مهندسی متالورژی و مواد
سال:1390 | دوره:22 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

کربن دهی قطعات صنعتی از جنس فولاد کم کربن با هدف بهبود عمل کرد آن ها، کاری رایج به شمار می آید. کنترل دقیق درصد کربن سطح قطعات کربن دهی شده، مهم ترین عامل در رسیدن به خواص مورد نظر است. روش های متفاوتی برای تعیین درصد کربن سطح فولاد وجود دارند، اما همه آن ها زمان بر و پرهزینه اند. افزون بر این، امکان آزمودن همه نمونه ها در آن ها وجود ندارد. در این پژوهش، کارایی روش غیرمخرب جریان گردابی در تعیین درصد کربن سطح فولاد بررسی و اثبات شد. آزمون جریان گردابی به منظور بررسی ارتباط بین ولتاژ ورودی و خروجی و امپدانس نرماله شده با درصد کربن انجام گرفت، و نتایج حاصل نشان گر ارتباط خوب بین امپدانس نرماله شده به دست آمده از آزمون جریان گردابی با درصد کربن سطح قطعات بود. بیش ترین ضریب همبستگی برای تعیین درصد کربن برابر با R2=0.82 به دست آمد. آزمون جریان گردابی در سه دمای متفاوت انجام شد و با استفاده از نتایج آن، رابطه ای برای تعیین دقیق تر درصد کربن سطح فولاد در دماهای متفاوت ارایه شد.

توزیع اندازه دانه حین رشد دانه در فولادهای زنگ نزن آستنیتی به سه روش مقطع زنی متوالی، شبیه سازی سه بعدی مونت کارلو و مدل ابراز-لوک بررسی شد. نتایج نشان دادند که توزیع حجمی دانه ها در تعداد کم دانه بر توزیع نرمال لگاریتمی منطبق است، در حالی که برای تعداد زیاد دانه بر توزیع گاما منطبق می باشد. رشد غیر عادی دانه در فولاد 304H حین تاب کاری رخ داد، و این می تواست ناشی از حضور رسوب کاربید کرم بر روی مرز دانه ها درون ساختار اولیه باشد. جدایش حاصل از انحلال این کاربیدها، تحرک مرز دانه را کاهش داد. در این فولاد با تخمین غلظت کرم در مرز دانه، رابطه ای زمانی برای تحرک مرز دانه به دست آمد. روشی هم برای یافتن درصد خطای تعیین اندازه دانه در سطح مقطع متالوگرافی ارائه شد.

هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تاثیر هندسه راه باره در مجموعه های راه گاهی فشاری در فرایند ریخته گری با قالب ماسه ای است. عدم طراحی مناسب هندسه راه باره می تواند منجر به وقوع پدیده ماسه شویی در فرایند ریخته گری شود. با این هدف، ابتدا مدلی به شکل یک صفحه نازک دو بعدی طراحی شد، و با تغییر شیب راه باره و سطح مقطع آن به طور منظم، تاثیر فشار در راه باره به روش حل عددی اختلاف محدود شبیه سازی شد. سپس، عامل فشار بدون بعد Cinp که نسبت شیب تغییرات فشار به انرژی جنبشی در طول یک کانال جریان است، برای طرح های مختلف مقطع طولی کانال راه باره با استفاده از نتایج شبیه سازی به دست آمد تا به این ترتیب، تاثیر متغیرهای شیب و سطح مقطع راه باره در آن ها مشخص شود. در مرحله دوم، با ریخته گری مذاب آلومینیم در قالب های ماسه ای که یک طرف آن شیشه نسوز قرار داده شده بود، تاثیر تغییر مقطع راه باره و شیب آن در پدیده ماسه شویی به کمک روش عکس برداری و نیز تراش کاری سطح فوقانی صفحه آلومینیمی بررسی شد. نتایج نشان دادند که هر گونه تغییر در مقطع راه باره که بتواند منجر به تغییر در مقدار عامل Cnp شود، به طور هم زمان می تواند با افزایش تنش برشی بر روی دیواره های درونی راه باره، منجر به ماسه شویی شود. مقایسه نتایج مدل حاضر با نتایج به دست آمده از عکس برداری، درستی مدل به کار رفته را به خوبی تایید می کند، به گونه ای که در زاویه های راه باره 56 و 71 درجه و یا کاهش سطح مقطع راه باره به میزان یک چهارم سطح مقطع اولیه، بیش ترین مقدار ماسه شویی در ریخته گری رخ داد.

