، آخالهای تنگستن می تواند وارد فلز جوش شود.

·         اگر حفاظت قوس و مذاب توسط جریان مداوم گاز خنثی انجام نشود و یا مختل شود،فلز مذاب آوده می شود.

·         آلودگی یا حفره در مذاب تحت تاثیر نشتی آب از تورچها سرد شونده با آب

·         وزش و یا انحراف قوس مثل روش های دیگر

منابع نیرو  برای GTAW از نوع جریان ثابت همراه با منحنی ولتاژ – آمراژ منفی می باشند.راکتورهای قابل اشباع و نیز واحدهای کنترل شده با تریستور نیز مرسوم هستند.پیشرفت هایی که در صنایع الکتریکی اتفاق افتاده است،در این حوزه نیز موثر بوده وباعث شده است که منابع نیروی با کارایی بیشتر و با وزن کمتر تولید شوند.امروزه منابع نیروی ترانزیستوری با جربان مستقیم نیز بسیار استفاده می شوند و  منابع نیرو یکسوکننده –مبدل ها بسیار پیچیده تر هستند.مبدل های نیرو شامل سه نوع تبدیل هستند:

·         جریان متناوب اولیه 60 mHz به جریان مستقیم تبدیل می شود.

·         جریان مستقیم به جریان متناوب با فرکانس بالا تبدیل می شود.

·         این جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می شود.

مبدل ها را می توان از حالت جریان مستقیم به جریان متناوب برای جوشکاری GMAW تغییر داد و بکار برد که این سبب کاهش هزینه و صرفه جویی در آن خواهد شد.منابع نیرو که با مبدل کنترل می شوند در مقایسه با منابع سیلیکونی SCR زمان های پاسخ سریعتری دارند.در شکل 2 رفتار دو نوع ماشین جوشکاری با کنترل مبدلی و با کنترل تریستوری نشان داده می شود.

شکل 2

ساختمان تورچ: تورچ جوشکاری الکترود را نگهداشته و جریان الکتریکی را به سمت قوس هدایت می کند و گاز لازم برای محافظت قوس و مذاب را به محل جوش انتقال می دهد. قطعات تورچ در شکل 3 نشان داده می شود.

مواد

تورچهای جوشکاری که زیر جریان 200 A بکار میروند،معمولا با هوا سرد می شوند،به عبارتی گاز خنثی از اطراف کابل حرکت میکند و سردایش لازم را فراهم می کند.اما در جوشکاری های پیوسته که با آمپراژهای بالا سروکار دارد،و نیز در روش ماشینی از تورچهایی استفاده می شود که با آب سرد می شوند.

الکترودها.الکترودهای غیرمصرفی که در روش GTAW بکار می روند ، از تنگستن و یا آلیاژهای آن ساخته می شوند.متداولترین این آلیاژها،آلیاژ 2% ThO2-W یا EWTh-2   می باشد.این آلیاژ از ویژگی های کاری خوبی برخوردار است و پایداری بهتری دارد.توریا رادیواکتیو بوده وفلذا هنگام تیز کردن آن باید مواظب بود که گرد و غبار آن استنشاق نشود.سنگ زنی می تواند خطرات جدی در پی داشته باشد و باید قوانین زیست محیطی را رعایت کرد.الکترودهای لانتانوم دار EWLa-1 و ایتریم دار الکترودهایی هستند که ویژگی های شروع خوبی داشته و پایداری قوس آنها حتی در ولتاژهای کم نیز قابل قبول و مناسب است.الکترودهای تنگستن سریم دار EWCe-2 نسبت به الکترودهای توریم دار از لحاظ پایداری قوس و نرخ ذوب کردن کمی بهترند.هرکدام از الکترودهای مذکور جوش های قابل قبولی تولید می کنند.توانایی آسان ساطع کردن الکترون در ولتاژ پایین الکترودهای لانتالوم دار ازعلل اصلی کارکرد خوب آنهاست.

تنگستن خالص در جوشکاری ac  استفاده می شود وبالاترین نرخ مصرف را دارند.گاهی اوقات از الکترودهای زیرکنی نیز استفاده میشود.الکترودهای تنگستن براساس ترکیب شیمایی شان طبقه بندی می شوند.(جدول1)شرایط لازم برای این الکترودها در AWS A5.12 ذکر می شود.شکل نوک الکترودها بر شکل حوضچه مذاب موثر است.الکترودهایی که زاویه 60-120° دارند،پایدارترند و عمق نفوذ خوبی را دارند.الکترودهای با زاویه کمتر 5-30° برای جوش شیاری مناسب هستند تا از ایجاد قوس بین دیواره های محل اتصال جلوگیری کند.

سیستم تغذیه سیم:از تعدادی قطعه تشکیل شده است که از سیستم ساده تا پیجیده را در بردارند.سیستم اصلی آن درواقع وسیله ای است که سیم را با قلاب گرفته و سپس آن را از قرقره کشیده و بعد آنرا از طریق لوله راهنما به سمت محل جوشکاری انتقال می دهد.برای حرکت موتور و نیز کنترل آن از کنترل و سوئیچ های الکترونیکی استفاده می شود.

کابل،شلنگ و رگولاتورها برای انتقال جریان الکتریکی،آب و گاز خنثی به محل جوشکاری لازم می باشند.

جدول 1

نوسان قوس در هر دو حالت جوشکاری دستی و ماشینی استفاده می شود.مزایای موجوددر جوشکاری دستی پایه و اساس کنترل جوش هنگام تنظیم تغییرات اتصال جوش و گپ موجود است.در جوشکاری ماشینی،نوسان از طریق حرکت مکانیکی تورچ جوشکاری و یا حرکت دادن پلاسمای قوس با کمک میدان مغناطیسی خارجی انجام می شود.نوسان باعث می شود که گرمای تولیدی در محل های دقیق انتقال داده شود.این وضعیت برای زمانی که جوشکاری قطعات با اشکال پیچیده انجام می شود،یک مزیت بشمار می رود.وقتی از نوسان جوش استفاده می شود،تعداد پاس ها و نیز مقدار کل گرمای تولیدی کاهش می یابد زیرا هزینه حذف انقباض ها و عیوب دیگر را از هزینه کلی جوش کم می کند.

شکل 4 اثر نوسانات مغناطیسی بر اعوجاج را نشان می دهد.در برخی از آلیاژها لازم است که از چند پاس برای ایجاد اثر برگشتی پاس های بعدی و بصورت جوش مستقیم string استفاده شود که در این صورت نوسان Oscillation  بکار نمی رود.برای پایداری قوس،کمتر کردن وزش قوس و نیز حرکت دادن پلاسمای قوس در امتداد حرکت تورچ می توان از میدان مغناطیس خارجی استفاده کرد.اینکار سبب می شود ظاهر جوش بهتر شده و سرعت جوشکاری افزایش یابد.

پارامترهای فرآیند

جریان جوشکاری: جریان جوشکاری یکی از مهمترین پارامتر های جوشکاری است که باید در هر روش جوشی کنترل شود زیرا بر عمق نفوذ،سرعت جوشکاری،کیفیت جوش و نرخ رسوب موثر است.

مواد

در کل سه نوع انتخاب برای جریان جوشکاری وجود دارد:

  • جریان مستقیم الکترود منفی DCEN
  • جریان مستقیم الکترود مثبت DCEP
  • جریان متناوب

در شکل های 5 و6 تاثیر نوع جریان (ac,dc) بر شکل ظاهری جوش نشان داده می شوند. هم چنین نوع جریان نسبت به ماده انتخابی در جدول 2 آورده شده است.

در جریان متناوب ،در 60 Hz پولاریته بین قطعه کار و الکترود تغییر می کند. این تغییر سریع در پولاریته باعث می شود که یک نوع فرآیند کاتدی ایجاد شود که در حذف لایه های اکسیدی در سطح فلزات بالاخص فلزات آلومینوم ومنیزیم بسیار مفید است.در هر نیم سیکل که شرایط DCEP برقرار می شود، الکترودها گرم می شوند.لازمه این کار اینست که از الکترودهای با قطر بزرگ که از تنگستن خالص ساخته شده اند، استفاده شود. در فرآیند GTAW بیشتر از جریان مستقیم با الکترود منفی استفاده می شود.در این حالت، گرمای بیشتری وارد قطعه کار شده و در نتیجه نرخ ذوب افزایش می یابد.

شکل5

مواد


دسته بندی :

ی مختصراز جوشکاری دستی قوس برقی(S.M.A.W)

 

قوس برقی در سال 1807توسط سرهمفری دیوی کشف شد ولی استفاده از آن در جوشکاری فلزات به یکدیگر هشتاد سال بعد از این کشف ، یعنی در سال 1881 اتفاق افتاد. فردی به نام آگوست دیمری تنز در این سال توانست با استفاده از قوس برقی و الکترود ذغالی صفحات نگهدارنده انباره باطری را به هم متصل نماید.بعد از آن یک روسی به نام نیکولاس دی بارنادوس با یک میله کربنی که دسته ای عایق داشت توانست قطعاتی را به هم جوش دهد. وی در سال 1887 اختراع خود را در انگلستان  به ثبت رساند.این قدیمی ترین اختراع به ثبت رسیده در عرصه جوشکاری دستی قوسی برقی می باشد.فرایند جوشکاری با الکترود کربنی در سالهای 1880و1890در اروپا و آمریکا رواج داشت ولی استفاده از ولت زیاد (100 تا 300ولت)و آمپر زیاد (600تا 1000آمپر)در این فرایند و فلز جوش حاصله که به علت ناخالصیهای کربنی شکننده بود همه باعث می شد این فرایند با اقبال صنعت مواجه نشود.

 

جهش از این مرحله به مرحله فرایند جوشکاری با الکترود فلزی در سال 1889 صورت گرفت.در این سال یک محقق روس به نام اسلاویانوف و یک آمریکایی به نام چارلز کافین(بنیانگذار شرکت جنرال الکتریک)هرکدام جداگانه توانستند روش استفاده از الکترود فلزی در جوشکاری با قوس برقی را ابداع نمایند.

در آغاز قرن بیستم جوشکاری دستی با قوس برقی مورد قبول صنعت واقع شد. علیرغم ایرادهای فراوان(استفاده از مفتول لخت و بدون روکش)مورد استفاده قرار گرفت.در آمریکااز مفتول لخت که دارای روکش نازکی از اکسید آهن که ماحصل زنگ خوردگی طبیعی و یا بخاطر پاشیدن عمدی آب بر روی کلافهای مفتول قبل از کشیده شدن نهایی بود استفاده می شد و گاهی این مفتول لخت با آب آهک آغشته می شد تا در هر دو وضعیت بتواند ثبات قوس برقی را بهتر فراهم آورد.آقای اسکار کجل برگ سوئدی را باید پدر الکترودهی روکش دار مدرن شناخت وی نخستین شخصی بود که مخلوطی از مواد معدنی و آلی را به منظور کنترل قوس برقی و خصوصیات مورد نظر از فلز جوش حاصله با موفقیت به کار برد.وی اختراع خود را در سال 1907 به ثبت رساند.ماشینهای جوشکاری با فعالیت های فوق الذکر به روند تکاملی خود ادامه می دادند.در سالهای 1880 مجموعه ای از باطری پر شده به عنوان منبع نیرو در ماشین های جوشکاری به کار گرفته شد.تا اینکه در سال 1907 نخستین دستگاه Generator جوشکاری به بازار آمریکا عرضه شد.

 

جوشکاری با گاز یا شعله

 

جوشکاری با گاز یا شعله یکی ازاولین روشهای جوشکاری معمول در قطعات آلومینیومی  بوده و هنوز هم در کارگاههای  کوچک در صنایع ظروف آشپزخانه و دکوراسیون و تعمیرات بکارمیرود. در این روش فلاکس یا روانساز یا تنه کار برای برطرف کردن لیه اکسیدی بکار میرود.

مزایا:سادگی فرایند و ارزانی و قابل حمل و نقل بودن وسایل

 

محدوده کاربرد:ورقهای نازک 8/0تا 5/1میلیمتر

محدودیتها:باقی ماندن روانساز لابلای درزها و تسریع  خوردگی -  سرعت کم – منطقه   H.A.Zوسیع است .

قطعات بالاتر از 5/2میلیمتر را به دلیل عدم تمرکز شعله و افت حرارت بین روش جوش نمیدهند.

حرارت لازم در این  روش از واکنش شیمیایی گاز با اکسیژن بوجود می اید.

حرارت توسط جابجایی و تشعشع به کار منتقل می شود. قدرت جابجایی به فشار گاز و قدرت تشعشع به توان چهارم درجه حرارت شعله بستگی دارد. لذا تغییر اندکی در درجه حرارت شعله می تواند میزان حرارت تشعشعی و شدت آنرا بمقدار زیادی تغییر دهد.درجه حرارت شعله به حرارت ناشی از احتراق و حجم اکسیژن لازم برای احتراق و گرمای ویژه و حجم محصول احتراق(گازهای تولید شده) بستگی دارد. اگر از هوا برای احتراق استفاده شود مقدار ازتی که وارد واکنش سوختن  نمی شود قسمتی از حرارت احتراق راجذب کرده و باعث کاهش درجه حرارت شعله می شود.بنابرین تنظیم کامل گاز سوختنی و اکسیژن لازمه ایجاد شعله بادرجه حرارت بالاست. گازهای سوختنی نظیر استیلن یا پروپان یا هیدروژن و گاز طبیعی نیز قابل استفاده است که مقدار حرارت احتراق و  در نتیجه درجه حرارت شعله نیز متفاوت خواهد بود. در عین حال معمولترین گاز سوختنی گاز استیلن است.

تجهیزات و وسایل اولیه این روش شامل سیلندر گاز اکسیژن و سیلندر گاز استیلن یا مولد گاز استیلن و رگولاتور تنظیم فشار برای گاز و لوله لاستیکی انتقال دهنده  گاز به مشعل و  مشعل جوشکاری است.

استیلن با فرمول C2H2 و بوی بد در فشار بالا ناپیدار و قابل انفجار است و نگهداری و حمل و نقل آن نیازبه رعایت و مراقبت بالا دارد.فشار گاز در سیلندر حدود psi 2200است و رگولاتورها این فشار را تا زیر psi 15 پایین می آورند.و به سمت مشعل هدایت  می شود.(در فشارهای بالا ایمنی کافی وجود ندارد).توجه به این نکته نیز ضروری است که اگر بیش از 5 مترمکعب در ساعت ازاستیلن استفاده شود از سیلندر استن بیرون خواند زد که خطرناک است.

بعضی اوقات از مولدهای استیلن برای تولید گاز استفاده می شود. بر اساس ترکیب سنگ کاربید با آب گاز استیلن تولید میشود.                  

 CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2

روش تولید گاز با سنگ کاربید به دو نوع کلی تفسیم میشود.

1-روشی که آب بر روی کاربید ریخته میشود.

2-روشی که کاربید  با سطح آب تماس حاصل میکند و باکم و زیاد شده فشار گاز سطح آب در مخزن تغییرمی کند.

