دانلود گزارش کار آزمایشگاه متالوگرافی - بررسی ریزساختار چدن خاکستری

دانلود گزارش کار بررسی ریزساختار چدن خاکستری شامل بخش تئوری و عملی به همراه بحث و نتیجه گیری و منابع

تعداد صفحات : 11

فرمت فایل دانلودی : PDF

قسمتی از متن ابتدایی :

الف)تئوری

مقدمه:

چدن‌ خاکستری (Gray Cast Iron) سیال‌ ترین آلیاژ آهنی بوده و مقاطع پیچیده و نازک را می­‌توان از آن تولید کرد. اگر ترکیب شیمیایی چدن در گستره چدن خاکستری و آهنگ انجماد مناسب و درستی باشد، کربن موجود در آهن به هنگام انجماد جدا شده و رشته‌های گرافیتی را تشکیل می‌دهند(شکل زیر). این چدن­هادر سختی­هایی که مقاومت به سایش خوب دارند دارای تراش­پذیری عالی هستند. سطح شکست چدن خاکستری به رنگ خاکستری دوده‌ای است و از این رو چدن خاکستری نامیده­می‌شوند.

چدن خاکستری دارای ویژگی‌های متعدد و مفیدی بوده و برای ریخته­گری در اشکال پیچیده و در ابعاد کوچک و بزرگ هنوز مورد علاقه مهندسان طراح می­باشد. امروزه، به علت ارزانی و سادگی انجام کار، حدود 75% وزنی تمام قطعات ریختگی از چدن خاکستری است. در این نوع چدن، گرافیت رشته‌ای موجب ایجاد خواص ویژه‌ای مانند؛ تراش‌­پذیری عالی در سختی­هایی که مقاومت­سایشی بالاست، مقاومت به ‌خوردگی­سایشی با روغنکاری محدود، و قدرت جذب ارتعاش عالی می­شود. وقتی استحکام فشاری، پایداری ابعاد، و قرار گرفتن دقیق تحت تنش مورد نیاز باشد، چدن خاکستری با فولادهای پر استحکام قابل مقایسه است. مقدار، اندازه، شکل و پراکندگی گرافیت یا کاربید، مبانی اصلی تعیین کننده خواص استحکامی چدن­های خاکستری می­باشند و کنترل آنها اهمیت زیادی در تولید چدن خاکستری دارد. ساختار گرافیت در چدن­های خاکستری ممکن است در اثر تغییرات ذوب، جوانه­زایی، سرعت انجماد و تاثیر بعضی از عناصر هر چند جزیی تغییر زیادی پیدا کند. گرافیت می­تواند به صورت ورقه های درشت یا ریز به صورت پراکنده به­وجود آید.

اثر عناصر آلیاژی بر چدن خاکستری

سیلیسیوم: در بین عناصر آلیاژی قوی­ترین عامل گرافیت­زا به شمار می­رود. این عنصر احتمالا با آهن ترکیب Fe3Si تشکیل داده و از خود، گرافیت آزاد به جای گذاشته که بیشترین مقدار موثر آن حدود 3% است.

نیکل: نیز به گرافیته­ شدن کمک می­کند ولی تاثیر آن تنها به اندازه نصف تاثیر سیلیسیوم می­باشد. نیکل وزن مخصوص چدن را زیاد کرده و از میزان تخلخل آن به نحو قابل توجهی می­کاهد. نیکل همراه با کمی سیلیسیوم با تغییر ساختار پرلیت درشت به پرلیت ریز و نهایتا به مارتنزیت، زمینه چدن را به طور یکنواخت سخت و مقاوم می­سازد، به ریز شدن دانه کمک کرده و پراکندگی گرافیت را در یک حالت بسیار ریز افزایش می­دهد و در نتیجه استحکام و سختی را بهبود می­بخشد. این عنصر در ترکیبات چدن با عناصری نظیر کروم جهت حصول یکنواختی ریخته­گری قطعات با ضخامت متغیر، کاربرد وسیعی دارد.

کروم: کاربیدهای پایداری تشکیل داده و به تشکیل پرلیت لایه ای و سخت تر کمک می­کند. بنابراین استحکام، سختی و مقاومت به فرسایش را افزایش می­دهد. در مقادیر 1.5-1 درصد مقاومت به نرم شدن و اکسیده شدن را زیاد می­کند و از گرافیته شدن قسمت های نازک تر جلوگیری می­کند.

مولیبدن: هنگام سرد کردن، سرعت تبدیل آستنیت به پرلیت را کاهش داده و در نتیجه پرلیت بسیار ریزی تشکیل می­دهد که به نحو قابل توجهی استحکام، سختی و عمر خستگی را زیاد می­کند. مولیبدن موثرترین عنصر آلیاژ دهنده برای افزایش استحکام چدن بوده و یکنواختی ساختاری در قطعات سنگین را زیاد می­کند و سختی  پذیری را بهبود می­بخشد.

مس: تشکیل گرافیت را تسریع می­کند ولی فقط حدود یک پنجم قدرت گرافیت کنندگی سیلیسیوم را دارد، مقاوم کننده متوسط زمینه چدن بوده و نقاط سمنتیتی حجیم را تجزیه می­کند. سختی چدن­هایی را که خاصیت تبریدی زیادی دارند کم می­کند ولی در چدن­های خاکستری معمولی باعث افزایش سختی، مقاومت به سایش و خوردگی می­شود.

وانادیم: به نحو موثری به ریزتر شدن ذرات چدن کمک کرده و سختی چدن و پایداری کاربید را زیاد می­کند. همچنین سختی تبریدی، سفتی و مقاومت به سایش را افزایش می­دهد.

فسفر: که مقدار آن در چدن خاکستری اصولا بین 0.8-0.02% می­باشد. فسفر سیالیت ذوب را افزایش می­دهد و در مقادیر بالاتر از 0.15% اغلب به صورت اجزای یوتکتیک (استدیت) با نقطه ذوب 980-950 درجه سانتی گراد یافت می­شود. به علت وضعیت جدایی یا تفکیکی استدیت معمولا الگوی سلولی با مشخصه اندازه سل یوتکیتیک که در طول انجماد توسعه پیدا می­کند به خود می­گیرد. مقدار فسفر اضافی سبب افزایش سختی و استحکام کششی می­شود و شکنندگی چدن ها به علت تشکیل استدیت بالا می­رود.

ترکیب شیمیایی مذاب و سرعت سرد شدن مبنای اصلی در تعیین خواص چدن خاکستری می­باشد. چدن های خاکستری با نام آلیاژ آهن-کربن-سیلیسیوم-فسفر شناخته می­شوند و هر کدوام این عناصر روی ساختار میکروسکوپی خواص مکانیکی و سختی اثرات مهمی دارند. با افزایش میزان کربن در مذاب، استحکام و سختی قطعه ریختگی کاهش می­یابد زیرا مقدار گرافیت بیشتر و اندازه آن درشت تر می­شود. از طرف دیگر، نگهداری ذوب در دماهای بالا و یا دماهای ریخته­گری به علت تاثیر روی نوع، شکل و پراکندگی گرافیت، اثرات قابل توجهی بر خواص مکانیکی قطعه ریختگی دارد.