بررسی چدن های سفید مقاوم به سایش کروم دار حاوی ۸-۱۲ درصد کروم

چکیده
 
 پدیده سایش (Wear) یکی از معضلاتی است که صنعت از دیرباز با آن مواجه بوده است . برخورد منطقی در جهت رفع این مشکل ، مرهون بررسی دقیق پدیده و عوامل موثر بر آن می باشد . بدین منظور برخی از مواد مناسبی که با توجه به مبانی متالورژیکی در عمل قابل استفاده می بانشد مانند (چدنهای سفید کرم دار، Ni-hard) مورد بررسی قرار می دهیم .
– تعریف سایش و عوامل موثر بر آن
 سایش عبارت است از تلفات مکانیکی ماده از سطح یک جسم بواسطه تماس آن با سطح یا جسم دیگر علیرغم مکانیکی بودن این پدیده ، گاه با واکنشهای شیمیایی نیز همراه می شود .
 – فاکتورهای کلیدی موثر برسایش عبارتند از :
۱) متغیرهای متالورژیکی نظیر سختی ، چقرمگی ( tough ness) ساختار میکروسکوپی و ترکیب شیمیایی
۲) متغیرهایی نظیر مواد در حال تماس ( نظیر ساینده ها و مشخصات آنها ) نوع و روش بارگذاری (Loading) ،سرعت ، دما ، زمان ، خشونت سطحی ، روانکاری ( Lubrication) و خوردگی .
در اینجا ما دو نوع ا زمواد مقاوم به سایش را مورد بررسی قرار می دهیم که عبارتند از چدنهای سفید پرکرم و چدنهای سفید Ni-hard که ابتدا چکیده ای از این دو نوع چدن سفید را در پایین می آوریم .
در اینجا دو نوع چدن سفید پرکرم و Ni-hard را مورد بررسی قرار میدهیم

مقدمه

چدنهای کرم دار
در تجهیزاتی که عملیات سایش انجام می گیرد آلیاژهای آهنی با بیشترین کربن بهترین مقاومت سایشی را دارند. ولی بخاطر تنشهای متعددی که هنگام کار به وجود می آید باید ماده به کار رفته چقرمگی کافی برای جلوگیری از بروز عیوب گوناگون را داشته باشد. فولادهای غیر آلیاژی یا کم آلیاژ با کربنی حدود ۴/۰% در حالتی که ساختارشان مارتنزیتی است چقرمگی پائینی دارند. چدنهای سفید غیر آلیاژی که اغلب کاربید موجود در انها سمنیتت است سالها به علت مقاومتی که در مقابل سایش دارند مورد استفاده قرار گرفته اند. با این حال در موارد متعددی استفاده از انها رضایت بخش نبوده است. ضعف این چدنها در ساختارشان است. فاز کاربید یک شبکه پیوسته ای را در اطراف دانه های آستنیت تشکیل داده و موجب تردی و ترک خوردن می گردد. افزایش یک عنصر آلیاژی که کربن را به صورت کاربیدی غیر از سمنتیت با سختی بیشتر و خواص مطلوب تر در آورده و نیز مقدار کربن زمینه را کاهش دهد، موجب بهبود همزمان چقرمگی و مقاومت سایشی می شود. عنصری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد کرم است، و کاربید آن بیشتر به صورت M7C3 می باشد. در خردکننده ها قطعاتی که تحت سایش هستند باید نه تنها در مقابل سایش بلکه در مقابل تنشهای دینامیکی هم که می تواند منجر به شکستهای ناگهانی شود مقاومت کنند. قطعاتی که در معرض تنشهای سنگین هستند مشکل بزرگی را به وجود می آورند و آن اینکه قطعه باید دو خاصیت متناقض را در کنار هم داشته باشد که عبارت است از مقاومت سایشی و چقرمگی.