 

 

رگولاتورها(تنظیم کننده های فشار) هم دارای انواع گوناگونی هستند و برای فشارهای مختلف ورودی و خروجی مختلف طراحی شده اند.رگولاتورها دارای دو فشارسنج هستند که یکی فشار داخل مخزن و دیگری فشار گاز خروجی را نشان میدهند. رگولاتورها در دو نوع کلی یک مرحله ای و دو مرحله ای تقسیم میشوند که این  تقسیم بندی همان  مکانیزم تقلیل فشار است. ذکر جزییات دقیق رگولاتورها در اینجا میسر نیست اما اطلاع از فرایند تنظیم فشار برای  هر مهندسی لازم است(حتما پیگیر باشید).

 

کار مشعل آوردن حجم مناسبی از گاز سوختنی و اکسیژن سپس مخلوط کردن آنها و هدایتشان به سوی نازل است تا شعله مورد نظر را یجاد کند.

اجزا مشعل: 

 الف-شیرهای تنظیم گاز  سوختنی و اکسیژن

 ب-دسته مشعل

ج-لوله اختلاط

د-نازل

 

قابل ذکر اینکه طرحهای مختلفی درقسمت ورودی گاز به  لوله اختلاط مشعل وجود دارد تا ماکزیمم حرکت اغتشاشی به مخلوط گازها داده شود و سپس حرکت گاز در ادامه مسیر در ادامه مشعل کندتر شده تا شعله ای آرام  بوجود اید.

در انتها یادآور می شود مطالب بسیار زیادی در این خصوص وجود داشت که بدلیل عدم امکان نمایش تصاویر که عمدتا اسکن هم نشده اند بیش از این به شرح و توضیح آنها نپرداختم.از جمله ین مطالب شناسایی نوع شعله(از لحاظ قدرت و کاربرد) بود. یا نشان دادن چند نوع رگولاتور از نمای شماتیک و ... .

 

 پیچیدگی((Distortion

پیچیدگی و تغییر ابعاد یکی ازمشکلاتی است که در اثر اشتباه طراحی و تکنیک عملیات  جوشکاری ناشی میشود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره میکنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی  که میبایست در تمام قطعه پخش میشد به ناچار در همان محدوده خلاصه میشود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه دار باشد منجر به اعوجاج زاویه ای(Angular distortion) میشود.در نظر بگیرید تغییر زاویه ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می کند.

 حال اگر خط جوش در راستی طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان میشود. اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی میباشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند.

نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه Bowing)) میباشد.

 ذکر یکی از تجربیات در این زمینه شاید مفید باشد. قطعه ای به طول 20 متر آماده ارسال برای نصب بود که بنا به خواسته ناظرمیبایست چند پاس دیگر در تمام طول قطعه جوش داده میشد.تا ساق  جوش 2-3میلیمتر بیشتر شود.بعد از انجام اینکارکاهش 27میلیمتری در قطعه بوجود آمد. و این یعنی فاجعه .چون اصلاح کاهش طول معمولا  امکان پذیر نیست و اگر هم با روشهای کارگاهی کلکی سوار کنیم تنها هندسه شکل رااصلاح کرده ایم و چه بسا حین استفاده از قطعه آن وصله کاری توان تحمل بارهای وارده را نداشته باشد و ایرادات بعدی نمیان شود.

بهترین راه برای رفع این ایراد جلوگیری ازبروز Distortion است. و(طراح یا سرپرست جوشکاری خوب) کسی که بتواند پیچیدگی قطعه را قبل ازجوش حدس بزند و راه جلوگیری از آن راهم پیشنهاد بدهد.

 

 بعضی راهکارهای مقابله با اعوجاج:

1- اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده ...بگذاریم هر چقدر که میخواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد  و پیچیدگی در آن ایجاد شود.پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری...حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعاد انجام میگیرد.

2- حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.

3- از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد  نیاز استفاده شود.

4-تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.

5- ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه میشود.

6- در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم  اعوجاج بیشتر نمود دارد.

7- تا حد امکان انجام جوش در دوطرف کار حول محور خنثی

8- طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد میتواند فرضاً مصالح جوش را در اطراف محور خنثی پخش کند و تاحد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.

9- بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته درقطعه

 

 عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج :

1- حرارت داده شده موضعی , طبیعت و شدت منبع حرارتی  و روشی که این حرارت به کار رفته و همچنین نحوه سرد شدن

2- درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این  ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و  خالجوش)اعمال شود.

3- تنش های پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنش های ناشی از جوشکاری شده و در مواردی  مقداری از این تنش ها را خنثی میکند.

4- خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال(هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانند میزان حرارت جذب شده در  منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضرایب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی  میباشد.

 

 توضیحاتی پیرامون WPS & PQR

 

در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم ....انواع الکترودها، ورقها با ضخامتهای متفاوت، ماشینهای مختلف که تحت شریط خاصی تنظیم شده است  ،جوشکاران که اغلب به  روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکارای میکنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای  است که به عنوان WPS (Welding Procedure spcification)معروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای  پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده  و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهی بزرگ  خودشان WPSمورد قبول خود را به  سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی  ها را بر اساس آن قرار میدهند. فکر میکنم تا حدودی مفهوم را  ساده کرده باشم.

استاندارد مرجعAWSَ  حدود 170 نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکارای را برای تمامی انواع فرایندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال –دامنه تغییرات  مجاز برای آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاویه کونیک کردن-روش پیشگرم و پسگرم-و ... میباشد. که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا  که  روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به  -WPS های متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت  بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست و پا گیر جلوگیری شود. یک WPS معمولی میتوانید  در حدود 200-250 صفحه  باشد.یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه  را  توضیح داده  است.

PQR (Procedure Qualification Record)

ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات  مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مشخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر بید ارایه شود.

حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ و مدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا ناظران و کنترل کیفیت  چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل  میکنند؟

قطعا آن قسمت از  WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی  استاندارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده  است و فلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر  به نتیجه  دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد  AWS مشخصا  به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد  نیازی به PQR نیست.

اما برای آن مواردی که از استاندارد  استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید   حتما PQR تهیه شود.

 

 روش تهیه PQR:

فرض کنیم نیاز داریم برای 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.یا باید 70نمونه تهیه  کنیم؟ و یا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر.

بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری (PQR)  تهیه  کرد به این ترتیب که در جداول  مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه به هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه  معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به  ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

مثال:

فرض کنید دفترچه WPS  را برای تهیه PQR  در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.

1-اتصالاتی که  در استاندارد وجود دارد را تنها  با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظیر این...

2-در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع  به  استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوع Grooveفرض کنید که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده  .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm 3 تاmm 60 را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت 2 تا 60 دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.

3-حال که نمونه مورد نظر را انتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد  آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در  حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غیره) است جوشکاری انجام  شود.

4-قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم  تا تحت تستهای مختلف قرار  گیرد. این تستها اغلب خمش کناره-رادیوگرافی-ماکرواچ-شکست و ... است.

5-پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان  جوشکاری را آغاز نمود.

  نکاتی در  مورد  جوشکاری فولادهای ضدزنگ و ضدخوردگی

خصلت اصلی  فولادهای استنلس(ضد زنگ) مقاومت در برابر زنگ خوردگی است (داشتن کرم بیش از 12% موید همین مطلب است).نیکل موجود در این فولادها حتی به مقدار زیاد هم نمیتواند به تنهایی مقاومت در برابر خوردگی را زیاد کند.ولی با  حضور  کرم میتواند تا  حد زیادی این  وظیفه  را بخوبی انجام دهد.مزیت اصلی  نیکل تسهیل  ایجاد فاز آستنیت و بهبود خاصیت مقاوم به ضربه فولادهای کرم نیکل دار است. مولیبدن شرائط خنثی سازی این فولاد را تثبیت می کند و عموما عامل افزایش مقاومت به خوردگی موضعی(Pitting) است.

  به منظور اطمینان از تشکیل کاربیدهای پایدار که باعث افزایش مقاومت  به خوردگی بین دانه ای میشود افزودن Ti  و Nb به انواع معینی از فولادهای کرم-نیکل دار ضروری است.

 

1-فولادهای ضد زنگ

کرم و کربن عناصر  اصلی اینگونه از فولادها را  تشکیل میدهد. هر چند که مقدار کربن کمتر از  04/0درصد است تاثیر کرم بر استحکام کششی حتی در مقادیر 13 و 17و 20درصد بسیار ناچیز است. در حالیکه  در مقادیر زیادتر کربن با عملیات حرارتی مناسب امکان دستیابی  به استحکام کششی مناسب و عملیات مکانیکی مورد نظر فراهم میشود.

با توجه به ریزساختار فولادهای کرم دار را به شرح زیر میتوان دسته بندی کرد:

الف-فولادهای کرم دار-فریتی(12 تا 18 درصد کرم -1/0درصد کربن)

ب- فولادهای کرم دار-نیمه فریتی(12 تا 14 درصد کرم -08/0 تا 12/0 درصد کربن)

ج-فولادهای کرم دار-مارتنزیتی(12 تا 18 درصد کرم و بیش از 3/0 درصد کربن)

د- فولادهای کرم دار-قابل عملیات حرارتی(12 تا 18 درصد کرم -15/0 تا 20/0 درصد کربن)

این دسته بندی را در مورد جوش پذیری نیز میتوان تکرار کرد.

تحت شرایط حرارتی نامناسب فولادهای فریتی(گروه الف) تمایل به تشکیل دانه های درشت نشان میدهند. انرژی حرارتی ناشی از جوشکاری منجر به رشد دانه بندی میشود که نمیتوان آنرا با پس گرمایش برطرف نمود.در نتیجه کاربید رسوب میکند و در مرز دانه های فریت باعث شکنندگی و کاهش شدید مقاومت به ضربه فلز جوش میشود.برای غلبه بر این حالت باید از الکترود آستنیتی تثبیت شده با 19 درصد کرم و 9 درصد نیکل استفاده نمود.فلز جوشی که بدین ترتیب حاصل میشود دارای خاصیت آستنیتی و مقاومت به ضربه بالا است.فلز جوشی که بدین طریق حاصل  میشود از نظر مقاومت به خوردگی مطابق فولددهای ضدزنگ فریتی میباشد اما از نظر ظاهر با فلز مبنا تفاوت رنگ دارد.در صورتیکه اجبار در یکرنگی باشد باید از فیلر متال مشابه( مثلا 18 درصد کرم به همراه کمی Ti)استفاده شود.Tiدر مقادیر جزیی نقش موثر در ریز دانه  کردن فلز جوش دارد.

بعلت رابطه  گریز ناپذیر بین رشد دانه ها با از دست رفتن استحکام ضربه ای چاره ای جز کاستن از تنش های حرارتی ناشی از عملیات جوشکاری وجود ندارد و برای نیل به این منظور تمهیداتی نظیر الکترود با قطر کم و سرعت جوشکاری بیشتر و پیش گرمایش 200تا 300 درجه سانتیگراد باید به کار رود.

پس گرمایش در حدود 700 تا 800 درجه سانتیگراد خاصیت استحکام به ضربه فلز جوش را بهبود میدهد.

همچنین آنیلینگ(Annealing)به مدت کم نیز باعث تجمع کاربید شده و تا حدی شکنندگی فلز جوش را جبران میکند و همینطور به تنش گیری نیز کمک میکند. ولی هرگز باعث رفع کامل درشت دانگی HAZ نمیشود.

اقدامات مشابهی حین جوشکاری فولادهای نیمه فریتی و کوئنچ تمر شده با 12 تا 14 درصد کربن (دسته ب ) نیز ضروری است. میدانیم که سرد کردن سریع باعث تشکیل فاز شکننده مارتنزیتی میشود لذا ضرورت دارد که درجه حرارت قطعه حین انجام جوش بالا نگهداشته شود. قطعه کار ابتدا 300 تا 350 درجه پیش گرم میشود.درجه حرارت بین پاسی((Inter pass 300 درجه مناسب است و از این کمتر نباید شود.ضمنا قطعه کار باید بلافاصله در دمای 700 تا 760 درجه پس گرم شود.این سیکل حرارتی در مجموع باعث ایجاد فلز جوشی با ساختار یکنواخت و چقرمه در کل طول درز جوش میشود و خطر شکنندگی و رشد دانه ها را تا حدود زیادی مرتفع میکند.

فولادهای کرم دار مارتنزیتی (دسته ج)معمولا قابل جوش نیستند و صرفا به منظور تعمیر و اصلاح عیوب جوشکاری بر روی آنها انجام میپذیرد. برای جوشکاری فولادهای کرم دار با 12 تا 14 درصد کرم مقدار کربن در فیلر متال نباید از 25/0درصد تجاوز کند.این نوع فولاد در هوا سخت میشود.از اینرو هیچ اقدام پیشگیرانه موثری به منظور غلبه بر سخت شده  HAZوجود ندارد.اما  با اعمال پیش گرم زیاد که با پس گرم بلافاصله قطعه همراه باشد میتوان تاحدودی مشکل را برطرف کرد و سختی نامطلوب را در حد پایینی نگاه داشت.دمای پس گرم 750 تا 800 توصیه میشود و کمتر از این دما ممکن است باعث تاثیر منفی در مقاومت به خوردگی شود.

آنیلینگ در حرارتی بین650 تا 650 درجه ممکن است باعث رسوب کاربید و بروز خوردگی بین دانه ای شود.

 

2-فولادهای مقاوم به خوردگی

 فولادهای آستنیتی مقاوم به خوردگی کرم-نیکل دار عموما دارای خواص جوشکاری مطلوبی هستند(جوش پذیرند). اما خصوصیاتی چند از این فلزات باید مدنظر قرار گیرد.

  الف-ضریب هدایت حرارتی کم.

  ب- ضریب انبساط حرارتی زیاد.

 ج-سرشت انجماد اولیه این نوع فولادها که تاثیر مهم و تعیین کننده ای بر مکانیزم وقوع ترک گرم در آنها دارد.وجود مقدار مشخصی از فریت در فلز جوش بیانگر مقاومت آن به ترک گرم است.

به کمک نمودار شفلر-دولانگ امکان تعیین ریز ساختار بر اساس ترکیبات فلز جوش ممکن است.

نمودار شفلر-دولانگ کمکی عملی در تعیین مقدار تقریبی فریت(فریت دلتا)و سرشت ریز ساختار تشکیل شده حین جوشکاری فولادهای آلیازی غیر همجنس ارایه میدهد.علاوه بر این برآوردی کلی از تاثیرات مقادیر کم فریت بر مقاومت به ترک گرم فلز جوش آستنیتی را مقدور میسازد.تجربه ثابت کرده که روشهای متفاوت تعیین درصد فریت عملا مساله ساز است و طبق توافق جهانی به جای درصد فریت  تعداد فریت را مبنا و ماخذ محاسبات قرار میدهند .

بعضی از دوستان احتمالا از مطالب مربوط به نمودار شفلر آنچنان برداشت منسجم و دقیقی نداشتند کاملا حق دارند و پیشنهاد میکنم به کتب و منابع معتبر برای فهم بهتر مطلب مراجعه کنند.

