ورود به حساب ثبت نام جدید فراموشی کلمه عبور
برای ورود به حساب کاربری خود، نام کاربری و کلمه عبورتان را در زیر وارد کرده و روی “ ورود به حساب” کلیک کنید.





اگر فرم ثبت نام برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.









اگر فرم بازیابی کلمه عبور برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.





نمایش نتایج: از 1 به 6 از 6
  1. #1
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    26
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    Posticon (3) سختی پذیری و عوامل موثر بر آن

    .
    سختی پذیری


    سختی پذیری (Hardenability) برای توضیح سهولت تشکیل مارتنزیت و هم چنین ارتباط بین ابعاد قطعه، آهنگ سرد شدن و ترکیب شیمیایی فولادها به کار می رود. در صورتی که آهنگ سرد شدن یک فولاد از ناحیه آستنیت بیشتر از آهنگ سرد شدن بحرانی باشد، سختی حاصل عمدتا بستگی به درصد کربن فولاد دارد. آهنگ سرد شدن بحرانی (Critical Cooling Rate) یا CCR حداقل سرعت سرد شدن است که از تشکیل پرلیت و بینیت جلوگیری می کند. اگر آهنگ سرد شدن کمتر از آهنگ سرد شدن بحرانی باشد، درصد مارتنزیت حاصل کاهش یافته و بنابراین سختی فولاد نیز کاهش مییابد. در اینجا منظور از کربن فولاد، مقدار کربنی است که در آستنیت به صورت محلول جامد باشد. به بیان دیگر، آن مقدار کربنی که پس از آستنیته شدن فولاد به صورت کاربید باقی می ماند، در دگرگونی تشکیل مارتنزیت شرکت نداشته و بنابراین اثری بر روی سختی مارتنزیت ندارد. ارتباط بین سختی، درصد کربن و درصد مارتنزیت در شکل زیر نشان داده شده است.


    سختی پذیری عبارت از توانایی یا قابلیت تشکیل مارتنزیت (و سخت شدن فولاد) در اثر سریع سرد شدن از ناحیه آستنیت است. سختی پذیری توسط ضخامت پوسته سخت شده مشخص می شود. ضخامت پوسته سخت شده عبارت است از فاصله سطح تا محلی در داخل نمونه که دارای 50 درصد مارتنزیت باشد. 50 درصد بقیه ساختار را معمولا بینیت در نظر می گیرند. بنابراین هر چه سختی پذیری یک فولاد بیشتر باشد ضخامت پوسته سخت شده و یا به عبارت دیگر ضخامت پوستهای که در اثر سریع سرد شدن بیشتر از 50 درصد ساختار آن مارتنزیت شود بیشتر خواهد بود.



    توزیع سختی در یک قطعه


    برای مطالعه تغییرات سختی و پارامتر های مؤثر بر آن در یک قطعه سریع سرد شده نتایج حاصل از آزمایش هایی در این رابطه بررسی میشود. در شکل های زیر تغییرات سختی از سطح به مرکز برای یک سری میله های فولادی به قطر های مختلف و از جنس فولاد کربنی ساده1045 SAE با ترکیب شیمیایی زیر:

    0.48%C , 0.6% Mn , 0.022% P , 0.014% S , 0.17% Si


    که به ترتیب در آب و روغن سریع سرد شده باشند نشان داده شده است.


    الف) توزیع سختی در میله هایی با قطر های متفاوت و از جنس فولاد 1045 SAE که در آب سریع سرد شده اند ب) توزیع سختی در میله هایی با قطر های متفاوت و از جنس فولاد 1045 SAE که در روغن سریع سرد شده اند

    در حقیقت این دو شکل اثرات قطر یا ضخامت قطعه و شدت سردکنندگی محیط بر روی توزیع سختی در فولادهای کربنی ساده را نشان می دهند. ملاحظه می شود که بدون توجه به محیط سرد کننده حداکثر سختی در هر نمونه مربوط به سطح آن می شود. به بیان دیگر در تمامی نمونه ها سختی از سطح به طرف مرکز کاهش می یابد. دلیل اینکه چرا سطح یک فولاد سریع سرد شده سخت تر از مرکز آن است را می توان به کمک نمودار CCT توضیح داد. شکل زیر منحنی های سرد شدن سطح و مرکز میله ای به قطر 25 میلیمتر که در روغن سریع سرد شده است را نشان می دهد. از آنجایی که آهنگ سرد شدن سطح به طور قابل ملاحظهای بیشتر از آهنگ سرد شدن مرکز است، منحنی سرد شدن سطح نمونه از سمت چپ منحنی سرد شدن بحرانی گذشته و در نتیجه در سطح فقط مارتنزیت تشکیل می شود. از طرف دیگر در مرکز نمونه که آهنگ سرد شدن کمتر است (منحنی سرد شدن آن سمت راست منحنی سرد شدن بحرانی قرار گرفته) علاوه بر مارتنزیت، مقداری بینیت نیز تشکیل شده که در نتیجه، سختی کاهش می یابد.


