تاثیر منگنز بر منحنی های سردشدن، ریزساختار و خواص مکانیکی چدن خاکستری

پروژه تاثیر منگنز بر منحنی های سردشدن، ریزساختار و خواص مکانیکی چدن خاکستری

پروژه بررسی و معرفی سنسورها در خودرو

دسته: مواد و گرایش های مربوطه

فرمت فایل اصلی: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات فایل : 61
دانلود فهرست پروژه قبل از خرید

با توجه به کار برد وسیع چدنهای خاکستری در صنایع که می تواند جایگزین مناسبی برای برخی از فولادها باشد لذا اهمیت این موضوع سبب گردیده که در این زمینه تحقیقات فراوانی صورت گیرد. منگنز از عناصر آلیاژی اصلی در ساختار چدن می باشد. نقش اصلی منگنز در ترکیب چدن خنثی کردن اثرات مخرب گوگرد می باشد. منگنز با گوگرد ترکیب شده و سولفید منگنز تولید که به مقیاس زیادی وارد سرباره می شود. در این تحقیق تأثیر درصدهای مختلف منگنز (445/0 تا 092/1 درصد) بر منحنی‌های سرد شدن، ریز ساختار و خواص چدن خاکستری بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهندکه در چدنی با کربن معال 8/3 درصد و مقدار متوسط گوگرد 047/0 درصد با افزایش درصد منگنز تا 661/0 درصد دمای یوتکتیک افزایش می‌یابد و با افزایش بیشتر درصد منگنز دمای یوتکتیک کاهش می‌یابد ولی دمای یوتکتوئید با افزایش درصد منگنز همواره کاهش می‌یابد. همچنین افزایش درصد منگنز تا 661/0 درصد سبب افزایش درصد حجمی گرافیت‌ها و درصد گرافیت‌های نوع A شده و با افزایش بیشتر درصد منگنز موارد مذکور کاهش می‌یابند. همچنین با افزایش درصد منگنز طول لایه‌های گرافیت‌ کاهش یافته ولی ضخامت آنها تغییر محسوسی نمی‌کند و با افزایش درصد منگنز تا 760/0 درصد تعداد سلول‌های یوتکتیک بر واحد سطح افزایش می‌یابد. تغییرات درصد منگنز تأثیری بر فاصله بازوهای دندریتی ندارد ولی با افزایش درصد این عنصر میزان پرلیت در ساختار چدن خاکستری افزایش می‌یابد. عمق تبرید با افزایش درصد منگنز تا 661/0 درصد کاهش و دانسیته چدن با افزایش درصد این عنصر همواره کاهش می‌یابد. نتایج آزمایشات کشش و سختی سنجی روی نمونه‌‌های چدنی نشان داد که افزایش درصد منگنز سبب افزایش سختی، استحکام تسلیم، استحکام نهایی و مدول کشسانی چدن شده و نسبت استحکام به سختی را کاهش می‌دهد.

جوانه زایی چدنها با آلیاژ سیلیسیم
1-    افزایش تعداد هسته های یوتکتیکی
2-    کاهش تبریدی (کاهش مادون انجماد)

استفاده از مواد جوانه زا برای تولید چدن خاکستری موجب تشکیل مراکز هسته سازی برای رسوب گرافیت می گردد و با بودن این مراکز در طول انجماد رسوب گرافیت آسانتر انجام می گیرد. وجود هسته های گرافیت به تعداد کافی یکی ار عوامل مهم برای جلوگیری از پدیده مادون انجماد (Undercooking) می باشد. بدون وجود هسته ها، کاربیدها می توانند در قطعات تشکیل شوند. وجود کاربید ها موجب نامرغوبی چدن از دیدگاه قابلیت خاکستری بودن و ماشینکاری می گردد. علاوه بر آن، گرافیتی که از تجزیه بعدی کاربید ها به وجود می آید، ممکن است دارای شکل نامنظم باشد. چنانچه تلقیح مواد بشکل مناسب انجام پذیرد. معمولاً هسته های کافی برای انجام عملیات تشکیل می گردد. بطور کلی هسته سازی بیشتر کاربیدها در طول انجماد کمتر بوده است. در حقیقت چنانچه بخواهیم قطعات چدن خاکستری می باشد و با انجام این کار ساختار در چدن خاکستری ریخته شده، قطعاتی با خواص مکانیکی مناسب خواهیم داشت. این خواص عبارت است از: استحکام کشش و تسلیم، قابلیت انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه می باشند.

انجماد و مکانیزم ورقه ای شدن گرافیت در چدن خاکستری

در انجماد چدن با گرافیت ورقه ای، یوتکتیک گرافیت و آستنیت تشکیل می شود. در انجماد، این یوتکتیک و گرافیت و آستنیت با مذاب در تماس است. رشد دندریت های آستنیت و هسته های گرافیت ورقه ای تا زمانی که ذوب کاملاً منجمد شود، ادامه خواهد داشت. انجماد یوتکتیک گرافیت در چدن خاکستری نسبت به چدن با گرافیت ورقه ای در دمای بالاتری شروع می شود. در حین انجماد چدن خاکستری، پوسته ای از آستنیت پیرامون گرافیت ورقه ای تشکیل می شود. و بهمین علت، فقط فاز آستنیت با مذاب در تماس خواهد بود و چنین انجماد انجمادی را نیویوتکتیک می نامند هر واحد گرافیت ورقه ای و پوسته آستنیت دور آن را می توان یک هسته در نظر گرفت که کربن باید به داخل این هسته نفوذ کند تا رشد گرافیت ورقه ای و پوسته آستنیت دور آن را به انجماد چدن خاکستری، با سرعت کمتری انجام می شود و با شروع انجماد نیویوتکتیک هسته سازی گرافیت ورقه ای به اتمام می رسد بنابراین تعداد گرافیتهای ورقه ای در مرحله اول انجماد تعیین می شود. با ادامه انجماد تا دمای یوتکتیک گرافیتهای داخل پوسته های آستینیتی به رشد خود ادامه خواهند داد.

تغییر حالت یوتکتوئید در چدنهای خاکستری

خواص مکانیکی چدنهای خاکستری بستگی به مشخصات ریز ساختار آنها دارد. قسمتی از این ریز ساختار (شکل، اندازه و نحوة توزیع گرافیت) پس از انجماد و یا به عبارتی پس از تغییر حالت یوتکتیک و قسمتی دیگر یعنی ساختار زمینه که نقش عمده را در تعیین خواص مکانیکی چدن خاکستری دارا می باشد، پس از تغییر حالت یوتکتوئید شکل می گیرد ]7-1[ و از نیرو می توان تأثیر عناصر آلیاژی بر روی خواص مکانیکی چدنهای خاکستری را به اثر آنها بر تغییر حالت یوتکتوئید و منگنزائل سینتیکی آن دارای اهمیت زیادی می باشد. بررسی تغییر حالت یوتکتوئید در چدنها نسبت به فولادها پیچیده تر است. زیرا بر خلاف فولادها که واکنش فراپایدار « » در آنها واکنش غالب است، در چدنها این تغییر حالت بوسیلة هر دو واکنش پایدار « »که منجر به تشکیل فریت و گرافیت می شود و واکنش فرا پایدار « » که منجر به تشکیل پرلیت می شود صورت می پذیرد