 

3-فولادهای مقاوم به حرارت

 الف-فولادهای فریتی یا فولادهای فریتی-پرلیتی از نوع (Cr یا Cr-Si  و Cr-Si-Al) و فولدهای فریتی-آستنیتی

ب-فولادهای مقاوم به حرارت از نوع آستنیتی از نوع Cr-Ni-Si

در حالیکه در جوشکاری قطعات فولادی از نوع آستنیتی با الکترودها ی همجنس آن پیشگرم قطعه ضرورتی ندارد فولادهای مقاوم به حرارت از نوع فریتی کرم دار را معمولا 100 تا 300 درجه پیش گرم و در 750 درجه هم پس گرم  و آنیل میکنند.علت اینکار هم غلبه بر درشت دانگی و تمایل به ترد شدن HAZ  است.

قطعات ریختگی از جنش فریت_آستنیت را باید در حالت گرم 700تا800 درجه جوش داد و اجازه داد که به تدریج سرد گردد.

جوشکاری فولادهای فریتی و فریتی-پرلیتی با الکترودهای هم جنس قطعه کار کاهش در استحکام ضربه ای فلز جوش را نشان میدهد لذا  پیشنهاد میشود این نوع فولادها را باالکترودهای آستنیتی مقاوم به حرارت جوش داد.در این حالت نیز باید توجه داشت که مقاومت به حرارت فلز جوش  آستنیتی در محیط احتراق با گازهای اکسید کننده با هوا تقویت میشود و طبیعتا این مقاومت به حرارت در محیط گازهای احیا کننده به مقدار زیادی کاهش می یابد برای غلبه بر محیط احتراق با مقدار زیاد گاز گوگرد استفاده از الکترودهایی با کرم زیاد توصیه میگردد.

 

معرفی جوش آرگون در چند جمله

در جوش آرگون یا تیگ(TIG) برای ایجاد قوس جوشکاری از الکترود تنگستن استفاده می شود که این الکترود برخلاف دیگر فرایندهای جوشکاری حین عملیات جوشکاری مصرف نمی شود.

حین جوشکاری گاز خنثی هوا را از ناحیه جوشکاری بیرون رانده و از اکسیده شدن الکترود جلوگیری می کند. در جوشکاری تیگ الکترود فقط برای ایجاد قوس بکار برده می شود و خود الکترود در جوش مصرف نمی شود در حالیکه در جوش قوس فلزی الکترود در جوش مصرف می شود. در این نوع جوشکاری از سیم جوش(Filler metal)بعنوان فلز پرکننده استفاده می شود.و سیم جوش شبیه جوشکاری با اشعه اکسی استیلن(MIG/MAG)در جوش تغذیه می شود. در بین صنعتکاران ایرانی این جوش با نام جوش آلومینیوم شناخته می شود. نامهای تجارتی هلی آرک یا هلی ولد نیز به دلیل معروفیت نام این سازندگان در خصوص ماشینهای جوش تیگ باعث شده بعضا این نوع جوشکاری با نام  سازندگان هم شناخته شود. نام جدید این فرایند  G.T.A.W و نام آلمانی آن WIGمی باشد.

همانطور که از نام این فرایند پیداست گاز محافظ آرگون میباشد که ترکیب این گاز با هلیم بیشتر کاربرد دارد.

علت استفاده از هلیم این است که هلیم باعث افزایش توان قوس می شود و به همین دلیل سرعت جوشکاری را میتوان بالا برد و همینطور باعث خروج بهتر گازها از محدوده جوش میشود.

کاربرد این جوش عموما در جوشکاری موارد زیر است

1- فلزات رنگین از قبیل آلومینیوم...نیکل...مس و برنج(مس و روی) است.

 2- جوشکاری پاس ریشه در لوله ها و مخازن

3- ورقهای نازک(زیر1mm)

 

 مزایای TIG

1-  بعلت اینکه تزریق فلز پرکننده از خارج قوس صورت میگیرد.اغتشاش در جریان قوس پدید نمی اید.در نتیجه کیفیت فلز جوش بالاتر است.

2-  بدلیل عدم وجود سرباره و دود و جرقه ,منطقه قوس و حوضچه مذاب بوضوح قابل رویت است.

3- امکان جوشکاری فلزات رنگین و ورقهای نازک با دقت بسیار زیاد.

 

 انواع الکترودها در TIG

1- الکترود تنگستن خالص (سبز رنگ)برای جوش آلومینیوم استفاده می شود و حین جوشکاری پت پت می کند.

2- الکترود تنگستن توریم دار که دو نوع دارد الف-1% توریوم دار که قرمز رنگ است                                                                           ب-2% توریم دار که زرد رنگ می باشد.

3-الکترود تنگستن زیرکونیم دار که علامت مشخصه آن رنگ سفید است.

4- الکترود تنگستن لانتان دار که مشکی رنگ است.

5- الکترود تنگستن سزیم دار که طلایی رنگ است.

این دو نوع آخر جدیدا در بازار آمده اند.

  چند نکته در مورد مزایای تنگستن

1- افزایش عمر الکترود

2- سهولت در خروج الکترونها در جریان DC

3- ثبات و پایداری قوس را بیشتر می کند

4-  شروع قوس راحت تر است.

نوع قطبیت مناسب در جوشکاری TIG

جریان DCEN برای جوشکاری چدن-مس-برنج-تیتانیوم-انواع فولادها

جریان ACبرای جوشکاری آلومینیوم و منیزیوم و ترکیبات آن

مختصری از بازرسی جوش

سازه های جوش داده شده نظیر سایر قطعات مهندسی به بازرسی در مراحل مختلف حین ساخت و همچنین در خاتمه ساخت نیاز دارند. برای حصول از مرغوبیت جوش و مطابقت آن با نیازمندیهای طرح باید کلیه عوامل موثر در جوشکاری در مراحل مختلف اجرا مورد بازرسی قرار گیرد.

برای آشنایی بیشتر با مقوله بازرسی جوش باید ابتدا" مراحل بازرسی جوش" را بشناسیم.

 

 1- وظایف بازرس جوش

2- دسته بندی بازرسان جوش

3- تواناییهای بازرس جوش

الف-آشنایی با نقشه ها و مشخصات فنی

ب-آشنایی با زبان جوشکاری

ج-اشنایی با فرایندهای جوشکاری

د-شناخت روشهای آزمایش

ه-توانایی گزارش نویسی و حفظ سوابق

و-داشتن وضعیت خوب جسمانی

ز-داشتن دید خوب

ح-حفظ متانت حرفه ای

ط-تحصیل و آموزش آکادمیک

ی-تجربه بازرسی

ک-تجربه جوش

 


دسته بندی :

جوش پذيري چدن ها

چدنها در مقايسه با فولادهاي كربني داراي قابليت جوشكاري كم و محدود تري هستند . در ميان چدن ها ، چدن با گرافيت كروي بهترين جوشپذيري را دارا است و بعد از آن چدن چكش خوار قرار دارد . جوشكاري چدن خاكستري به مهرت و توجه ويژه نياز دارد و چدن خاكستري را به دشواري زياد مي توان جوشكاري كرد .
با اين ملاحظات دامنه جوشكاري چدنها بسيار محدود مي شود و صرفا به تعمير و اصلاح قطعات ريخته شده و قطعات فرسوده و شكسته شده منحصر مي گردد .

علت هاي جوش پذيري محدود چدن ها :

- بعلت زيادي كربن در فلز مبنا ، سيكل جوشكاري باعث ايجاد كاربيدهايي در منطقه فلز جوش و تشكيل فاز مارتنزيت پركربن در منطقه متاثر از حرارت HAZ ميشود . هردوي اين ريز ساختار ها شكننده بوده و باعث ايجاد ترك در حين جوشكاري و يا بعد از آن مي شود . اين مطلب در مورد تمامي چدن ها مصداق دارد .
- به علت ضعف چقرمگي ، چدن ها قابليت تغيير شكل پلاستيكي را ندارند و از اين رو نمي توانند تنش هاي حرارتي ايجاد شده جوشكاري را تحمل كنند . هرچه نرمي چدن بهبود يافته باشد احتمال ترك خوردگي آن كاهش مي يابد . لذا چدن چكش خوار و چدن با گرافيت كروي كمتر از چدن خاكستري ترك خواهند خورد .

با توجه به عامل اول شكنندگي منطقه HAZ به ميزان و سهولت حل شدن گرافيت در آستنيت در حين جوشكاري بستگي پيدا ميكند . در مورد چدن خاكستري كه داراي پولك هاي گرافيتي با سطح رويه نسبتا وسيعي مي باشند ، انحلال اين نوع گرافيت در آستنيت به سهولت انجام مي شود . در حاليكه در مورد چدن با گرافيت كروي ، چون نسبت حجم رويه به حجم كره گرافيت كم مي باشد بنابراين مقدار گرافيت كمتري در آستنيت حل ميگردد و در نتيجه كاربيد هاي درشت كمتري و مارتنزيت كم كربن تري در منطقه HAZ تشكيل ميشود . اين مطلب گواه ديگري بر قابليت بهتر جوش پذيري چدن با گرافيت كروي در مقايسه با ساير انواع چدن ها ست .
براي اجتناب از تمايل منطقه حرارت پذيرفته به ترك خوردن لازم است كه قطعه چدني را در موقع جوشكاري با قوس برقي با انرژي حرارتي كم جوشكاري نمود . زيرا اين روش باعث كاهش پهناي منطقه سخت و شكننده كنار فلز جوش مي شود . براي غلبه بر سختي و تردي منطقه حرارت پذيرفته اعمال تدابيري نظير پيش گرمايش و خنك كردن تدريجي قطعه جوشكاري شده ضرورت دارد .
در مورد جوشكاري چدن با قوس برقي دامنه درجه حرارت پيش گرم از درجه حرارت محيط كارگاه تا 300 درجه سانتي گراد توصيه ميشود . اين حرارت براي جوشكاري با استيلن در محدوده 450-650 درجه سانتي گراد قرار دارد . چدن خاكستري به حرارت پيش گرم بيشتري زيادتري و چدن با گرافيت كروي و چدن چكش خوار به درجه حرارت پيشگرم كمتري نياز دارند. درجه حرارت پيش گرم و محدوده آن به نوع چدن ، اندازه قطعه ، روش جوشكاري ، نوع الكترود و مقدار فلز جوشي كه بايد رسوب داده شود بستگي پيدا ميكند .
در مورد قطعات حساس ريختگري چدني ، درست پس از خاتمه جوشكاري عمليات تنش زدايي از طريق حرارت دهي قطعه تا حدود 600 درجه سانتي گراد و نگهداري در اين حرارت بمدت كافي صورت مي پذيرد.


دسته بندی :

کریستال شناسی هندسی

سایتی به زبان اصلی ولی با زبان ساده و اشکال سه بعدی متحرک به آموزش این بخش از بلور شناسی پرداخته.از مزایای این سایت معرفی اکثر فرم ها با عناصر تقارنشان ,معرفی عناصر تقارن , رده ها و... است. آدرس این سایت در ادمه مطلب
بانک اطلاعات موادبانک اطلاعات موادبانک اطلاعات مواد
لینک

دسته بندی :

عيوب قطعات

مقدمه

 واکنش پذيری شيميايی و فيزيکی فلز مذاب با محيط اطراف و قالب ، کاهش سياليت آن در اثر تبادل حرارتی با سطوح قالب و شستن جداره قالب به هنگام جريان آن در قالب، همگی بر اين واقعيت مهم و اساسی تأکيد دارند که دستيابی به يک قطعه ريختگی سالم ، مستلزم کنترل و هدایت مناسب جريان مذاب در قالب تا تکميل شدن انجماد آن می باشد . از اين رو ، چگونگی ورود مذاب به محفظه قالب و جريان آن در مجراهای که به محفظه قالب منتهی می شوند ، در ريخته گری ، از اهميت زيادی بر خوردار هستند . به طور کلی مجموعه راههايی که مذاب برای ورود به محفظه قالب ، از آنها عبور می کند به سيستم راهگاهی موسومند

وظايف سيستم راهگاهی

با توجه به نکات ياد شده ، وظايف يک سيستم راهگاهی صحيح را به طور کلی می توان بدين شرح ذکر کرد :

1. تنظيم سرعت و جهت جريان مذاب به گونهای که پُر شدن کامل قالب قبل از انجماد تضمين گردد .

2. ايجاد جريانی آرام و يکنواخت با حداقل آشفتگی و تلاطم در قالب ، به منظور جلوگیيری از جذب شدن هوا ، اکسيد شدن فلز مذاب و شستن جداره قالب .

3. ايجاد شيب دمايی مناسب از قطعه به تغذيه و در مواردی که از تغذيه استفاده نمی شود ، از قطعه به طرف مجرای ورود مذاب به قالب .

4. جلوگيری از ورود آخالها ، اکسيدهای سر باره ای ، ذرات و مواد قالب از طريق کنترل تلاطم و آشفتگی مذاب و يا با استفاده از مواد و روشهای تکنيکی از قبيل استفاده از صافيها ، رويه گيری ، فشار گيرها و ....

5. اقتصادی بودن از نظر راندمان ريختگی و نیز هزينه های تميز کاری

انواع سيستم راهگاهی

يكي از شرايط لازم براي رسيدن به یک سیستم راهگاهی مناسب درنظر گرفتن نسبت صحيح راهگاهي است. نسبت راهگاهي در اصطلاح ريخته گري عبارتست از نسبت سطح مقطع راهگاه بارريز(As) به سطح مقطع راهگاه اصلي (Ar) به مجموع سطوح مقاطع راهگاههاي فرعي Ag)) و يا به اختصار : As:Ar:Ag اين نسبت بر حسب نوع ذوب و نوع قطعه ريختگي تعيين مي شود ولي بطور كلي تمام نسبت هاي ممكن را مي توان در دو گروه كلي جاي داد:

سيستم فشاري (Pressurized gating system)

در اين سيستم مجموع سطوح مقاطع راهگاهي فرعي كمتر از سطوح مقطع راهگاهي بارريز است. براي مثال نسبت هاي 2:1.5:1 نشان دهنده سيستم فشاري مي باشد زيرا در چنين حالتي همواره فشاري در پشت مذاب در حال جريان موجود خواهد بود.

سيستم غير فشاري(Non-Pressurized gating system)

در اين سيستم مجموع سطوح مقطع راهگاهي فرعي از سطح مقطع راهگاه بارريز بشتر بوده و درنتيجه فشار مذاب در راهگاه بارريز گرفته شده و مذاب به آرامي وارد محفظه قالب مي گردد نسبت هاي 1:3:3 مثالي از يك سيستم فشاري را بيان مي كنند.