    از شکل های الف و ب مشخص است که با افزایش قطر یا ضخامت، سختی تمام نقاط از جمله سطح و مرکز نمونه ها کاهش می یابد. در حقیقت با افزایش ابعاد قطعه، آهنگ سرد شدن کاهش می یابد و در نتیجه در مرکز آن پرلیت و فریت تشکیل شده که منجر به کاهش بیشتر سختی مرکز می شود. از آنجایی که با افزایش ابعاد، منحنی سرد شدن سطح نیز به سمت راست منتقل می شود سختی سطح نیز کاهش می یابد.

    پارامتر های دیگری که بر روی توزیع سختی در یک نمونه فولادی اثر دارد و از شکل های الف و ب نیز مشخص است، شدت سردکنندگی محیط است. از آنجایی که روغن نسبت به آب، محیط سرد کننده ملایم تری است، آهنگ سرد شدن میله های مختلف در روغن به مراتب کمتر از آهنگ سرد شدن میله های مشابه در آب است. بنابراین، سختی نقاط مختلف نمونه هایی که در روغن سریع سرد می شوند، همواره کمتر از سختی نقاط مشابه در نمونه های مشابهی است که در آب سریع سرد شده باشند. حتی سختی سطح نمونهای به قطر 12.7 میلیمتر (0.5 اینچ) که در روغن سریع سرد شده باشد از سختی مورد انتظار از یک ساختار کاملا مارتنزیتی با 0.48 درصد کربن کمتر است. بنابراین به نظر می رسد که با سریع سرد کردن نمونه های فولادی SAE 1045 در روغن امکان متوقف کردن دگرگونی نفوذی (تشکیل پرلیت و بینیت) وجود ندارد.





    ج) توزیع سختی در میله های فولادی 6140 SAE با قطر های مختلف که در آب سریع سرد شده باشند
    د) توزیع سختی در میله های فولادی 6140 SAE با قطر های مختلف که در روغن سریع سرد شده باشند

    از جمله پارامتر های دیگر که بر روی توزیع سختی در قطعات فولادی مؤثر است، عناصر آلیاژی و مقدار کمی آنها در فولادهاست. به طور کلی، عناصر آلیاژی به جز کبالت اگر به صورت محلول در آستنیت باشند سختی نقاط مختلف نمونه سریع سرد شده را افزایش می دهند. در رابطه با کبالت گفته می شود که این عنصر انرژی فصل مشترک بین فریت - سمنتیت را کاهش داده و در نتیجه نیروی محرکه لازم برای تشکیل پرلیت از آستنیت را کاهش می دهد. شکل های فوق توزیع سختی در نمونه های استوانهای فولاد آلیاژی 6140 SAE با ترکیب شیمیایی

    0.42%C , 0.023% S , 0.027% P , 0.73% Mn , 0.17%V , 0.94% Cr


    که به ترتیب در آب و روغن سریع سرد شده باشند را نشان می دهند. از مقایسه شکل های ج و د شده با شکل های الف و ب نتیجه می شود که سختی نقاط مختلف نمونه های فولاد آلیاژی 6140 SAE همواره بیشتر از سختی نقاط مشابه نمونه هایی از فولاد کربنی ساده 1045 SAE که در شرایط یکسان سریع سرد شده باشند. نقش عناصر آلیاژی به تأخیر انداختن نفوذ و در نتیجه افزایش مدت زمان لازم برای تجزیه آستنیت به مخلوط فریت و سمنتیت و بنابراین فراهم کردن امکان تشکیل مارتنزیت در آهنگهای سرد شدن کمتر است. در واقع حضور این عناصر نمودار TTT را به سمت راست جابهجا می کند.


