فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره چدن‌های آلومینیوم‌دار و تحلیل نقش آن‌ها در بهبود خواص مهندسی فلزات

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره چدن‌های آلومینیوم‌دار و تحلیل نقش آن‌ها در بهبود خواص مهندسی فلزات دارای ۴۳ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره چدن‌های آلومینیوم‌دار و تحلیل نقش آن‌ها در بهبود خواص مهندسی فلزات  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره چدن‌های آلومینیوم‌دار و تحلیل نقش آن‌ها در بهبود خواص مهندسی فلزات،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله پژوهشی درباره چدن‌های آلومینیوم‌دار و تحلیل نقش آن‌ها در بهبود خواص مهندسی فلزات :

مقدمه:

چدنهای آلومینیوم دار در دو نوع خاکستری و داکتایل وجود دارند. در یکی از انواع آلومینیوم جایگزین سیلیسیم میشود و در نوع دوم آلومینیوم علاوه بر سیلیسیم در چدن حاضر است. این چدنها بخاطر داشتن عناصر آلیاژی نسبتا ارزان و مقاومت خوب در برابر حرارت وخزش در گستره دمائی ۵۷۰ تا ۹۸۰ درجه سانتیگراد مورد توجه قرار گرفته است.

مقاومت در برابر حرارت بصورتی است که در چدنهای حاوی آلومینیوم لایه نازک اکسیدی نفوذ ناپذیر وچسبنده ای تشکیل میشود که از نفوذ اتمهای اکسیژن به درون فلز جلوگیری میکند.

متاسفانه ریختن چدنهای آلومینیوم دار دشوار است ،زیرا در دمای ذوب ریزی چدن ،آلومینیوم بسیار فعال است. تماس آلیاژ مذاب با هوا و رطوبت باید به حداقل برسد تا از تشکیل سرباره فلزی ،سطح ناصاف و قطعه ناسالم جلوگیری میشود. فرآیندهای تولید این آلیاژ در حال تکامل اند.

شکل۱:اکسایش چدن آلومینیوم دار در هواودردمای زیاد

مقدار آلومینیوم انی چدنها بین ۰ تا ۱۲ درصد است . آزمایشهای اکسایش در دماهای ۸۰۰ ،۹۰۰ ، ۱۰۰۰ ، ۱۱۰۰ انجام شده است. مقدار آلومینیوم ،بر گرافیته شدن چدنهای خاکستری و داکتیل تاثیر میگذارد. اگر مقدار آلومینیوم کمتر از ۷ درصد باشد در حین انجماد گرافیت تشکیل میشود. بین ۷ و۱۸ درصد آلومینیوم فاز کاربیدی پایداری ایجاد میشود و قطعات ریختگی اساسا فاقد گرافیت هستند. چدنهای حاوی ۱۸ تا ۲۵ درصد آلومینیوم با ریزساختار گرافیتی ریز منجمد میشوند اگرچه مقدار کربن محلول در مذاب کاهش می یابد. ماشینکاری چدنهای آلومینیوم راحت است و قطعات سالمتری تولید میشود.

چدنهای آلومینیوم دار به دو دسته تقسیم میشوند:

۱_ چدنهای حاوی ۱ تا ۷ درصد آلومینیوم

۲_ چدنهای حاوی  ۱۸ تا ۲۵ درصد آلومینیوم

مطلوب ترین ریزساختار برای پایداری در دماهای زیاد ترکیبی از فریت و گرافیت است و اگر زمینه کاملا فریتی نباشد آنها را در ۹۳۰ تا ۱۰۴۰  درجه سانتیگراد تابکاری میکنند تا سمنتیت باقی مانده در آنها تجزیه شود وپایداری ساختاری افزایش یابد.

چدن های خاکستری آلومینیوم دار:

آزمایشهای خوبی بر روی چدنهای آلومینیوم دار کم سیلیس انجام شده است . آنها با آزمایش بر روی سه نوع چدن کم آلومینیوم و دو نوع چدن پر آلومینیوم نشان دادند که مقاومت چدنهای خاکستری در برابر اکسایش در هوا در دمای ۶۵۰ تا ۷۸۰  با افزایش مقدار آلومینیوم بشدت افزایش می یابد.

