هدف بررسی عملیات حرارتی ، خواص و ساختار چدنها و خصوصا چدن مالیبل و خاکستری است .

دانلود آزمایش عملیات حرارتی چدن ها

 آزمایش عملیات حرارتی چدن ها

هدف آزمایش :

هدف بررسی عملیات حرارتی ، خواص و ساختار چدنها و خصوصا چدن مالیبل و خاکستری است .

وسایل آزمایش :

نمونه های چدن داکتیل ، سفید ، خاکستری ، کوره ، میکروسکپ نوری

شرح آزمایش :

چدن ها از نظر تاریخی سابقه ی بیشتری نسبت به فولاد ها دارند ولی امروزه کاربرد آنها به خاطر برخی از معایب کم شده است . لذا عملیات حرارتی خاصی برای بهبود خواص آن پیش بینی شده است که به طور خلاصه می توان گفت جهت بهسازی آنها در زمینه های زیر هستند :

• بهبود قابلیت ماشینکاری ۲- افزایش استحکام و مقاومت به سایش
• برطرف کردن تنشهای داخلی ۴- افزایش انعطاف پذیری و تافنس و مقاومت به ضربه

از تفاوتهای میان فولاد و چدن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

• در فولادها درصد کربن مهمترین پارامتر تعیین کننده ی درجه حرارت سخت کردن است در حالیکه در چدنها سیلیس عنصر اصلی تعیین کننده ی محدوده ی حرارتی فوق می باشد . سیلیسیم محدوده ی حرارتی بحرانی چدن ها را بیشتر از فولاد های پر کربن افزایش می دهد . از این رو به منظور آستنیته شدن کامل ، درجه حرارت سخت کردن چدن ها باید نسبتا بالا و با توجه به درصد کربن زمینه و درصد سیلیس انتخاب شود .
• چدن ها اغلب حاوی مقدار قابل ملاحظه ای منگنز و عناصر آلیاژی دیگری می باشند . در نتیجه از سختی پذیری بالایی برخوردار بوده به نحوی که اغلب به جای کوئنچ در آب آنها را در روغن یا هوا سرد می کنند .

ساختار عمده ای که در چدن ها به وجود می آید ساختار لدبوریت است که شامل آستنیت و سمنتیت است و ساختاری لایه لایه دارد . در چدن خاکستری در قسمت هایپر به جای تیغه های پهن سمنتیت ، گرافیت تشکیل می شود که به آن گرافیت کیش می گویند . در هیپو فریت و گرافیت تشکیل می شود که البته بستگی به سرعت سرد کردن دارد . به این شکل که اگر سرعت سردکردن زیاد باشد پرلیت هم داریم ولی اگر در کوره سرد شود فقط فریت داریم . در چدن داکتیل گرافیت شکل کروی به خود می گیرد . در چدن مالیبل همین گرافیتهای کروی تمپر شده و شکل برفکی به خود می گیرند .

یکی از عملیات حرارتی که روی چدن ها انجام می شود آنیل است . به این صورت که قطعه را تا دمایی بالاتر از A1 حرارت داده و سپس آرام سرد کرده تا سختی و استحکام کاهش یافته و انعطاف پذیری افزایش یابد . تفاوت عمده ای که بین نتایج حاصل از آنیل فولادها و چدن ها وجود دارد عبارتست از تجزیه ی سمنتیت در چدن ها به نحوی که ساختمان میکروسکپی آنیل شده ی آنها می تواند شامل فریت و گرافیت باشد .

عملیات دیگری که روی آنها انجام می شود فریتی کردن است . چدن هایی که فقط شامل سمنتیت در پرلیت باشند را با حرارت دادن در دمایی درست زیر درجه حرارت بحرانی و آهسته سرد کردن به نحو موفقیت آمیزی می توان آنیل کرد . در این روش زمینه ی پرلیتی در اثر دیفوزیون تدریجی به مجموعه ای از فریت و گرافیت تبدیل می شود . در واقع در این عملیات تغییر فازی نخواهیم داشت . عملیات حرارتی دیگری که بر روی چدن ها انجام می شود نرماله کردن است که شامل حرارت دادن تا دمایی بالاتر از محدوده ی بحرانی است و سپس سرد کردن در هوا . به این صورت معمولا ساختار شامل زمینه ی پرلیتی ریز بوده و در نتیجه در مقایسه با قطعات آنیل شده از سختی و استحکام بالاتری برخوردار است . محدوده ی دمایی نرماله کردن بین ۸۱۰ تا ۸۵۰ درجه ی سانتیگراد است . و اما عملیات آنیل هم که در دماهای بالا انجام می گیرد به منظور حذف سمنتیت آزاد صورت می گیرد . برای جلوگیری از فریت نرم قطعات مورد نظر را در هوا سرد می کنند . در نتیجه ساختار پرلیتی ریز با سختی و استحکام نسبتا بالا بدست می آید .

عملیات حرارتی مالیبل کردن روی چدن ها یکی از مهمترین و معروفترین عملیات حرارتی است . از آنجایی که این عملیات موجب تبدیل چدن سخت و شکننده ی سفید به چدن چکش خوار می شود به عملیات حرارتی مالیبل کردن موسوم است . ساختمان اولیه ی مورد نیاز برای تهیه ی چدن مالیبل باید شامل پرلیت و کاربید آزاد باشد . به بیان دیگر چدن باید ۱۰۰% سفید باشد . در صورتی که کربن آزاد و به صورت ورقه ای در ساختمان چدن اولیه وجود داشته باشد گرافیت های حاصل از تجزیه ی سمنتیت در مراحل مختلف آنیل ترجیحا بر روی ورقه های گرافیت موجود نشسته و در نتیجه عملیات مالیبل کردن به نحو مطلوب انجام خواهد شد . عملیات مالیبل کردن شامل سه مرحله می باشد :

• جوانه زنی گرافیت : این مرحله عمدتا گرم کردن تا درجه حرارت بالا و شروع نگهداری در این درجه حرارت را شامل می شود .
• این مرحله به اولین مرحله ی گرافیت زایی موسوم است و شامل نگهداری در درجه ی حرارت بالا یعنی بین ۸۴۰ تا ۹۸۰ درجه می باشد . هدف از این مرحله عبارتست از حذف توده های سمنتیت آزاد از ساختمان میکروسکپی چدن سفید .
• این مرحله به دومین مرحله ی گرافیت زایی موسوم است و شامل سرد کردن آهسته در کوره در محدوده ی حرارتی استحاله ی یوتکتیکی می باشد . هدف از این مرحله تشکیل زمینه ی کاملا فریتی و عاری از هرگونه پرلیت و یا کار بید است .

دانلود آزمایش عملیات حرارتی چدن ها با خرید و دانلود

مطالعه بیشتر