    منبع:ویکی پی جی
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  2. 2
  3. #2
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    26
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    کمیت سختی پذیری

    .
    کمیت سختی پذیری


    کمیت سختی پذیری (Quantitative Hardenability) در واقع بیان کننده میزان سختی پذیری بر حسب عوامل موثر بر سختی پذیری (مانند ترکیب شیمیایی فولاد و محیط سرد کننده) است. سختی پذیری توسط ضخامت پوسته سخت شده مشخص می شود و ضخامت پوسته سخت شده عبارت از فاصله سطح نمونه تا محلی در داخل آن است که مقدار مارتنزیت تا حدود 50 درصد کاهش یافته باشد. معمولا 50 درصد بقیه ساختار را بینیت در نظر می گیرند، گرچه بر حسب ترکیب شیمیایی قطعه، 50 درصد دوم ممکن است کاملا بینیت نبوده و حتی پرلیت و فریت باشد.

    مکانیزم مطالعه سختی پذیری بر اساس دو پارامتر، یکی قطر یا اندازه بحرانی و دیگری قطر یا اندازه ایده آل استوار است. قطر بحرانی بزرگترین قطر میله ای است که هرگاه در محیط مورد نظر سرد شود، مرکز آن سخت شود. به همین ترتیب قطر ایده آل بزرگترین قطر میله ای است که در صورت سرد شدن در یک محیط ایده آل مرکز آن سخت شود. جنبه بسیار مهم تعاریف فوق، عبارت از عدد سختی است که مشخص کننده مرکز سخت شده از مرکز سخت نشده است. عدد سختی انتخاب شده در این رابطه، سختی ریز ساختاری است که حداقل دارای 50 درصد مارتنزیت باشد. در عملیات حرارتی، تمامی اطلاعات ترسیمی و محاسبات سختی پذیری بر اساس قرارداد های بالاست.


    دلایل انتخاب 50 درصد مارتنزیت به عنوان معیار برای مشخص کردن ضخامت پوسته سخت شده و همچنین قطر بحرانی و ایده آل در شکل روبرو نشان داده شده است و عبارت اند از:



    1- اختلاف بین ریز ساختار سطح سخت شده یک میله و مرکز سخت نشده آن پس از پولیش و اچ به بهترین وجه و با بیشترین وضوح در حوالی ناحیه 50 درصد مارتنزیت – 50 درصد پرلیت مشخص است.

    2- بررسی سطح مقطع شکست یک قطعه سریع سرد شده نشان می دهد که ناحیه 50 درصد مارتنزیت فصل مشترک کاملا مشخص و معینی را بین سطح شکست بین دانه ای که صاف و هموار است و سطح شکست میان دانه ای که ناهموار و خشن است به وجود می آورد. سطح شکست اول مربوط می شود به ریزساختاری با بیشتر از 50 درصد مارتنزیت، در حالی که ناحیه دوم مربوط به شکست نرم محصولات غیر مارتنزیتی حاصل از دگرگونی آستنیت می شود. لازم به اشاره است که در رابطه با شکست بین دانه ای مارتنزیت در حالت اول اعتقاد بر این است که این نوع شکست مربوط به آستنیته شدن و تجمع ناخالصی هایی نظیر فسفر در مرز دانههای آستنیت و در نتیجه ترد و شکننده شدن آن می شود. بررسی سطح مقطع شکست و ریز ساختار اچ شده حتی در مقیاس ماکروسکوپی هم اغلب می تواند به منظور ارزیابی عمق سخت شده (در حد 50 درصد مارتنزیت) به کار رود.

    3- کاهش سختی از سطح به مرکز در ناحیه 50 درصد مارتنزیت بسیار شدید است. شکل زیر تغییرات سختی مرکز بر حسب قطر میله هایی از جنس فولاد کرم- نیکل3140 SAE که در آب و روغن سریع سرد شده باشند را نشان می دهد. برای هر دو محیط مشاهده می شود که در حوالی سختی HRC 50 با افزایش قطر میله، سختی مرکز به شدت افت می کند. این پدیده مشخص کننده 50 درصد مارتنزیت در ساختار و در نتیجه اندازه قطر بحرانی است.


    از آنجایی که تشخیص 50 درصد مارتنزیت از منحنی تغییرات سختی برحسب قطر میله اساسا کار مشکلی است، همواره از منحنی تغییرات سختی 50 درصد مارتنزیت برحسب درصد کربن کمک گرفته می شود. شکل زیر منحنی مزبور را برای فولادهای کربنی ساده نشان می دهد. انتظار می رود که سختی 50 درصد مارتنزیت برای فولاد های آلیاژی کمی بیشتر از فولاد های کربنی ساده باشد. در این رابطه شکل زیر نشان می دهد که سختی 50 درصد مارتنزیت برای فولاد کربنی ساده با 0.4 درصد کربن در حدود HRC 40 است. در حالی که از شکل فوق چنین بر می آید که، قطر بحرانی در حوالی سختی HRC 50 است. یک توجیه احتمالی برای این تفاوت عبارت است از: در فولاد آلیاژی 3140 در کنار 50 درصد مارتنزیت مقدار زیادی بینیت که دارای سختی نسبتا بالایی است وجود دارد، در حالی که در فولاد کربنی ساده در جوار 50 درصد مارتنزیت عمدتا پرلیت و فریت با سختی نسبتا پایین تشکیل می شوند.