در این پژوهش، تاثیر زمان آس تمپرینگ بر ریزساختار، خواص کششی و مقاومت به ضربه فولاد فوق مستحکم کم آلیاژ D6AC بررسی شد. برای رسیدن به این هدف، ابتدا نمونه ها در دمای 910oC آستنیته شدند و پس از آن، عملیات حرارتی آس تمپرینگ در دمای 330oC به مدت زمان های 3.5، 5، 7.5، 10، 12.5، 15، 20 و 1440 دقیقه، و سرد کردن سریع بعدی در روغن برای به دست آوردن ریزساختارهای مختلف انجام شد. از میکروسکپ نوری و الکترونی روبشی(SEM)  برای مطالعه ریزساختارها، و از دستگاه های کشش و ضربه (نوع چارپی) برای ارزیابی خواص مکانیکی استفاده شد. نتایج حاصل نشان دادند که با افزایش زمان آس تمپرینگ، استحکام تسلیم و کششی فولاد با ریزساختار بینایت پایینی-مارتنزیت در مقایسه با فولاد مارتنزیتی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد، ولی انرژی ضربه و انعطاف پذیری آن با افزایش زمان آس تمپرینگ همواره افزایش می یابد. بررسی های ریزساختاری نشان دادند که علت وجود نقطه بیشینه در نمودار استحکام-زمان آس تمپرینگ، تقسیم شدن دانه های آستنیت اولیه و کاهش اندازه بسته های مارتنزیت توسط بینایت پایینی و ممانعت از تغییر شکل موم سان بینایت پایینی به وسیله مارتنزیت سخت اطراف آن است. ظاهر سطح شکست نمونه های ضربه با ریزساختار بینایت پایینی-مارتنزیت ترکیبی از سطح شکست شبه ترد، بافت رشته گونه ناشی از تغییر شکل موم سان و ریزفرورفتگی داشت، اما سطح شکست نمونه های ضربه با ریزساختار مارتنزیتی از نوع ترد بین دانه ای بود.

میسریت یک کانی سیلیکات کلسیم-پتاسیم است که به روش شیشه سرامیک سنتز می شود. این ترکیب دارای ساختار سیلیکات زنجیره ای بوده و جزو خانواده شیشه سرامیک های چقرمه به حساب می آید. در این تحقیق، عوامل موثر بر تشکیل فاز میسریت در نظر گرفته شدند، و نقش افزودنی های P2O5، CeO2، Al2O3 و B2O3 در آن بررسی شد. نتایج نشان دادند که حضور CeO2 تشکیل فاز میسریت را تسریع می کند، ولی P2O5 مانع تشکیل آن می شود. با این حال، حضور آن باعث ایجاد فاز فلوئر آپاتیت با خواص زیست سازگاری می شود. از سوی دیگر، حضور افزودنی هایی نظیر Al2O3 وB2O3  در کنار CeO2، به افزایش فاز میسریت منجر خواهد شد. در نهایت، نمونه های مختلفی با حضور مقادیر متفاوتی از فلوئر تهیه شدند و تشکیل فاز میسریت در آن ها بررسی شد. نتایج ریزساختاری نشان دادند که میسریت تشکیل شده دارای ساختار میله ای در هم تنیده به قطر 5 mm و طول حدود 60 mm است. این ریزساختار باعث افزایش استحکام مکانیکی ترکیب شد.

در این تحقیق، تف جوشی فراجامد در حضور فاز مایع پودر آلیاژ آلومینیم 2024 از نوع پیش آلیاژ بررسی شد. آزمون های تحلیل تغییرات حرارتی (DTA) و تعیین تغییرات حرارتی وزن (TGA) در دو محیط خلاء و نیتروژن انجام شدند. محیط نیتروژن به دلیل تشکیل نیترید آلومینیم، فرایند چگالش را بهبود داد. بیش ترین چگالی در دمای 610oC و درون محیط نیتروژن به دست آمد، و این مقدار 98.8 درصد چگالی نظری بود. با افزودن 0.1 درصد قلع، تف جوشی بهبود یافت، و چگالی نمونه های تف جوشی شده در دمای 610oC به 99.3 درصد میزان نظری افزایش یافت. نتایج نشان دادند که با افزودن 0.1 درصد قلع، سختی و استحکام خمشی نمونه ها به ترتیب 5.2 و 4.4 درصد افزایش می یابند.

در این تحقیق، پدیده گرافیت زایی در فولاد هایپریوتکتویید تجاری نوع CK100 با ساختار اولیه مارتنزیتی طی عملیات حرارتی بازپخت بررسی شده است. مشاهدات انجام شده به وسیله میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی نشان دادند که ذرات گرافیت به دلیل تجزیه کاربیدهای حاصل از تاب کاری ریزساختار مارتنزیتی، در زمینه فریتی شکل گرفته اند. افزون بر این، با انجام آزمون های دیلاتومتری، رفتار گرافیت زایی فولاد مذکور در دماهای متفاوت تاب کاری بررسی شد، و پس از تحلیل داده های حاصل از آن، پیروی این استحاله فازی از رابطه جانسن-مل-اورامی مورد تایید قرار گرفت. در ادامه، به کمک داده های به دست آمده از نمودارهای دیلاتومتری، نمودار TTT مربوط به استحاله گرافیت زایی در گستره دمایی مورد مطالعه ترسیم شد و دمای بهینه برای گرافیت زایی به دست آمد.