اجزای سيستم راهگاهی

يک سيستم راهگاهی به طور کلی می تواند دارای اجزاي زير مي باشد :

1 - حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز

2- راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )

3- حوضچه پای راهگاه بارريز

4- کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)

حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز

از نکات اساسی در ارتباط با حوضچه های بالای راهگاه بارريز آن است که اين حوضچه ها بايد در طول عمل بارريزی ، همواره پُر نگه داشته شوند : زيرا اين امر موجب مي شود تا اولاً ، شلاکه و مواد ناخالصی که معمولاً سبکتر از مذاب هستند بر روی سطح مذاب موجود در حوضچه جمع شوند و در نتيجه به داخل محفظه قالب راه پيدا نکنند. ثانياً ، پر نگه داشتن حوضچه از مذاب ، ضمن ايجاد جريان مناسبی از مذاب با فشار استاتيکی معين در داخل سيستم راهگاهی ، از جذب شدن هوا و ورود آن به قالب نيز جلوگيری می کند . در بعضی موارد ، بويژه در مورد فلزات و آلياژهای غير آهنی ، برای اينکه عمل تنظيم سرعت جريان مذاب ، جلوگيری از ورود شلاکه و مواد ناخواسته به داخل قالب و نيز ايجاد جريانی آرام و با حداقل تلاطم به منظور جلوگيری از ورود هوا به داخل قالب و حفظ نمودن قالب از آسيب ريزش مستقيم مذاب ، به طور مطلوبتری صورت پذيرد ، از حوضچه های موسوم به حوضچه گلابی یا لگنی استفاده می شود .

راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )

راهگاه بارريز مجرايی عمودی است که سطح مقطع آن از بالا به طرف پايين کاهش می يابد . اين راهگاه از طرف سطح بزرگتر به حوضچه بالای راهگاه بارريز و از طرف سطح کوچکتر به حوضچه ديگری از طريق نام حوضچه پای راهگاه به کانال اصلی يا راهبار متصل می شود . مخروطی شکل بودن به منظور پُر نگه داشتن و در نتيجه جلوگيری از ورود هوا به داخل آن ، لازم است. بديهی است در صورت انتخاب اشکال استوانه ای برای راهگاه بارريز , حباب هوا مي تواند در طول راهگاه حبس شود و باعث ايجاد آشفتگی در مذاب و جذب هوا در آن گردد. حوضچه پای راهگاه بارريز از آنجا که سرعت مذاب در قسمت پايين راهگاه بارريز به بيشترين مقدار خود می رسد و اين امر ممکن است تلاطم و آشفتی جريان مذاب را در راهباره و درنتيجه آن , تخريب قالب و جذب هوا را به دنبال داشته باشد , از اين رو , برای جلوگيری از اين امر , حوضچه ای در انتهای راهگاه بارريز تعبيه می گردد که به آن حوضچه پای راهگاه گفته می شود. بنابر اين , با ايجاد حوضچه ی پای راهگاه , از تلاطم مذاب جلوگيری می شود و مذاب با سرعتی مناسب و از طريق راهباره وارد قالب می گردد.

کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)

همان طور که قبلاً بيان گرديد , مذاب در انتهای راهگاه بارريز دارای سرعت زيادی است که انتقال مستقيم چنين مذابی به درون قالب , تلاطم و آشفتگی جريان و درنتيجه جذب هوا و تخريب سطوح قالب را به دنبال خواهد داشت. عموماً مذاب پس از جاری شدن در راهباراز طريق کانال هايی که از آن منشعب می شوند وارد محفظه قالب می گردد. اين کانال های انشعابی به کانال های فرعی يا راهباره موسومند. قابل به ذکر است که معمولاً , راهبار , بعد از آخرين راهباره انشعابی از آن , کمی امتداد پيدا می کند تا بدين وسيله مواد ناخواسته موجود در مذاب و ساير آشفتگيها , به اين قسمت انتهايی کشيده شود و از ورود آنها به داخل محفظه ی قالب جلوگيری گردد. اين قسمت انتهايی راهبار , کانال ممتد ناميده می شود.

طرح مناسب برای اتصال اجزای سيستم راهگاهی

 بنابر مطالب گذشته , يکی از وظايف مهم يک سيستم راهگاهی , ايجاد جرياني آرام و يکنواخت و با حداقل تلاطم و آشفتگی می باشد. با توجه به اين موضوع , بديهی است در صورتی که اجزای مختلف سيستم راهگاهی با گوشه هايی تيز به يکديگر مرتبط گردند , به دليل ايجاد تلاطم و آشفتگی در جريان مذاب در اثر تغيير مسير ناگهانی در محل گوشه ها , جذب هوا و گازهای ايجاد شده در قالب تسهيل می گردد. تغيير مسير جريان در محل گوشه ها منجربه ايجاد مناطقی با فشار کمتر از فشار اتمسفر می گردد که در نتيجه اين امر هوا و گازهای موجود در قالب وارد مذاب می شوند . برای رفع اين مشکل بايد محل اتصال به صورت مدور در نظر گرفته شود و همچنين محل اتصال راهبار وراهباره نيز بايد به گونه ای طراحی گردد که از تغيير ناگهانی سرعت مذاب جلوگيری شود .

روشهای راهگاه گزاری:

 بر اساس نوع فلز يا آلياژ شکل ابعاد و وزن قطعه ريختگی سيستم راهگاهی به 3 طريقه کلی تعبيه می شود . روش راهگاه گزاری از بالا : هنگام استفاده از چنين روشی بايد به 2 نکته زير توجه شود

الف- به دليل ريزش مستقيم مذاب و امکان تخريب قالب ، قالب بايد از استحکام بالايی برخوردار باشد .

ب- به دليل ايجاد جريان آشفته عيوبی همچون جذب هوا و گاز و اکسيده شدن فلز تشديد می گردد.

روشهای راهگاه گزاری ازپایین: با توجه به عیوبی که از آشفتگی و تلاطم ناشی از سقوط مذاب ایجاد می گردد ورود مذاب از پایین محفظه قالب توصیه می شود و با توجه به قرار گیری اولین مذاب در سطح فوقانی قطعه ( محل استقرار تغذیه ) انجماد مذاب در شیب دمایی مناسب صورت نمی گیرد حال آنکه عیب حفره های انقباضی در قطعا تی با این نوع سیستم راهگاهی اجتناب ناپذیر است برای رفع این مشکل از راهگاه های پله ای استفاده می شود . در راهگاه پله ای اتصال بیشتري از راهگاه به قطعه صورت می گيرد به طوري که گرم ترین مذاب وارد تغذیه می گردد تا شیب دمایی مناسب حاصل می شود . استفاده از تغذیه جانبی در سیستم های راهگاهی تعبیه شده در زیر قالب و افزایش راندمان تغذیه کمک به سزایی می کند. روش راهگاه گزاری در سطح جدایش در این روش مذاب از ارتفاع کمتری از سطح جدایش وارد محفظه قالب می شود و بنابراین عیوب مربوط به راهگاه گزاری از بالا کاهش می یابد روش های آخال گیری در سیستم های راهگاهی با توجه به یکی از وظایف سیستم راهگاهی که آخال گیری می باشد توصیه می شود یکی از سه راه زیر در سیستم راهگاهی لحاظ گردد

1- روش جدا سازی مواد ناخواسته بر اساس اختلاف در وزن مخصوص

2- استفاده از کانال ممتد: در این روش راهبار بعد از محل آخرین راهباره کمی امتداد داده می شود با توجه به تمایل مذاب برای حرکت در مسیر مستقیم اولین مذاب که حاوی بیشترین نا خالصی است به محل جدید تعبیه شده هدایت می شود و در صورت طراحی صحیح سیستم این مذاب به داخل محفظه قالب راه پیدا نمی کند و بدین وسیله از ورود نا خالصی های ناخواسته به قالب جلوگیری می شود.

۳-استفاده از موانع و گلویی در سیستم راهگاهی : با اعمال روش هایی مانند ایجاد محفظه هایی به نام تله در راهبار تعبیه راهبار در قسمت بالای قالب و راهباره ها در قسمت پایین آن و قرار دادن مانع یا صد و توپی حوضچه می توان مواد نا خواسته را در قسمت های مختلف سیستم راهگاهی جمع آوری و از ورود آنها به محفظه قالب جلوگیری کرد استفاده از راهگاههای گردابی : در این روش مواد نا خواسته در اثر ایجاد نیروی جانب به مرکز در سطح مذاب جمع شده و به داخل کانالی که در بالای محفظه گردابی تعبیه شده است رانده می شود. استفاده از صافی: در آلیاژهایی که وزن مخصوص پایین تری نسبت به نا خالصی ها دارند استفاده از روشهای قبلی نا کارآمد می باشد . و برای جلو گیری از ورود نا خالصی در ریخته گری این نوع آلیاژها از صافی و فیلتر ها در سیستم راهگاهی استفاده می شود

فیلمهای سطحی مذاب

فيلم هاي روي سطح مذاب به دو صورت شكل مي گيرد.

1- فيلم هاي اكسيدي ناشي از تجزيه رطوبت و واكنش با هوا

2- فيلم هاي گرافيتي ناشي از تجزيه هيدرو كربن ها فيلم هاي سطحي

در حالت عادي به عنوان يك محافظ از سطح مذاب شناخته مي شوند ، ولي در صورت آشفتگي و تلاطم جريان ، بر روي هم تا مي خورند .و وارد مذاب مي شوند. ذرات فيلم تا خورده در مذاب دفع شده و به عنوان منشاء برخي از عيوب مانند ترك در قطعه عمل مي كند. پس هر گونه عميلياتي كه فيلم سطحي مذاب را پاره و داخل مذاب كند نا مناسب است و بايد تصحيح گردد. عواملي مانند ارتفاع زياد بارريزي ، طغيان سطحي ، مذاب تلاطم سطحي ، جوش متلاقي و رد حباب باعث ايجاد عيوب ناشي از فيلم هاي سطحي مذاب مي شود عيوبي مانند : شلاكه

 تخلخل در قطعه

حفره هاي گازي

بارريزي:

 به هنگام ريختن مذاب بعضي از آلياژ ها ، يك فيلم سطحي اكسيدي در حال سقوط مذاب را احاطه مي كند. هر چقدر لبه پاتيل به داهانه قالب نزديك تر باشد اين فيلم قدرت حفاظتي خود را از مذاب حفظ مي كند. و از اكسيداسيون مذاب جلوگيري مي كند. Turmer گزارش كرده است كه اگر ارتفاع بارريزي بيشتر از90 mm باشد هوا وارد مذاب مي شود و به صورت حباب هايي در سطح ظاهر مي گردد. در نتيجه تشكيل و ورود اكسيدهاي سطحي به مذاب در اثر بارريزي از ويژگي هاي روش ريخته گري وزني است. بنابراين براي جلوگيري ازاين حالت مي توان ريخته گري از كف و بارريزي رو به بالا را مورد استفاده قرار داد.

طغيان سطحي مذاب :

پدیده طغیان سطح مذاب در هنگام ریخنه گری وجود دارد. حتی در ورودي از ته نیز هنگامی که مذاب به طرف بالا حرکت می کند فیلم سطحی به طور مداوم پاره شده و به اطراف حرکت کرده و به پوسته جامد قطعه بر خورد می کند. قسمت هايی از مذاب در حال پرکردن محفظه قالب با سرعت بیشتری بالا می برن و خود را از سطحی که دارای جریان آرامی است جدا می کند و بدین صورت جبهه سطحی مذاب ناپیدار می شود در این حالت مذاب بر روی جبهه ایستا طغیان می کند بنابراین پیشروی مذاب ناشی از توقف ها و طغیان های متوالی است به صورتی که هر طغیان جدید باعث دفع یک فیلم سطحی چند لایه می شود . برای جلو گیري از این نحوه نامناسب پر شدن قالب کاهش آهنگ بارریزی ، اصلاح سیستم راهگاهی و یا در صورت لزوم کاهش شرایط تشکیل فیلم موثر می باشد ( برای آلیاژهای فیلم ساز ریخته گری در سیستم خلاء توصیه می گردد ) .

تلاطم سطحی :

تلاطم سطحی متداول ترین حالتی از حرکت مذاب است که توسط آن فیلم سطحی وارد مذاب می شود معیار آغاز تلاطم سطحی افزایش سرعت مذاب از یک حد مشخص است . که در نتیجه آن فیلمهای خشک سطحی مذاب بر روی هم آمده و گاز یا هوا در بین آنها حبس می شود و با تشدید تلاطم فیلم پاره شده و مذاب از محل پارگی به بیرون نفوذ می کند و در نتیجه اقتشاش ایجاد شده فیلم درون مذاب دفع می گردد.

جوش متلاقی :

 در بعضی مواقع لازم است جریان ورودی مذاب به قطعه به دو یا چند جریان تبدیل شود که بعدا" در نقطه دیگری به یکدیگر بپیوندد . در این حال جدا شدن و اتصال مجدد جریان مذاب منجربه تشکیل فیلم ها یی بر روی جبهه پیش رونده می شود که می تواند به دلیل مشکل بودن اتصال کامل باعث عیوب مختلف می گردد این حالت را جوش متلاقی می گویند .


دسته بندی :

پيوندهای متالورژيکی در فرایند گالوانیزه

در فرايند گالوانيزه پيوندی متالورژيکی بين پوشش و زير لايه فولادی يا آهنی ايجاد می شود كه بصورت قسمتي از سطح فلز پايه ميگردد.
طی فرايند گالوانيزه روی مذاب با سطح فولادی يا آهنی گالوانيزه شونده ، واکنش داده و يک سری آلياژهای روی/آهن تشکيل می گردد .
معمولا پوشش های گالوانيزه شامل سه لايه آلياژی و يک لايه روی فلزی می باشند ،که به ترتيب از زير لايه تا سطح خارجی عبارتند از :

  • لايه نازک گاما که از آلياژی که شامل 75% روی و 25% آهن می باشد تشکيل شده است .
  • لايه دلتا که از آلياژی که شامل 90% روی و 10% آهن می باشد تشکيل شده است .
  • لايه زتا که از آلياژی که شامل 94% روی و 6% آهن می باشد تشکيل شده است .
  • لايه خارجی اتا که از روی خالص تشکيل شده است .

 

 

تصوير پوشش گالوانيزه به روش غوطه وري گرم

هر لايه با يک عدد سختی هرم الماسی ( DPN مشخص می گردد DPN يك مقياس اندازه گيري سختي مي باشد .

به طور معمول لايه های گاما ، زتا و دلتا سخت تر از زير لايه فولادی می باشند .سختی اين لايه های زيرين ، پوشش را از آسيب ديدگی در برابر سايش، محافظت می کند .

لايه اتای پوشش گالوانيزه کاملا داکتيل می باشد که مقاومت به سايش خوبی را برای پوشش گالوانيزه فراهم می کند .پوشش گالوانيزه به زير لايه فولادی با فشار چندين هزار پوند بر اينچ مربع ( PSI ) چسبيده است .چسبندگی ساير پوشش ها معمولا دربهترين حالت در حد ، چند صد PSI است .

تركيب سه فاكتور سختي ، چكش خواري ، چسبندگي منجر به مقاومت عالي پوشش در برابر خوردگي يا خراش مي شود .

از آنجاييکه محافظت مرزی از خوردگی، به بدون نقص بودن پوشش بستگی دارد ، چقرمگی (مقاومت به ضربه ) پوشش گالوانيزه بسيار مهم می باشد ، ساير پوشش ها به هنگام حمل و نقل يا در حين کار براحتی آسيب می بينند .