فهرست مطالب

چکیده
فصل اول :چدنهای کروم دار
مقدمه     1
چدنهای کرم دار     1
 اثر ساختار میکروسکوپی     3
انتخاب زمینه     4
ذوب و ریخته گری چدن پرکرم     7
ریختن فلز مذاب     9
 تنش های ناخواسته (‌پسماند ) در قطعات    10
ترک ناشی از سنگ زنی     11
ملاحظات متالورژیکی     11
سختی پذیری     15
انتخاب ترکیبات     15
مقادیر کربن و کرم     16
عناصر آلیاژی     21
خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای پرکرم    21
کاربرد چدنهای پرکرم    22
گلوله های آسیابها وبدنه ها     24
خوردگی و سایش با تنش پایین     26
کاربرد در پمپهای ضد سایش     26
دلایل ناموفق بودن     28
کم بودن مقاومت سائیدگی     28
شکست ترد    29
عملیات حرارتی چدنهای پرکرم     30
سرعت گرم کردن     31
روش آستنیته کردن     32
سرعت سرد کردن     33
برگشت یا تمپر    35
آستنیته باقیمانده     35
دمای کوئینچ     36
سخت کردن با کمک تصرمات حرارتی زیر  دماهای بحرانی     37
فصل دوم : چدنهای نیکل دار (Ni-Hard)
 چدنهای نیکل سخت     40
چدن سفید مارتنزیتی     40
استحکام کششی     41
مقاومت در برابر ضربه     41
مسائل طراحی     42
ترکیب شیمیایی     44
      – کربن     44
      -سیلیسیم     45
      -منگنز     46
      -گوگرد     46
      -فسفر    46
      -نیکل     47
      -کرم     47
      -عناصر دیگر     48
ساختمان میکروسکوپی     48
      – ساختمان میکروسکوپی سطح قطعه ریختگی     52
ذوب در انواع کوره ها
      -ذوب در کوره کوپل    54
      -ذوب در کوره های برقی     57
      – ذوب در کوره بوته ای     58
      – ذوب در کوره های شعله ای     58
      -ذوب به روش دوپلکس     59
 قراضه های نیکل – سخت     59
ریخته گری چدنهای نیکل – سخت     59
انقباض    60
 ماهیچه سازی     60
 کاربرد مبرد    60
جلوگیری از پیچیدگی قطعات مبرد     62
 قرار دادن قسمتهای قابل تراش در قطعات قبل از ریختن     62
 ریختن مذاب  و تغذیه قطعه ریختگی     64
عملیات تمیز کاری     65
کنترل     66
تعیین سختی     67
آنالیز شیمیایی     70
مطالعات میکروسکوپی     71
چدن های سفید مارتنزیتی  ( Ni-Hard)عملیات حرارتی     72
Ni- Hard یوتکتیک    76
جوشکاری    76
عملیات تکمیلی و نهایی     78
قسمتهای قابل تراش     78
عملیات سنگ زنی     79
ماشینکاری     80
ماشینکاری بدنه پمپهای گریز از مرکز     81
 ماشینکاری میله     81
صفحات مقاوم در مقابل سایش     81
تعیین سختی     82
فصل سوم :‌شرح آزمایش
عنوان آزمایش     84
شرح آزمایش     84
نتایج به دست آمده از آزمایش     91
منابع     93
 

منابع
 
۱-D.A Rigner ,W.A.Glaeser :”Wear Resistance”Metals Hand book, ASM,Ed.9,Vol.1.pp.597-938
۲-بررسی پدیده سایش جهت انتخاب مواد فلزی در شرایط سایش مختلف ( دانشگاه علم و صنعت ایران – دانشگاه صنعتی شریف – واحد تحقیق و تکنولوژی شرکت پارس متال )
۳- چدنهای سفید مارتنزیتی مقاوم در برابر سایش و ضربه ( میترا اسکوئی زاده )
 4- J.M.Bereza , Wear and impact resistant white cast irons , Journal of the British Foundryman , vol74.
 5-مطالعه ساختار میکروسکوپی ، رفتار سایشی وخواص مکانیکی چدن سفید حاوی ۱۲ تا ۱۴% کرم (عبدالمهدی اجلالی ، وحید رسولی ، احمد ساعتچی ، مهدی گلمکانی ) دانشگاه صنعتی اصفهان
۶-Ni-Hard , marten sitic white cast Iran , Production Inter national Nicle
۷- متالورژی کاربردی چدنها ( مرعش مرعشی )
 8- چدن سفید مارتنزیتی ( Nl.Hard) روشهای تولید – عملیات حرارتی ( احمد ساعتچی )