ولی با افزایش آلومینیوم خواص کششی در دمای محیط کاهش می یابد ولی این خاصیت در دمای بالا زیاد کاهش نمی یابد.

 

 

شماره ذوب

۱

۲

۳

۱۵

۱۶

ترکیب

 

 

 

 

 

c

۲.۹۵

۳.۰۷

۲.۸۶

۱.۹۶

۱.۴۸

Si

۰.۷۷

۰.۷۶

۰.۸۳

۱.۵۱

۱.۵۶

Mn

۱.۱۰

۱.۰۵

۱.۰۵

۰.۶۸

۰.۵۹

Al

۲.۴۲

۴.۲۸

۵.۹۹

۲۰.۷۹

۲۴.۴۰

سختیBHN

۲۶۰

۲۷۰

۲۸۱

۱۵۶

۱۷۹

استحکام کششی

 

 

 

 

 

در دمای c20(1000psi)

۵۰.۵

۴۷

۴۰.۵

۱۶

۱۸

MPa

۳۴۸

۳۲۴

۲۷۹

۱۱۰

۱۲۴

دردمایc425(1000psi)

۲۹

۳۰.۹

۲۷.۸

۱۴

۱۷.۸

MPa

۲۰۰

۲۱۳

۱۹۲

۹۷

۱۲۳

دردمایc540 (1000psi)

MPa

۲۵.۴

۱۷۵

۲۸

۱۹۳

۲۴.۴

۱۶۸

۱۱

۷۶

۱۴.۹

۱۰۳

جدول ۱:خواص مکانیکی ۵ نوع چدن خاکستری آلمینیوم دار

با افزایش مقدار آلومینیوم زمان شکست تحت تنش در دماهای بیشتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد افزایش می یابد .(شکل های ۲ ،۳ و۴ ).از مقدار آلومینیوم بر خواص مکانیکی چدنهای داکتایل در دمای تا ۹۸۰ درجه آزمایش شد. چدنهای آلومینیوم دار با چدن خاکستری غیر آلیاژی چدن داکتایل غیر آلیاژی با چدن خاکستری با ۵.۹% آلومینیوم و چدن خاکستری با %۲.۵ آلومینیوم مقایسه شدند. (جدول ۱۷ ).                      

شکل۳:نمودارزمان تاشکست دردمایc540برحسب تنش اعمالی اولیه برای چدن خاکستری با مقدارهای مختلفAl

شکل۴:نمودارزمان تاشکست دردمایc650برحسب تنش اعمالی اولیه برای چدن خاکستری با مقدارهای مختلف Al

 

داده های ارزشمندی از چدنهای داکتایل و خاکستری آلومینیوم دار بدست آمده اند تا مبنایی برای انتخاب اقتصادی ترین ترکیب شیمیائی برای کار در دمای ۶۵۰ تا ۹۸۰ درجه سانتیگراد باشد..

(الف)(ب)

(ج)

شکل۵:مقایسه منحنیهای تنش گسیختگیچدنهای داکتیل وخاکستری Alداردر(الف)c650(ب)c760(ج)c870(د)۹۸۰

 

شکل۵(د)

کاربردهای چدن خاکستری آلومینیوم دار :

چند راهه های موتور دیزل را با موفقیت از دو جنس مختلف در ماسه ریخته اند ، یکی با %۲ آلومینیوم ، %۲ سیلیسیم ، %۲.۸ کربن.

روتورهای ترمز دیسکی ساخته شده از چدن خاکستری آلومینیوم دار از آزمون های کنترل کیفیت سربلند بیرون آمدند و در برابر ترک خوردگی حرارتی مقاومت عالی از خود نشان دادند مقاومت این چدن برابر سایش نسبت به مقاومت چدن خاکستری استا ندارد بیشتری بود.