کارشناسان درمورد اينکه تمام پوشش های مرزی( مانند رنگ ) تا حدی نفوذ پذير هستند ، اختلاف نظر دارند در صورت بکاربردن صحيح ، پوشش های گالوانيزه غير قابل نفوذ می باشند .در صورت آسيب ديدگی فيزيکی پوشش ، لايه گالوانيزه از لايه فولادی فاقد پوشش ، محافظت کاتدی می کند . اگر مناطق خاصی از زير لايه فولادی يا آهنی به اندازه 4/1 طول يا عرض ، بدون پوشش باشند ، روی مجاور آن تا زمانی که پوشش داشته باشد از اين نواحی محافظت کاتدی می کند .اگر "0.25 از سطح فولاد بدون پوشش باشد ، روي اطراف آن تا زماني كه پوشش داشته باشد ، از آن ناحيه محافظت كاتدي مي كند .

بطور طبيعی پوشش لبه ها و کنج ها در فرايند گالوانيزه ، نازك تر از ساير نواحي مي باشد ،بنابراين آسيب ديدگی پوشش معمولا از لبه ها آغاز می گردد ، و بايد از اين مناطق محافظت بيشتری کرد . برس کاری يا اسپری بکاررفته در پوشش ها منجر به نازک شدن پوشش در لبه ها و کنج ها می شود .

از آنجاييکه در فرايند گالوانيزه تمام ماده در مذاب غوطه ور می شود و تمامی سطح آن دارای پوشش می باشد، در اين فرايند تمامي سطح داراي پوشش مي باشد .

Galvanizing forms a metallurgical bond between the coating and underlying steel or iron . Galvanizing creates a barrier that is a part or extension of the metal itself . During galvanizing,the molten zinc reacts with the surface of the steel or iron article undergoing galvanizing to form a series of zinc/iron alloys. A typical galvanized coating consists of three alloy layers and a layer of metallic zinc from the underlying metal surface outward, these are:

  • The thin Gamma layer composed of an alloy that is 75 percent zinc and 25 percent iron
  • The Delta layer composed of an alloy that is 90 percent zinc and 10 percent iron
  • The Zeta layer composed of an alloy that is 94 percent zinc and 6 percent iron
  • The outer Eta layer that is composed of zinc

مواد

 

 

Photomicrograph of Hot Dipped Galvanized Coating

    Each layer is characterized by a measure of hardness the Diamond Pyramid Number (DPN). The DPN is a progressive measure of hardness. Typically, the Gamma, Zeta, and Delta layers are harder than the underlying steel . The hardness of these inner layers provides exceptional protection against coating damage through abrasion. The Etta layer of the galvanized coating is quite ductile, providing the galvanized coating with good resistance to damage by abrasion . The galvanized coating is adherent to the underlying steel on the order of several thousand pounds per square (psi) inch. Other coatings typically offer adhesion rated at several hundred psi at best.

These three factors, hardness, ductility, and adherence combine to provide the galvanized coating with unmatched protection against damage by rough handling during transportation to the job site. The toughness of the galvanized coating is extremely important since barrier protection from corrosion is dependent upon the integrity of the coating. Other coatings damage easily during shipment or through rough handling on the job site . Experts will argue that all organic forms of barrier protection (such as paint) must be permeable to some degree. Correctly applied galvanized coatings are impermeable. If the coating is physically damaged, the galvanizing will continue to provide cathodic protection to the exposed steel. If individual areas of underlying steel or iron of length or width of as much as 1/4" become exposed, the surrounding zinc will provide these areas with cathodic protection for as long as the coating lasts.

  The galvanizing process naturally produces coatings that are at least as thick on the corners and edges as the coating on the rest of the article. As coating damage is most likely to occur at the edges, this is where added protection is needed most. Brush- or spray-applied coatings have a natural tendency to thin at the corners and edges. Because the galvanizing process involves total immersion of the material, it is a complete process; all surfaces are coated


دسته بندی :

جدول تاثیر عناصر آلیاژی

بانك اطلاعات متالورژي


دسته بندی :

سمانتیت آستنیت فریت پرلیت لدبوریت بینیت

شاید بارها نام فازهای مختلف دیاگرام آهن- کربن را شنیده اید و دوست داشته ایدبدانید منشا این نامها چیست. در ادامه مطلب در این مورد بحث شده است.

 


 

سمانتیت (Cementite): حدس زدن این مورد شاید آسان باشد. این لغت برگرفته از کلمه Cement در زبان انگلیسی به معنای ماده ای است که مواد مختلف را به هم می چسباند، می باشد.

در سال 1855 Osmond و Werth تئوری سلولی را ارائه دادند که در آن نه تنها وجود گونه های آلوتروپیک آهن( که امروزه به نام آستنیت و فریت معروف هستند) را پیشنهاد دادند، بلکه در این تئوری نگاه تازه ای به تشکیل کاربید ها شده بود. تحقیقات آنها در خصوص فولادهای پرکربن نشان داد که مخلوطی شامل سلولهای و دانه های آهن وجود دارد که توسط لایه ای از کاربید آهن محصور شده است.در حین انجماد ابتدا گلبولها یا سلولهای آهن تشکیل شده و رشد می کنند و باقیمانده مذاب به صورت کاربید آهن منجمد می شود. بدین ترتیب کاربید تشکیل شده با قرار گرفتن در اطراف سلولهای قبلی شکل گرفته، آنها را به هم می چسباند. از این شرح می توان دریافت چرا Osmond کاربید تشکیل شده را از لغت فرانسوی Ciment نامگذاری کرد.

این فاز در زبان آلمانی با Zementit و در انگلیسی با Cementite نشان داده می شود.

فریت (Ferrite): Ferrum ریشه لاتین برای بیشتر لغات جدید ساخته شده در خصوص آهن و ترکیبات آن می باشد که احتمالا ریشه سامی دارد.

آستنیت (Austenite): این فاز به یادبود Sir William Chandler Roberts-Austen متالورژیست انگلیسی تبار(1843-1902) نامگذاری شده است.

Robert-Austen اولین کسی بود که دیاگرام اولیه آهن – کربن را در سال 1897 (شکل زیر) و فرم نهایی آن را در سال 1899 منتشر کرد.

او همچنین اولین دانشمندی است که اندازه گیری کمی (Quantitative ) نفوذ در حالت جامد (طلا در مس ) را با توجه به قوانین نفوذ فیک انجام داد
 

پرلیت(Pearlite): برگرفته از ظاهر درخشنده مروارید شکل (Pearl) و رنگین کمانی این فاز می باشد.علت اینکه ساختار این فاز به صورت مروارید این است که تیغه های تشکیل شده با داشتن خاصیت انعکاس نور متفاوت به علت جهت گیری مختلف، تشکیل کریستال های متفاوت نوری می دهند.

لدبوریت (Ledeburite): نامگذاری شده به افتخار Adolf Ledebur (1837- 1916).

Ledebur اولین پروفسوری بود که در سال 1882 مخلوط کریستالی آهن کربن را کشف نمود.

مارتنزیت (Martensite): به افتخار Adolf Martens(1850-1914) نامگذاری شده است.

وی کارش را در آزمایشگاه مکانیکی رویال در برلین به عنوان مهندس شروع نمود. امروزه یک جایزه مشهور به نام او اهدا می شود.

بینیت (bainite): این فاز به یادبود E.C. Bain شیمیدان آمریکایی نامگذاری شده است
 

تاریخچه آستمپرینگ به سال 1930 بر می گردد، زمانی که Grossman و Bain در آزمایشگاه های فولاد ایالات متحده بر روی ارزیابی پاسخ متالورژیکی فولادهای سرد شده با سرعت زیاد از دمای 1450 درجه فارنهایت (788 درجه سانتیگراد) به دماهای متناوبا بالا و نگهداری در این دماها به مدت زمانهای مختلف های در حال کار بودند.

نتیجه تحقیقات آنها چیزی است که ما امروزه به عنوان دیاگرامهای استحاله همدما (Isothermal Transformation Diagram) می شناسیم.

Grossman و Bain با ساختارهای معمول متالورژیکی فریت، پرلیت و مارتنزیت آشنا بودند. چیزی که آنها کشف کردند ساختار دیگری بود که در بالاتر از دمای آغاز تشکیل مارتنزیت (Ms) و پایین تر از دمای تشکیل پرلیت بود.

در فولادها این ساختار شکل ساختارهای سوزنی (بشقابی) با ظاهری پر مانند را داراست. تحقیقات X ray نشان داد که بینیت شامل فریت و کاربید فلزی است.

منبع:http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_8/advanced/t8_4_1.html


دسته بندی : عملیات حرارتی

فلزات و تغییر شکل شان

فلزات و تغییر شکلشان
فلز ماده‌ای است که می‌توان آن را صیقل داده و براق کرد، یا به طرح‌های گوناگون در آورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که آزمایش‌های مربوط به گرما و مهم‌تر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزات با یکدیگر فرق زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی، تعدادی از آنها ممکن است به آسانی خم شده و یا خیلی محکم و مقاوم باشند

شکل واقعی فلزات
شکل واقعی فلزات به اندازه یون و تعداد الکترون‌هایی که هر یون در حوزه اشتراکی دارد و انرژی یون‌ها و الکترون‌ها بستگی دارد. هر قدر فلز گرمتر شود این انرژی زیادتر خواهد شد. پس فلزات گوناگون ممکن است طرح‌های گوناگونی به خود بگیرند. یک فلز ممکن است در حرارت‌های مختلف، طرح‌های متنوعی را اختیار کند، اما در بیشتر آرایش‌ها، یون‌ها کاملاً پهلوی هم قرار دارند، و معمولاً تراکم در فلزات زیادتر از دیگر مواد است. اختلافات عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات.فلزات هادی خوب برق هستند. چون الکترون‌های آنها برای حرکت مانعی ندارند. همه فلزات جامد و مایع گروهی الکترون آزاد دارند، طبعا همه فلزات هادی‌های خوب الکتریسیته هستند. به این سبب فلزات از دیگر گروه‌های عناصر، کاملاً متفاوت دارد.
اختلاف عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات، در توانایی هدایت گرما و الکتریسیته است. هادی خوب آزمایش‌های مربوط به گرما جسمی است که ذرات آن طوری تنظیم شوند که بتوانند آزادانه نوسان یافته و به ذرات مجاور خود نیز امکان نوسان آزاد را بدهند. "گرم شدن" همان نوسانات سریع یون‌ها و الکترون‌ها است. در فلزات چون گروه الکترون‌ها، غبار مانند یون‌ها را احاطه می‌کنند، طبعا هادی‌های خوبی برای حرارت هستند «رسانش گرمایی فلزات).

مقاومت مکانیکی فلز
مقصود آن مقدار باری است که فلز می‌تواند تحمل کرده، نشکند. بسیاری از فلزات، وقتی گرم هستند، اگر تحت فشار قرار گیرند، شکل خود را زیادتر از موقعی که سرد هستند، تغییر می‌دهند. بسیاری از فلزات در زیر فشار متغییر مانند نوسانات، آسانتر از موقعی که سنگین باری را تحمل می‌کنند، می‌شکنند.

علت درخشش فلزات
دلیل اول آن است که با طرح ریزی و براق کردن صحیح می‌توان فلزات را به شکل خیلی صاف تهیه کرد. گر چه آنها نیز تصاویر را خوب منعکس می‌کنند، ولی ظاهر سفید و درخشان بیشتر قطعات فلزی صیقلی شده را ندارند. بطور کلی جلا و درخشندگی فلز بستگی دارد به گروه الکترون‌های آن دارد.الکترون‌ها می‌توانند هر نوع انرژی را که به روی فلزات می‌افتد جذب کنند؛ زیرا در حرکت آزاد هستند. بیشتر انرژی الکترون‌ها از تابش نوری است که به آنها می‌افتد، خواه نور آفتاب باشد یا نور برق. اکثر فلزات همه انرژی جذب شده را پس می‌دهند، به همین دلیل، نه تنها درخشان بلکه سفید به نظر می‌آیند.

علت تغییر شکل فلزات
بسیاری از فلزات در حرارت ویژه‌ای، آرایش یون‌های خود را تغییر می‌دهند. با تغییر ترتیب آرایش یون‌های بسیاری از خصوصیات دیگر فلز نیز دگرگون می‌شود و ممکن است فلز کم و بیش شکننده، قردار، بادوام و قابل انحنا شود یا اینکه انجام کار با آن آسان گردد. بسیاری از فلزات در هنگام سرد بودن، به سختی تغییر شکل می‌پذیرند. بیشتر فلزات جامد را به زحمت می‌توان در اثر کوبیدن به صورت ورقه و مفتو‌ل‌های سیم در آورده، ولی اگر فلز گرم شود، انجام هر دو آسان است.

جستارهای وابسته

آلیاژ
اجسام رسانا
الکترون
انبساط جامدات
انتقال گرما
جامد
تنگستن
رسانش الکتریکی فلزات
فلزات مایع
مقاومت مکانیکی
بسیاری از قطعات آلومینیمی به همان روش و با استفاده از همان دستگاه هایی شکل داده می شوند که برای شکل دادن فلزاتی چون فولاد ، مس و غیره به کار می رود اما در شکل دادن آلومینیم و آلیاژهیا آن برای دستیابی به شکل مورد نظر باید چندین مطلب مهم را در نظر گرفت از میان خواص مشخص آلومینیم می توان خواص زیر را نامب رد آلومینم سطحی نرمتر از فولاد دارد آلومینیم در مقابل شیار ( شکاف ) حساس است آولومینم اگر تحت خمش قرار بگیرد تمایل قابل توجه ای در بر گشتنب ه حالت اولیه خود دارد ( فنریت بالا)آلومینیم ضریب انتساط حرارتی و قابلیت حدایت حرارتی زیادی دارد سطح آلومینم به آسانی آسیب می بیند بنابراین تولیدات نیمه تمام و قطعات تمام شده آلومینیم باید در موقع جابه جایی کل شود و از اکسیژن یا شراندن آن بر روی میز کار و کف زمین پرهیز کرد از آلودگی سطح فلزی آلومینیم با ذرات فلزات سنگین باید پرهیز شود زیرا در صورت وجود رطوبت به خودگی آلومینیم کمک می کند.

آلومینم دارای فنریت زیادی است وقتی آلومینیم خم یا تا شود قابلیت انعطاف ( فنریت ) خیره کننده در مقایسه با قابیت انعطاف ( فنریت ) فولاد معمولی از خود نشان می دهد هر چه آلیاژ سخت تر باشد فنریت آن بیشتر است برگشت پذیری را می توان با خم کردن بیش از اندازه جبران کرد ولی مقدار صحیح و مطلوب آن برای کار مورد نظر را باید از طریق آزمایش و خظا تعیین کرد فنریت زیاد آلومینم در مقایسه با فولاد هب علت مدول الاستیکی نسبتا پایین آن است بیش از حد گرم کردن ماده آلومینیمی در دماهای غیر مجاز حتی به مدت بسیار کوتاه آسیب جبران ناپذیریبه فلز می رساند آن قدر که بریا برازندگی آن با کار باید آن را دوباره ذوب کرد بنابر این در کلیه عملیات کار گرم باید دقت دما را کنترل کرد.اغلب عملیات شکل دادن آلومینیم در حالت سرد انجام می گیرد زیرا وقتی پوفیلی با رویه نازک و روق های نازک حرادت داده می شوند امکان تاب خوردن آنها وجود دارد نیروی لازم برای تغییر شکل آلومینیم کمتر از فولاد است نرمی آلومینیم به خود ماده ( نوع آلیاژ ) و حالت آن بستگی دارد وضعیت آلومینیم مانند هر فلز دیگری در اثر کار سرد تغییر می کند تاثیر کار سرد بر آلومینم از این قرار است ماده مستحکم تر و سخت تر می شود در قطعه تنش تولید می شود اگر تغییر شکل از ظرفیت تغییر شکل پذیری فلز بیشتر شود کار سرد مممکن است باعث ترک خوردن آن شود راحت ترین ماده آلومینیمی از نظر تغییر شکل و نرمی آلویمینم حالص آلومینیم تصفیه شده و آلیاژ Al-Mn در حالت نرم است.

آلومینیم خالص و آلیاژهای آلومینیم در حالت نیمه سخت و آلیاژهای پیر سختی پذیر در حالت نرم در حال کار پذیر هستند گر چه کارپذیری آن ها کمتر از موادبیشتر شاد شده است آلیاژ های آلومینیم در حالت سخت یا حالات کاملا پیر سهت شده به مقدار کمی کار پذیرند و به طور کلی کارپذیری آنها بسیار مشکل است.آلیاژ ها از آلومینیم شامل عنصر لیتیم تولید شده اند که اهمیت ویژه ای در صنایع هوا – فضا یافته اند چگالی لیتیم 534% است نتیجتا چگالی آلیاژ های Al-Liمی تواند حدود 10 درصد کمتر از دیگر آلیاژ های متداول آلویمنیم باشد این وزن کم می تواند باعث استخکام ویژه بسیار خوب این آلیاژ برای کاربرد های هوا – فضایی باشد آهنگ رشد ترک خستگی در این آلیاژها پایین است که باعث بهبود مقاومت خستگی و سفتی ( تافنس ) خوب آن آلیاژ ها در دماهای پایین می شود.

آلیاژ های Al-Liدر ساخت کف بدنه و اکلت هواپیما های نظامی و تجاری به کار می روند. آلیاژ ها از آلومینیم شامل عنصر لیتیم تولید شده اند که اهمیت ویژه ای در صنایع هوا – فضا یافته اند چگالی لیتیم 534% است نتیجتا چگالی آلیاژ های Al-Liمی تواند حدود 10 درصد کمتر از دیگر آلیاژ های متداول آلویمنیم باشد این وزن کم می تواند باعث استخکام ویژه بسیار خوب این آلیاژ برای کاربرد های هوا – فضایی باشد آهنگ رشد ترک خستگی در این آلیاژها پایین است که باعث بهبود مقاومت خستگی و سفتی ( تافنس ) خوب آن آلیاژ ها در دماهای پایین می شود آلیاژ های Al-Liدر ساخت کف بدنه و اکلت هواپیما های نظامی و تجاری به کار می روند .

آلیاژ ها از آلومینیم شامل عنصر لیتیم تولید شده اند که اهمیت ویژه ای در صنایع هوا – فضا یافته اند چگالی لیتیم 534% است نتیجتا چگالی آلیاژ های Al-Liمی تواند حدود 10 درصد کمتر از دیگر آلیاژ های متداول آلویمنیم باشد این وزن کم می تواند باعث استخکام ویژه بسیار خوب این آلیاژ برای کاربرد های هوا – فضایی باشد آهنگ رشد ترک خستگی در این آلیاژها پایین است که باعث بهبود مقاومت خستگی و سفتی ( تافنس ) خوب آن آلیاژ ها در دماهای پایین می شود آلیاژ های Al-Liدر ساخت کف بدنه و اکلت هواپیما های نظامی و تجاری به کار می روند استکام بالای آلیاژهای Al-Li ناشی از قابلیت آن ها برای پیر سختی است مهمترین زمینه های کاربرد آلومینم در صنایع عبارتند از :1- مصارف خانگی نظیر ظروف 2- مصارف ساختمانی نظیر در و پنجره 3- مصارف تاسیساتی نظیر لوله و اتصالات 4- مصارف صنایع فضایی5- مصارف اتومبیل سازی 6- مصارف کشتی سازی بدنه پروانه پمپ 7- مصارف تجاری و بسته بندی چای مواد لبنی ضخامت تا 10 میکرون 8- مصارف الکتریکی : نظیر کابل ها .
بسیاری از قطعات آلومینیمی به همان روشو با استفاده از همان دستگاه هایی شکل داده می شوند که برای شکل دادن فلزاتی چون فولاد ، مس و غیره به کار می رود اما در شکل دادن آلومینیم و آلیاژهیا آن برای دستیابی به شکل مورد نظر باید چندین مطلب مهم را در نظر گرفت از میان خواص مشخص آلومینیم می توان خواص زیر را نامب رد آلومینم سطحی نرمتر از فولاد دارد آلومینیم در مقابل شیار ( شکاف ) حساس است.
آلومینیوم اگر تحت خمش قرار بگیرد تمایل قابل توجه ای در بر گشتنب ه حالت اولیه خود دارد ( فنریت بالا)آلومینیم ضریب انتساط حرارتی و قابلیت حدایت حرارتی زیادی دارد سطح آلومینم به آسانی آسیب می بیند بنابراین تولیدات نیمه تمام و قطعات تمام شده آلومینیم باید در موقع جابه جایی کل شود و از اکسیژن یا شراندن آن بر روی میز کار و کف زمین پرهیز کرد از آلودگی سطح فلزی آلومینیم با ذرات فلزات سنگین باید پرهیز شود زیرا در صورت وجود رطوبت به خودگی آلومینیم کمک می کند آلومینم دارای فنریت زیادی است.

وقتی آلومینیم خم یا تا شود قابلیت انعطاف ( فنریت ) خیره کننده در مقایسه با قابیت انعطاف ( فنریت ) فولاد معمولی از خود نشان می دهد هر چه آلیاژ سخت تر باشد فنریت آن بیشتر است برگشت پذیری را می توان با خم کردن بیش از اندازه جبران کرد ولی مقدار صحیح و مطلوب آن برای کار مورد نظر را باید از طریق آزمایش و خظا تعیین کرد فنریت زیاد آلومینم در مقایسه با فولاد هب علت مدول الاستیکی نسبتا پایین آن است بیش از حد گرم کردن ماده آلومینیمی در دماهای غیر مجاز حتی به مدت بسیار کوتاه آسیب جبران ناپذیریبه فلز می رساند آن قدر که بریا برازندگی آن با کار باید آن را دوباره ذوب کرد بنابر این در کلیه عملیات کار گرم باید دقت دما را کنترل کرد .

انواع تغییر شکل:

بررسی مکانیزمهای ایجاد ترک و مکانیزمهای متفاوت رشد سریع یا در حد بحرانی ترک و رشد آرام و پایینتر از رشد بحرانی از اهمیت ویژه صنعتی برخوردارند. بررسی فعل و انفعالات فیزیکی که به هنگام شکست روی میدهد چندان ساده نیست، زیرا چگونگی ایجاد ترک و رشد آن و بالاخره نوع شکست در مواد کریستالی به جنس، ساختار شبکه کریستالی، ریزساختار و از آنجا که قطعات معمولا به طور کامل سالم و بدون عیب نیستند به نوع، اندازه و موقعیت عیب، نوع و حالت تنش وارد بر آنها بستگی خواهد داشت. معمولا شکست درفلزات به شکست نرم و شکست ترد تقسیم می شود.در صنعت هدف، کنترل و به تعویق انداختن شکست است.

شکست نرم:
بسیاری از فلزات و آلیاژهای آنها، به ویژه آنهایی که دارای شبکه fcc هستند، مانند آلومینیوم و آلیاژهای آن، در تمام درجه حرارتها، شکست نرم خواهند داشت. شکست نرم به آرامی و پس از تغییر شکل پلاستیکی زیاد به ازای تنشی بالاتر از استحکام کششی ظاهر میشود. از مشخصات شکست نرم، تحت تاثیر تنش کششی، ظاهر گشتن گلویی یا نازکی موضعی و ایجاد حفره های بسیار ریز در درون قسمت گلویی و اتصال آنها به یکدیگر تا رسیدن به حد یک ترک ریز و رشد آرام ترک تا حد پارگی یا شکست نهایی است

مراحل مختلف شکست نرم در یک فلز انعطاف پذیر

در این نوع شکست علت ایجاد حفرهای ریز در محدوده گلویی میتواند تغییر شکل غیر یکنواخت ناشی از ناخالصیهای موجود در ماده اصلی زمینه باشد. لذا با ایجاد حفره های بسیار ریز در محدوده گلویی حالت تنش سه محوری برقرار میشود که منجر به ایجاد ترک میشود .
در طراحی و ساخت اجزای ماشین آلات و در ساختمان سازی، تنشهای وارد بر سازه های فلزی در محدوده الاستیکی انتخاب میشود. بنابراین در کاربرد صنعتی، شکست در حالت تنش استاتیکی در مواد انعطاف پذیر ( داکتیل ) یک پیشامد نامطلوب است.

ترک داخلی در نا حیه نازک شده در نمونه کششی مس با خلوص بالا

شکست ترد:
شکست ترد معمولا در فلزاتی با ساختار کریستالی مکعب مرکزدار(bcc ) و هگزاگونال متراکم (hcp) و آلیاژهای آنها در درجه حرارتهای پایین ( معمولا پایینتر از دمای معمولی محیط ) و سرعتهای تغییر شکل بالا بطور ناگهانی ظاهر میشود. شکست ترد در امتداد صفحه کریستالی معینی، به نام صفحه کلیواژ، انجام میگیرد. در شکست ترد عموما تغییر شکل پلاستیکی قابل توجهی در منطقه شکست مشاهده نمیشود.نظریه شکست ابتدا علت شکست را این چنین بیان کرد که تمام پیوندهای اتمی در امتداد صفحه شکست هم زمان با هم گسیخته میشوند. بدین ترتیب که با ازدیاد تنش فاصله اتمها از یکدیگر دور میشوند ودر نهایت به محض اینکه تنش به حد تنش شکست ( تنش بحرانی ) رسید، در نتیجه گسستن تمامی پیوندهای اتمی در صفحه عمود بر امتداد کشش، شکست پدیدار میشود.در جدول زیر تنشهای بحرانی عمود بر صفحات کریستالی معین در چند تک کریستال برای شکست داده شده است.

شکست ترد وتعدادی از تک کریستالها

عملا تنش لازم برای شکست مواد لازم فلزی به اندازه قابل توجهی کمتراز تنش شکست محا سبه شده ا ز طریق تئوری است . بنابراین فعل وانفعال شکست نمیتواند از طریق گسستن همزمان تمامی پیوند های اتمی درامتداد سطح شکست صورت گیرد. بد ین ترتیب فعل و انفعالات شکست عملا بیشتر از طریق ایجاد یک ترک بسیار ریز به عنوان منشا ترک و رشد و پیشروی آن انجام میگیرد . برای پیشروی ترک د ر یک ماده لازم است مقدار تنش متمرکز در نوک ترک از استحکام کششی در آن موضع فراتر رود . د ر مواردی که شرایط برای پیشروی منشا ترک مساعد نیست ترک می تواند متوقف گشته وشکست پدیدار نشود.


مکانیزم ایجاد ترک از طریق نابجاییها

الف) تجمع نابجائیها در پشت مرز دانه ها (Zener)
ب) تلاقی نابجائیها (Cottrell)

کاترل مکانیزم د ومی رابرای ایجاد منشا ترک ارائه کرد. بد ین صورت که منشا ترکهای ریز می تواند د ر اثر تلا قی د و صفحه لغزش بایکد یگر ، د ر نتیجه د ر هم آمیختن نابجاییها د ر محل تلا قی آن د و صفحه و ایجاد نابجاییها ی جد ید ، ناشی شود، این مکانیز م می تواند د لیلی برای ایجاد سطح شکست ( صفحه کلیواژ ) مشاهده شده د ر صفحه (001 ) د ر فلزات باساختار کریستالی مکعب مرکزدار (bcc ) باشد.
درفلزات چندین کریستالی شکست تر د میتواند به صورت برون دانه ای ( بین دانه ای) و یا درون دانه ای باشد.شکست برون دانه ای در بین دانه ها د ر امتداد مرز دانه ها ظاهر می شود. د لیل این نوع شکست بیشتر میتواند وجود ناخالصیها یا جدایش و رسوب عناصر یا فازهای ترد و شکننده د ر امتداد مرز دانه ها باشد. شکست ترد درفلزات بیشتر به صورت درون دانه ای است . بدین ترتیب که ترک د ر داخل دانه ها گسترش می یابد. د رجه حرارت و سرعت تغییر شکل تاثیر مخالفی برروی نوع شکست خواهد داشت ، به طوری که باکاهش درجه حرارت و ازد یاد سرعت تغییر شکل ، تمایل برای شکست ترد به صورت درون دانه ای د ر حین خزش د ر نتیجه تغییرات شیمیائی دراثر اکسیداسیون ممکن خواهد بود. چنانچه اکسیداسیون برون دانه ای در فلزات صورت گیرد، تنش شکست بسیار کاهش می یابد.

تافنس شکست:
چنانچه در جسمی ترک وجود داشته باشد، د راین صورت استحکام آن جسم استحکامی نیست که از طریق آزمایش کشش به دست می آید ، بلکه آن کمتر است. د راین صورت مسئله ترک واشاعه آن اهمیت پیدا می کند. در اینجا تافنس شکست به رفتار مکانیکی اجسام ، شامل ترک یاد یگر عیوب بسیار ریز سطحی یاداخلی مربوط میشود. البته م یتوان اذعان کرد که عموما تمام اجسام عاری از عیب نبوده و شامل عیوبی هستند . دراین صورت آن چه که د رطراحی و اتنخاب مواد برای ما اهمیت صنعتی ویژه ای دارد ، مشخص کردن حد اکثر تش قابل تحمل برای جسمی است که شامل عیبی با شکل و اندازه معینی است . بنابراین به کمک تافنس شکست می توان توانایی جسمی که بطور کامل سالم نیست راد رمقابل یک بار خارجی وارد برجسم سنجید.معمولابرای تعیین تافنس شکست از آزمایش کشش برروی نمونه آماده شده ای از جنس معین که ترکی بطول وشکل معینی برطبق استاندارد درسطح یاداخل نمونه بطورعمد ایجاد شده استفاده می شود، شکل نمونه به گونه ای د ر دستگاه آزمایش کشش قرار می گیرد که ترک ریز به صورت عمود برامتداد تنش کششی قرار گیرد.