چدن خاکستری آلومینیوم دار بدون کاربید ریخته شده در ماسه در پخش کننده دود خروجی از توربین بود که ضخامت دیواره های آن به ۳.۲ میلیمتر میرسید که در یک موتور توربینی نمونه آزمایش شده و خواسته های مکانیکی و مقاومت در برابر اکسایش را برآورده کرده خواص چدنهای آلومینیوم دار در دمای زیاد ، با افزودن ۱ یا ۲ درصد مولیبدن بشدت بهبود می یابد.

دیکنسون نشان داده است که با افزودن ۵.۲ درصد آلومینیوم و %۱.۲ مولیبدن به چدن خاکستری حاوی ۲.۷۵ تا ۳.۱ درصد کربن میتوان خواص مکانیکی در دمای زیاد را بهبود بخشید

شکل۶:اثرعنصرهای آلیاژی بر استحکام کششی چدنهای داکتایل وخااکستری دردمای زیاد چدن خاکستری با ۵.۲ %    Al1.9 %  Moو چدن داکتایل با ۵تا۶ % Al و ۲ %و ۲ %Moآلیاژ شده است.

شکل۷:مقدارهای تنش گسیختگی چدن داکتایل آلیاژی غیرآلیاژی در دمای ۶۵۰ درجه سلسیوس

چدن های داکتایل پر آلومینیوم :

 

این نوع چدن ها مقاومت خوبی در برابر اکسایش دارند وخواص مکانیکی آنهانسبت به چدنهای خاکستری پرآلومینیوم بهتر است . بهبود خواص چدن داکتایل در دمای زیاد بدلیل افزودن ۵ تا ۶ درصد آلومینیوم و در حدود ۲ درصد مولیبدن ذکر شده است .

با ترکیب سیلیسیم زیاد و آلومینیوم و مولیبدن تولید میشود که برای کاربردهای دمای بالا بسیار عالی اند و مشکلات تولید چدنهای داکتیل حاوی ۵ تا ۶ درصد آلومینیوم همراه نیست.

اسپونسار، شولتز و راندل درباره چدنهای داکتیل پر آلومینیوم آزمایش انجام دادند و نتیجه گرفتند که مناسب ترین چدن داکتیل برای کاربردهایی که مستلزم مقاومت در برابر اکسایش می باشد چدنی با ۴ درصد سیلیسیم ۰.۵ تا ۱ درصد آلومینیوم و ۲ درصد مولیبدن است.

شکل۸:اثر مولیبدن بررفتار خزش گسیختگی چدن آلومینیوم دار حاوی ۴ %سیلیسیوم یکنواخت شده در دماهای ۶۵۰و۸۱۵ درجه ی سلسیوس .

چدن داکتایل شده با ۵.۵% آلومینیوم و %۳ سیلیسیم و%۲ مولیبدن برای کار در دماهایی بالاتر از ۸۲۰ درجه مورد بررسی قرار گرفته است. آهنگ اکسایش این نوع چدن بسیار اندک است و خواص کششی آن در دماهای تا ۹۲۵ درجه خوب است (جدول ۲۰ ).

ذوب و ریخته گری چدن های آلومینیوم دار:

تولید چدنهای پر آلومینیوم ، به سبب دشواریهایی در ذوب وریخته گری هنوز چندان متداول نیست و ذوب و ریخته گری این چدن ها مستلزم بکارگیری شیوه های خاص است. در هنگام ریختن چدنهای آلومینیوم دار باید دقت لازم را به خرج داد زیرا غالبا لایه ای از اکسیدها در پیرامون جریان فاز مناسب تشکیل میشود. جلوگیری از کشیده شدن این لایه به درون قالب اهمیت دارد. چدن های پرآلومینیوم بشدت در معرض خطر ایجاد مکهای گازی قرار دارند. آلومینیوم حل شده در چدن مذاب با آب و هیدروکربن ها واکنش می دهد و هیدروژن آزاد تشکیل میدهد که در چدن مذاب حل شده و در حین انجماد بیرون رانده میشود پس باید قالبها کاملا خشک و فاقد رطوبت باشند و در ساخت آنها هیدروکربن بکار نرفته باشد. همچنین کاهش سطح تماس فلز مذاب با اکسیژن ، به منظور به حداقل رسانیدن عیبهای ناشی از وجود سرباره در قطعه ریختگی ضرورت دارد. با شستشوی حوضچه بارریز و قالب بوسیله گاز بی اثر قبل از بارریزی میتوان این کار را انجام داد.