اکنون این سئوال مطرح می شود که به ازای چه مقداری از تنش s جوانه ترک مصنوعی د ر داخل جسم گسترش می یابد تاحدی که منجر به شکست نمونه شود . در اطراف این ترک تنش به صورت پیچیده ای توزیع می شود. حداکثر تنش کششی ایجاد شده د ر راس ترک بزرگتر از خارجیs است و تنش بحرانی ( sc ) نامیده میشود.تا زمانی که sc کوچکتراز استحکام کششی است نمونه نمی شکند .با وارد آمدن تنش به نمونه د ر محدوده الاستیکی ابتدا انرژی پتانسیل در نمونه ذ خیره می شود . موقعی که ترک شروع به رشد می کند بین مقدارکاهش انرژی پتانسیل ذخیره شده د رنمونه وانرژی سطحی ناشی از رشد ترک تعادل برقرار است . تازمانی رشد ترک ادامه پیدا می کند که از انرژی الاستیکی کاسته و به انرژی سطحی افزوده شود، یعنی تالحظه ای که شکست ظاهر گرد د .ابتدا گریفیث با توجه به روابط مربوط به انرژی پتانسیل ذ خیره شده و انرژی سطحی ترک در ماده الاستیکی ،مانند شیشه و تغییر و تبد یل آنها به یک د یگررابطه زیر را ارائه کرد:
s=√2Egs ∕ pa

این رابطه برای حالت تنش د و بعدی برقرار است . gs د ر این رابطه انرژی سطحی ویژه و E مد ول الاستیکی ماده است .برای حالت تغییر شکل د و بعدی ( حالت تنش سه بعدی باصرفنظر از تغییر شکل د ربعد سوم ) رابطه زیر را ارائه کرد:

(s = √ 2Egs ∕ pa(1_ n²


لازم به تذکر است که رابطه گریفیث برای یک ماده الاستیکی شامل ترک بسیار ریز باراس ترک تیز ارائه شد و این رابطه ترک باشعاع راس ترک 0≠r را شامل نمی شو د . بنابراین رابطه گریفیث شرط لازم برای تخریب است ، اما شرط کافی نیست .
در رابطه گریفیث انرژی تغییر شکل پلاستیکی در نظر گرفته نشده است . ازاین ر و اروان انرژی تغییر شکل پلاستیکی ، که برای فلزات و پلیمرها در فرآیند شکست قابل توجه است رادر نظر گرفت و رابطه زیر راارائه کرد:

s = √ 2E(gs+gp) ∕ pa

سپس اروین رابطه گریفیث را برای موادی که قابلیت تغییر شکل پلاستیکی دارند ، به کار برد و باتوجه به میزان رها شدن انرژی تغییر شکل الاستیکی در واحد طول ترک د رحین رشد (G) رابطه زیر را برای حالت تنش د و بعدی ارائه داد :

s = √ EG ∕ pa

بامقایسه با رابطه قبل (gs+gp) 2 = s است . بد ین ترتیب د ر لحظه ناپایداری ، وقتی میزان رها شد ن انزژی تغییر شکل الاستیکی به یک مقدار بحرانی رسید ، شکست پدیدار می شود. در این صورت در لحظه شکست :
برای حالت تنش دو بعدی Gc=pasc²∕E
برای حالت کرنش دو بعدیGc= pa(1- n² ) sc² ∕ E = Kc² ∕ E

Gcمقیاسی برای تافنس شکست یک ماده بوده و مقدار آن برای هر ماده ای ثابت و معین است . بامعلوم بودن این کمیت می توان مشخص کرد که مقدارa به چه اندازه ای باید برسد تاجسم بشکند . بدین ترتیب این رابطه در مکانیزم شکست اهمیت دارد. هرچقدر Gcکوچکتر باشد ، تافنس کمتر یا به عبارتی ماده تردتراست .رابطه زیر را برای حالت تنش دو بعدی می توان به صورت زیر نوشت :

Gc = √ EGc ∕ pa

و برای شرایط تغییر شکل نسبی د و بعدی رابطه زیر ارائه شده است :

(s = √ EGc ∕ pa(1_n²

تعیین تنش شکست بحرانی sc کار چندان ساده ای نیست . اما می توان گفت که به ازای تنشهای جسم باوجود ترک هنوز نمی شکند . از این رو تنش درحد پاینتر از مقدار بحرانی با ضریب شدت تنش K توصیف و رابطه زیر برای آن ارائه شد ه است :

K= fs√ pa

در این رابطه f ضریب هند سه نمونه معیوب ، s تنش اعمالی وa اندازه عیب است ، در شکل تئوری گریفیث اگر عرض نمونه نامحدود فرض شود ، دراین صورت 1 = f است . با انجام آزمایش روی نمونه ای با اندازه معینی از عیب می توان مقدار k ، که به ازای آن ترک شروع به رشد کرده و موجب شکست میشود ، را تعیین کرد . این ضریب شدت تنش بحرانی به عنوان تافنس شکست نامیده میشود و به Kc نشان داده میشود .اماازطرفی ، همچنین به ازای تنش ثابتی درحد کوچکتر از استحکام کششی باافزایش کند ترک ، طول ترک (a) میتواند به مقدار بحرانی برسد و به ازای آن نمونه تخریب شود.

تافنس شکست (Kc) از فولادی با تنش تسلیم MN.m2 2070 با افزایش ضخامت تا تافنس شکست در حالت تغییر شکل صفحه ای (دو بعدی) کاهش می یابد.

کمیتهای Kcو Gc بستگی به ضخامت نمونه دارد. همین که ضخامت نمونه افزایش یافت ، تافنس شکست Kcتا مقدار ثابتی کاهش می یابد ، این مقدار ثابت Kc تافنس شکست تغییر شکل نسبی دو بعدی KIc نامیده می شود . Kc کمیتی مستقل از اندازه نمونه است و در محاسبه استحکام که مستلزم اطمینان بالاست ، به کار میرود .

بنابراین در طراحی در محاسبات باید روابط زیر توجه شود :
s< Kc ∕ √ pa

و در حالت تغییر شکل دو بعدی ( حالت تنش سه بعدی باناچیز بودن تغییر شکل در بعد سوم):
s< K1c ∕ √ pa

کمیتهای K1c و G1c نه فقط برای گسترش ترک ترد ونرم تعریف شد ه است ، بلکه همچنین برای شکست تحت شرایط تنش خوردگی ، خستگی و خزش نیز به کار میرود. در جداول زیر تافنس شکست تعدادی از مواد ارائه شده است .

تافنس شکست تعدادی از مواد طراحی

تافنس شکست در حالت تغییر طول نسبی دومحوری (KIc) تعدادی از مواد

اگر حد اکثر اندازه عیب موجود در قطعه a و مقدار تنش وارد برآن s باشد ، میتوان ماده ای را باتافنس شکست Kc یا K1c به اندازه کافی بالا ، که بتواند از رشد ترک جلوگیری کند، انتخاب کرد. همچنین اگر حداکثر اندازه مجاز عیب موجود درقطعه و تافنس شکست ماده ، یعنی Kc یا K1c، معلوم باشد در آن صورت میتوان حداکثر تنش قابل تحمل برای قطعه رامشخص کرد. از این رو میتوان اندازه تقریبی قطعه را تیین کرد، آن چنان که از پایینتر آمدن حداکثر تنش ایجاد شده از حد مجاز، اطمینان حاصل شود.
همچنین اگر ماده معینی انتخاب و اندازه قطعه و تنش وارد برآن مشخص شده باشد ، حد اکثر اندازه مجاز عیب قابل تحمل را میتوان به طور تقریب بدست آورد.
توانایی هرماده در مقابل رشد ترک به عوامل زیر بستگی دارد:
1- عیوب بزرگ ، تنش مجاز را کاهش میدهد. فنون خاص تولید، مانند جداسازی و کاهش ناخالصیهااز فلز مذاب و فشردن ذرات پودر در حالت داغ در تولید اجزای سرامیکی همگی میتواند موجب کاهش اندازه عیب شود و تافنس شکست را بهبود ببخشد.
2- در فلزات انعطاف پذیر ، ماده مجاور راس ترک میتواند تغییر فرم یابد . به طوری که سبب باز شدن راحت راس ترک و کاسته شدن از حساسیت آن شده و ضزیب شدت تنش را کاهش داده و از رشد ترک جلوگیری میکند معمولا افزایش استحکام فلز انعطاف پذیری را کاهش میدهد و سبب کاهش تافنس شکست میشود ، مانند سرامیکهاوتعداد زیادی از پلیمرها ، تافنس شکست بسیار پایینتر از فلزات دارند.
3- مواد ضخیمتر وصلبتر دارای تافنس شکست کمتر از مواد نازک هستند.4- افزایش سرعت وارد کردن بار، مانند سرعت وارد شدن بار د ر آزمایش ضربه ، نوعاتافنس شکست جسم را کاهش میدهد.5- افزایش درجه حرارت معمولا تافنس شکست راافزایش میدهد، همان گونه که د ر آزمایش ضربه این چنین است .6- با کوچک شدن اندازه دانه ها معمولا تافنس شکست بهبود مییابد ، د ر حالی که با وجود عیوب نقطه ای و نابجاییهای بیشتر تافنس شکست کاهش مییابد. بنابراین مواد سرامیکی دانه ریز میتواند مقاومت به رشد ترک را بهبود بخشند.


دسته بندی :

نقش آلومینیوم در فولاد گالوانیزه

نقش آلومینیوم در فولاد گالوانیزهبانك مواد

مقدمه

در طی قرن‌ها فلز روی به‌عنوان یکی از عناصر برای افزایش طول عمر و کارایی فولاد به‌کار گرفته شده است. لعاب‌دهی توسط فلز روی یکی از راه‌های موثر و اقتصادی برای محافظت فولاد در برابر خوردگی است. لعاب روی یا گالوانیزه فولاد باعث ایجاد ترکیب بی‌نظیری از خصوصیات مثبت می‌شود که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:

* استحکام بالا که توسط لایه‌های زیرین فولادی تعیین می‌شود. 

* قابلیت شکل‌پذیری که برای ورق‌های فولادی لعاب داده شده تحت عملیات نورد، یک خصوصیت کلیدی است. 

* وزن سبک فولادهای ساختمانی در مقایسه با مواد دیگر. 

* مقاومت خوردگی در دراز مدت در کنار حفظ زیبایی ظاهری 

* قابلیت بازیافت هم برای ضایعات به جا مانده از سازه‌های ساختمانی و هم برای پایان چرخه حیات. 

* قیمت مناسب در رقابت با مواد ساختمانی با کیفیت مشابه. 

با این دلایل، فولاد گالوانیزه به عنوان یک ماده ایده آل برای کاربرد انبوه در ساختمان‌ها است. در بازار سازه‌های مسکونی، فولاد گالوانیزه، نقش ویژه و بسیار موثر را در اسکلت‌ها، سقف‌ها، آبراهه‌ها و ناودانی‌ها، کانال‌ها (سرمایشی، گرمایشی و تهویه) و نیز اسباب منازل دارا است. فولاد گالوانیزه در برابر خوردگی مقاوم است. در کشورهای صنعتی، حداقل 4 درصد از تولید ناخالص داخلی (GDP) در هر سال به‌دلیل خوردگی آسیب می‌بیند و در 15 سال گذشته گرایش خریداران و تولیدکنندگان به سمت نیاز به افزایش مقاومت در برابر خوردگی به واسطه استفاده بهینه از فلز روی و کاربردهای بیشتر فولاد لعاب داده شده با روی، بوده است. 


نحوه عملکرد روی به‌عنوان محافظ

فولاد لخت در اکثر محیط‌های موجود خورده می‌شود. پوشش روی با دو روش محافظتی موجب افزایش مقاومت فولاد در مقابل خوردگی می‌شود که این دو روش سد فیزیکی و عامل کاتودی هستند که در زیر به آنها اشاره خواهیم کرد. 


سد محافظتی

اندودکاری با روی یک سد فلزی ثابت و غیرقابل نفوذ به‌وجود می‌آورد که مانع از تماس رطوبت با فولاد مورد نظر می‌شود. بدون تماس مستقیم با رطوبت، خوردگی نیز به‌وجود نخواهد آمد. اگرچه، با فرسایش تدریجی روی به‌دلیل افزایش تخریب آهسته با توجه به‌وجود آب و آلاینده‌های محیطی در کاربردهای فضای آزاد، عمر محافظت متناسب با ضخامت پوشش قطعه است. 

این مسئله تا سال‌ها از موضوعات مورد علاقه محققین بوده و در مطبوعات همواره گزارش‌های زیادی در مورد کارایی فلز روی در شرایط متفاوت با افزایش آلیاژهای مختلف به پوشش و ضخامت‌های متفاوت پوشش‌ها، دیده شده است. 

در صورتی که حفاظ جداره بیرونی کامل باشد، خوردگی در ساختار داخلی (اسکلت جداره‌ها و خرپاهای شیروانی) قابل توجه نخواهد بود. 

بدون آنکه مجبور باشیم ضخامت پوشش را افزایش دهیم، عمر ماندگاری پوشش محافظتی را می‌توان به روش‌های مختلف بهبود بخشید. افزودن آلومینیوم به ترکیب آلیاژ پوشش از قبیل گالفانا(Galfana) و گالوالوم (Galvalumea)، یا استفاده آن به صورت پوشش رنگی، به مقدار قابل توجهی عمر پوشش ورق‌های فولادی را افزایش خواهد داد. 


محـافظت کاتـودی 

از دیگر مکانیزم‌های مهم محافظتی، توانایی الکتریکی (galvanically) قابل توجه روی برای محافظت از فولاد است. وقتی میله فولادی به دلایلی مانند لب پر شدن یا خراش سطحی در معرض رطوبت قرار گیرد، فلز روی به اصطلاح خود را فدا می‌کند و در مجاورت فولاد صدمه دیده، مصرف می‌شود و از فولاد محافظت می‌کند. با حضور بی‌درنگ فلز روی، فولاد خورده نخواهد شد تا اینکه روی کاملا مصرف شود. این مزیت ورق‌های فولادی اندودکاری شده، به‌خصوص زمانی که زیر لایه‌های آلومینیومی یا پوشش رنگ محافظ به تدریج از بین رود، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. وجود روی در حفاظت کاتودی یک امر کلیدی است. تمام پوشش‌های فلزی که در آنها فلز روی به‌کار می‌رود، شامل گالفانا و گالوالوم، از این خصوصیت سودمند بهره‌مند هستند. 


شکـل‌پذیری و کشش سطحی 

زمانی که اسکلت‌ها و سقف‌های فولادی در ساختمان‌های مسکونی به‌کار گرفته شوند، تمامی پوشش‌هایی که در آنها روی وجود دارد به‌طور مداوم تحت عملیات‌های آماده‌سازی غوطه وری و پیش گرم قرار می‌گیرند بدین صورت که ورق‌های فولادی در حمامی از روی مذاب یا آلیاژ روی فرو برده می‌شوند که به این فرآیند گالوانیزه پیوسته می‌گویند. 

باند میانی بین فولاد و روی یک باند متالورژیکی است به‌طوری که یک حلقه فولادی لعاب داده شده با روی می‌تواند بدون اینکه پوشش آن صدمه ببیند برش بخورد، سوراخ شود و یا شکل بگیرد. با توجه به ضخامت فولاد، محدودیت‌های شعاع خمش و وزن پوشش وجود دارد، اما این موارد شناخته شده هستند و به تولیدکنندگان ورق‌های فولادی لعاب داده با کاربردهای ساختمانی بستگی دارند. 


نقش آلـومینیوم در فولاد گالـوانیزه 

اگرچه روی استفاده شده برای پوشش فولادها هیچ‌گاه به صورت خالص به‌کار نمی‌رود لیکن همواره با دیگر عناصر (فلزی یا غیرفلزی) ترکیب می‌شود. یکی از مهمترین و رایج‌ترین عناصر فلزی آلومینیوم است. آلیاژ خالص آلومینیوم به دلایل متعدد از قبیل، افزایش کاربرد روی در بهبود قطعی خصوصیات شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی پوشش فولاد، به آن افزوده می‌شود. 

بنابر گزارش‌های اخیر تنها برای یک فرآیند پوشش‌دهی به روش غوطه وری گرم پیوسته، کلاف فولادی تحت عملیات نورد گرم و نورد سرد قرار می‌گیرد، سپس به ترتیب باز شده، تمیز می‌شود، به آن حرارت داده شده یا تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد، از حمام مذاب روی عبور داده می‌شود، سرد شده و در آخر دوباره کلاف می‌شود. 


پوشش گالوانیزه

پوشش گالوانیزه به‌دست آمده از فرآیند غوطه‌وری گرم پیوسته و اکثر محصولات رایج فولاد گالوانیزه، به روش غوطه‌وری فولاد در حمام مذاب روی تولید می‌شوند که این حمام شامل مقدار کمی از فلز آلومینیوم (1/0 تا 3/0 درصد) و در صورت امکان آنتیموان و نیز فلز روی (03/0 تا 1/0 درصد) است. در دمای بالا در حمام مذاب روی، روی و آهن به صورت یک لایه بین فلزی ترد بین فلز پایه (فولاد) و پوشش آن (روی) واکنش می‌دهند. وظیفه آلومینیوم ممانعت از انجام این واکنش و کاهش ضخامت لایه بین فلزی است. 

ساختار پوشش مورد نظر در بهترین حالت از یک لایه روی بر فولاد تشکیل شده است که این دو با یک لایه نازک از آلومینیوم خالص از یکدیگر جدا می‌شوند. این پوشش برای تولید محصولاتی با خصوصیات مطلوب مقاوم در برابر خوردگی و شکل‌پذیری، اقتصادی است. 


پوشش گالفان (®Galfan) 

گالفان یک آلیاژ روی شامل 5 درصد وزنی آلومینیوم است. در روند تولید بین پوشش‌های گالفان و گالوانیزه، تنها اختلاف اساسی، آلیاژ مخلوط به کار گرفته شده در حمام مذاب روی است. 

ریزساختار این پوشش، در اصطلاح یوتکتیک نامیده می‌شود که از یک ترکیب آلیاژی تشکیل شده که در دمای خاصی منجمد می‌شود که به آن دمای یوتکتیک آلیاژ می‌گویند. ساختار یوتکتیک یک زنجیره متناوب و ظریف، غنی از فلز روی در زمینه‌ای از صفحات آلومینیوم است. بعد از خارج کردن فولاد لعاب داده شده از حمام فلز مذاب، برای ایجاد یک ساختار فلزی محکم و خواص مطلوب پوشش، سرد کردن با سرعت بالا ضروری است. 

ساختار محکم این پوشش دارای خاصیت شکل‌پذیری عالی است. گالفان می‌تواند در کاربردهای شکل‌دهی سخت از قبیل کشش بالا (Deep Drawing) مورد استفاده قرار بگیرد. میزان آلومینیوم موجود (بیشتر از استاندارد پوشش‌های گالوانیزه) موجب افزایش خوردگی بیشتر از پوشش گالوانیزه می‌شود. این درحالی است که وجود آلومینیوم باعث افزایش هزینه آلیاژ می‌شود، همچنین با کاهش میزان روی در حقیقت توان حفاظتی الکتریکی روی نیز کاهش می‌یابد. 


پوشش گالوالوم (Galvalume ®) 

گالوالوم یک آلیاژ روی شامل 55 درصد وزنی آلومینیوم و 5/1 درصد وزنی سیلیسیوم است. همانند گالفان تنها تفاوت اساسی در روند تولید با پوشش‌های گالوانیزه، آلیاژ مخلوط به‌کار گرفته شده در حمام مذاب روی است.
ساختار این آلیاژ از یک مجموعه دندریتی به همراه رشته‌های پراکنده و به هم تنیده از فازهای غنی از روی و آلومینیوم و همچنین ذرات سیلیسیوم خالص، شکل گرفته است. به دلیل وابستگی این آلیاژ به آلومینیوم بالای موجود در آن می‌توان گفت که این آلیاژ رفتاری همانند یک پوشش آلومینیومی به همراه روی دارد در حالی که آلیاژ گالفان دارای رفتاری مانند یک پوشش روی به همراه آلومینیوم است. 

در نتیجه گالوالوم دارای یک خاصیت مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت است، اما محافظت الکتریکی آن پایین است. هزینه تولید آن نیز به‌دلیل افزایش قیمت آلیاژ به کار رفته و نیز احتیاج به حمام مذاب با دمای بالاتر، از پوشش‌های گالوانیکی بیشتر است. 


تفسیر کلی گالفان و گالوالوم

همان‌گونه که گفته شد وجود روی در حفاظت کاتودی یک امر کلیدی است. تمام پوشش‌های فلزی که در آنها فلز روی به‌کار می‌رود، شامل گالفان و گالوالوم، از این خصوصیت سودمند بهره‌مند هستند. هر دوی این پوشش‌ها، محصولات اختصاصی هستند و تحت لیسانس شرکت‌های دارنده حق انحصاری این دو محصول تولید می‌شوند. 


مباحث زیست‌محیطی

آنچه که روشن است فلز روی از نظر زیست‌محیطی یک انتخاب مناسب است و همواره قابل بازیافت است. زمانی که اثرات محیطی پوشش‌های دارای روی مطرح می‌شود، تاثیرات محلی در حد کلان و تاثیرات بلندمدت باید مورد توجه قرار گیرد. 

فلز روی یکی از عناصر موجود در طبیعت است که برای بقای تمامی موجودات زنده، از قبیل انسان، حیوانات، گیاهان و جانداران میکروسکوپی ضروری است. هنگامی که پوشش مورد نظر در معرض محیط آزاد قرار داشته باشد مقدار کمی از روی موجود در آن شسته خواهد شد که این مقدار روی معمولا از نظر زیستی غیرقابل دسترسی است و مقدار آن به قدری است که تاثیر خاصی بر اکوسیستم مجاور خود ندارد. 

اما در مقیاس کلان، با استفاده از پوشش‌های روی دار، عمر و دوام محصولات فولادی در برابر خوردگی افزایش می‌یابد که این امر متقابلا کمک شایانی به حفظ منابع طبیعی و کاهش هزینه‌های نگهداری، تعمیر و جایگزینی آن می‌کند.
 


دسته بندی :

نحوه آلیاژسازی زاماک (Zn-Cu-AL)

برای تهیه آلیاژ زاماک ابتداء آلومینیوم را ذوب کرده (به مقدار مورد نیاز )سپس تکه های مس خا لص را داخل مذاب انداخته ودرجه حرارت را با لا برده تا اینکه مس در داخل الو مینیوم حل شود

پس از اینکه آمیژان AL-Cu آماده شد انرا شمش ریزی می کنیم آمیژان Al-Cuترد شکننده است به خاطر ایجاد فاز(CuAl2) ، پس  از اینکه شمش ها منجمد شدند  در داخل بوته دیگر نیز روی را ذوب کرده (به مقدار مورد نیاز) پس از اینکه روی ذوب شد شمش آمیژانAl-Cuکه منجمد شده بود را داخل بوته ای که در آن روی ذوب شده انداخته ویک تکه ای از روی را بر روی شمش AlCu گذاشته تا اینکه فشار سنگین روی باعث شود که شمش (امیژان CuAl) به پایین رفته وکا ملا در داخل مذاب حل شود پس از اینکه آلیاژآماده شده آنرا ریخته گری می کنیم  . البته این آلیاژ زاماک با این درصد که ریخته گری می کنیم مخصوص ماسه قا لبگیری می باشد.

خصوصیات زاماک:

با توجه به اینکه زاماک از دامنه انجماد بسیار کوتاهی بر خوردار است از این رو تمایل شدید به انحماد پوسته ای باعث می گردد که ازانها در ریخته گری های مجوف وپیستونی نیزاستفاده شود و از طرف دیگر تغذیه گذاری وجهت انجماد در انها به سهولت تعین گردد

وزن مخصوص این الیاژ سنگین می باشد بنابر این باید سیستم هنگامی از نوع  فشاری بوده وتغذیه  از نوع کور بوده و همچنین هنگام بارریزی نیز وزنه گذاری فراموش نشود.

زاماک با توجه به نقطه ذوب پایین وسیالیت مناسب و انقباض از نوع متمرکز یک الیاژ مناسبی برای ریخته گری می باشد خواص مکانیکی زاماک خوب می باشد وسختی اش شاید از بعضی برنجها هم بالاتر باشد (سختی زاماک 85برینل است در قالبهای دایمی

هم به 120 برینل هم می رسد که سختی اش نز دیک فولاد ساختمانی می باشد مقاومت به اکسداسیون زاماک تا 200درجه سانتیگراد خوب است چقرمگی زاماک واقعا چشمگیر است اگر نمونه ای از زاماک را تحت کشش قرار بدهیم نشان می دهد که چقرمگی اش فوق العاده بالا است .

کاربرد زاماک در قطعاتی است که تحت فشار هستند مانند دستگیره در اتومبیل ها و غیره .

همجنین با توجه به زیبایی زاماک کاربرد اش بیشتر در قطعات تزئینی مثل اسباب بازی ها نیز می باشد .

زاماک به عنوان  سرب خشک نیز در بازار مطرح است ولی این لفظ غلط است .سرب خشک الیاژی است از سرب با انتیموان برای زاماک عملیات کیفی معنی ندارد چون فشار بخار زاماک بالا است .

برای زاماک خطرناک ترین عنصر سرب واهن می باشد چون نقطه ذوب سرب پایین تر از زاماک می باشد ودر روی انحلال ندارد در نتیجه به طرف مرز دانه ها زده می شود در نتیجه باعث شکست گرم می شود وخواص قطعه به شدت پایین می اید اهن نیز با الومینیوم می تواند تولید FeAI  بکند و حداکثر حلالیت اهن در روی 20% میباشد هیچگاه نمی توان از اهن به عنوان ریز کننده استفاده  مطلوب نمود.


دسته بندی :

عملیات کیفی مذاب آلومینیم

- کنترل ترکیب شیمیایی
2- گاز زدایی
3- اکسیژن زدایی
4- تصفیه
5- تلقیح و جوانه زایی
1- کنترل ترکیب شیمیایی :
از آن جایی که مواد شارژ در ذوب شامل قراضه ها و برگشتی ها می باشند به همین دلیل پس از تهیه مذاب آلومینیم بایستی درصد عناصر در آلومینیم مشخص شود برای انجام این عملیات ابتدا مذاب را داخل قالب پولکی ریخته و نمونه برداری می کنند سپس توسط دستگاه آنالیز در صد عناصر مشخص می شود پس از مشخص شدن درصد عناصر میزان کمبود و یا ازدیاد عناصر آلیاژی را مشخص می کنند . و در درجه حرارت را تصحیح می کنیم .
عمده ناخالصی های موجود در مذاب آلومینیم شامل سدیم کلسیم آهن – سیلیسیم – منیزیم و تیتانیم است
نکته : منیزیم –سیلیسیم –آهن سه عنصر اصلی با درصد بالا در آلومینیم هستند
جهت حذف منیزیم از مذاب آلومینیم از دو روش استفاده می شود
1- افزایش درجه حرارت مذاب و نگهداری مذاب در درجه حرارت های بالا به جهت آن که منیزیم در این درجه حرارت تبخیر شود .
که این روش امروزه به علت افزایش تلفات آلومینیم در سرباره کمتر استفاده می شود
2- اضافه کردن ترکیبات کلر مانند نمک و یا دمش گاز کلر که نمک های استفاده شده در این روش شامل Na Cl یا نمک طعام و CaCl2 می باشد
نکته : جهت حذف سیلیسیم و آهن از روش الکترولیز استفاده می شود و همچنین جهت حذف عناصری چون کادمیوم ، بیسموت ، سرب نیز با اضافه کردن سدیم و کلیسیم این عناصر وارد سرباره شده و از مذاب حذف می شود
2- گاز زدایی :
آلومینیم قابلیت انحلال گاز هیدروژن می باشد و قابلیت انحلال اکسیژن در آلومینیم نیز وجوددارد و مجموعا این گاز ها موجب افزایش مک و حفرات گازی در قطعات آلومینیمی می شوند
نکته : درصد انحلال هیدروژن در آلومینیم بیشتراز اکسیژن در آلومینیم می باشند .
روش های گاز زدایی
1- ذوب در خلا :
در این روش فشار اتمسفر را در روی سطح مذاب کاهش داده که این امر باعث می شود که گاز های حل شده در مذاب به علت اختلاف فشار بین سطوح بیرونی مذاب و داخلی مذاب از مذاب خارج شوند که در صنعت ریخته گری این روش بهترین روش برای گاززدایی به شمار می رود اما به علت نیاز به تجهیزات گران قیمت کمتر استفاده می شود و عموما بیشتر از دگازور ها و گاززدا ها استفاده می شود .
2- استفاده از دگازور:
که این مواد شامل ترکیبات کلر بوده که این ترکیبات می توانند هیدروژن را از محیط مذاب خارج کنند که معمولا ترکیبات مانند هگزاکلر متان C2Cl6
3H2+C2Cl6 ---- 6HCl(gaz)+2C
نکته : تیتانیم معمولا به صورت ناخالصی در آلومینیم وجود دارد .
Ti+C--- TiC (rosob)
هگزاکلر متان با هیدروژن واکنش ایجاد کرده و ایجاد گاز HCl می نماید که این گاز به علت سبکی خود را به سمت بالامی کشد و از مذاب آلومینیم خارج می شود . با توجه به فرمول بالا کربن باقی مانده با تیتانیم موجود در مذاب ایجاد کاربید تیتانیم TiC می نماید که این ترکیب جهت جوانه زایی مذاب آلومینیم استفاده می شود .
3- استفاده از دمش گاز خنثی
در این روش با افزایش فشار در داخل مذاب و ایجاد اختلاف فشار بین مذاب و محیط بیرون موجب خروج گاز های مضر از مذاب می شود .که گاز های خنثی برای مذاب آلومینیم شامل نیتروژن و آرگون می شود .
مزیت های روش گاززدایی به صورت گاز خنثی :
در این روش گاز هیدروژن پس از دمیده شدن در پایین پاتیل مذاب آلومینیم گاز خود را به سمت بالا کشیده و در حین بالا آمدن گازهایی چون هیدروژن را جذب خود می نماید و همچنین ناخالصی های موجود در مذاب را جذب خود کرده و وارد سرباره می نماید .


دسته بندی :