شکل۹: صفحه های خنک کن کلینکر سیمان داغ

شکل۱۰:پخش کننده گاز خروجی توربین به قطر ۱.۲ متر

جدول۲:خواص چدن داکتایل آلیاژی با۵.۵%آلومینیوم ،۳%سیلیسیم و۲%آلومینیوم دردمای زیاد

ترکیب شیمیایی،%

 

 

 

 

سختی برینل در حالت سیاه تاب،BHN

خواص پس از تابکاری در دمای ۱۰۴۰ درجه ی سلسیوس

سختی برینل BHN

استحکام کششی در دمای محیط ،MPa 

                                             Psi

خواص در دمای C925

استحکام تسلیم قراردادی با ۰.۲ در صد کرنش MPa

                                                               Psi

استحکام کششی نهایی ،MPa

                                Psi

طویل شدگی

کاهش سطح مقطع

تنش گسیختگی ۱۰۰۰ساعتی در C925MPa

                                                     Psi

نفوذ اکسیژن در C925 ،mm

                                   in

C 2.83%

Si2.92%

Mn0.35%

Al5.5%

Mo2.01

۳۶۲

 

 

۳۵۳

۵۵۲

۸۰۰۰۰

 

۲۱

۳۱۰۰

۳۰

۴۴۰۰

۶۵%

۴۳%

۳.۱

۴۵۰

۰.۰۰۸

۰.۰۰۰۳

 

کلیاتی در مورد تولید چدن های آلومینیوم دار:

با توجه به فعال بودن آلومینیوم در دمای ذوب چدن ریختگی و تولید چدنهای آلومینیوم دار مشکل است وباید دقت لازم در هنگام تولید مبذول شود. فعال بودن آلومینیوم در این دما باعث ایجاد ترکیبات مختلف باعناصر دیگر میشود از جمله اکسیدها و نیترورها ونیز افزایش حلالیت H در مذاب ونیز به همین ترتیب از دست دادن عناصر آلیاژی می شود. مقدار H محلول در مذاب Al در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد به بیش از ۴۰mlit/kg می رسد. البته اگر هیدروژنی در محیط نباشد میزان هیدروژن مذاب متناسب با دما بالا نمی رود . این مسئله باید در عمل مورد توجه قرار گیرد چرا که رطوبت و هیدروژن همیشه وجود دارند و اگر بخواهیم میزان گاز کنترل شود باید از حرارتهای بالا اجتناب کنیم که در مورد ریخته گری چدنهای آلومینیوم دار نمی توان این کار را انجام داد. مقدار هیدروژن کم فقط وقتی قابل حصول است که فشار جزئی هیدروژن پایین باشد بهمین دلیل است که بعضی ریخته گران هوای خشک تصفیه شده را به کوره میفرستند. گاهگاهی هم از روش خلا به عنوان آخرین راه حل جلوگیری از انحلال هیدروژن استفاده شود که سایر اجزای محیطی مانند نسوزها هم احتمالا خشک می شوند. در قالب آلومینیوم با بخار آب و ستیر مواد آلی مختلف واکنش نشان داده و ایجاد پوسیدگی جامد و هیدروژن آزاد میکند که میتواند در مذاب نفوذ کند. این واکنشها گاهی اوقات بعد از انجماد و در خلال سرد شدن هم ادامه می یابند. هیدروژن آزاد ، در رشد حفره های گازی که درست زیر سطح قطعه واقع میشوند ، نقش تعیین کننده ای دارند.