    در رابطه با سختی پذیری نتیجه می شود که؛ قطر یا اندازه بحرانی یک فولاد با ترکیب شیمیایی داده شده، مستقیما مربوط به محیط سریع سرد کننده مشخص می شود و با تغییر محیط، قطر یا اندازه بحرانی نیز تغییر می کند. بدین صورت که هر چه شدت سردکنندگی محیط بیشتر باشد قطر بحرانی نیز بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر، از آنجایی که قطر یا اندازه ایده آل در رابطه با یک محیط ایده آل یعنی محیطی که شدت سرد کنندگی آن بی نهایت باشد تعریف می شود، مقدار آن تابع محیط سرد کننده نخواهد بود و بنابراین می تواند به عنوان معیار واقعی برای مشخص کردن سختی پذیری یک فولاد با ترکیب شیمیایی داده شده قرار گیرد.

    از قطر ایده آل می توان به منظور تعیین قطر بحرانی فولاد ها هنگامی که در محیط های مختلف با شدت سردکنندگی متفاوت سرد می شوند استفاده کرد. در شکل های زیر ارتباط بین قطر بحرانی (D)، قطر ایدهآل (DI) و شدت سردکنندگی (H) برای محیط های مختلف نشان داده شده است. در شکل های فوق خط مستقیم که با شدت سردکنندگی بی نهایت مشخص شده است نشان می دهد که برای یک محیط سردکننده ایده آل قطر های بحرانی و ایده آل با یکدیگر برابرند. از سوی دیگر، برای یک قطر ایده آل ثابت با کاهش شدت سردکنندگی محیط (کاهش مقدار H) قطر بحرانی نیز کاهش می یابد. منحنی های مشابهی برای ارتباط بین صفحات بحرانی، ضخامت ایده آل و شدت سردکنندگی محیط نیز رسم شده اند و در کتاب های مرجع وجود دارد.





    .
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  4. 2
  5. #3
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    26
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    عوامل موثر بر سختی پذیری

    .

    عوامل موثر بر سختی پذیری


    برای بررسی عوامل موثر بر سختی پذیری (Hardenability Parameters) باید به عوامل موثر بر دگرگونی پرلیت توجه داشت. در صورتی سختی پذیری یک فولاد زیاد است که حتی در آهنگ های سرد شدن نسبتا آهسته نیز دگرگونی نفوذی تشکیل پرلیت انجام نشده و آستنیت به مارتنزیت تبدیل شود. برعکس در فولاد هایی که سختی پذیری آن ها کم است، تشکیل مارتنزیت مستلزم سرد شدن سریع است. در هر دو حالت، پارامتر محدود کننده، آهنگ تشکیل پرلیت در دماهای بالاست. به طور کلی هر عاملی که خطوط تشکیل پرلیت در نمودار CCT را به سمت راست منتقل کند امکان تشکیل مارتنزیت در آهنگهای سرد شدن کمتر را فراهم میکند. بنابراین، انتقال دماغه نمودار CCT به سمت راست همراه با افزایش سختی پذیری است. به بیان دیگر میتوان گفت، هر عاملی که باعث کاهش آهنگ جوانه زنی و رشد پرلیت شود (زمان لازم برای جوانه زنی و رشد پرلیت را افزایش دهد) سختی پذیری را در فولادها افزایش می دهد. این عوامل عبارتاند از:

    1- اندازه دانه های آستنیت

    2- درصد کربن

    3- عناصر آلیاژی

    4- آخال - ناخالصی های غیر فلزی

    5- همگن بودن ریز ساختار


    اثر اندازه دانه های آستنیت بر سختی پذیری


    اثر اندازه دانه ها بر روی سختی پذیری باتوجه به جوانه زنی ناهمگن پرلیت از مرز دانه های آستنیت توضیح داده می شود. در حالی که آهنگ رشد پرلیت مستقل از اندازه دانه های آستنیت است، تعداد جوانههایی که در واحد زمان (ثانیه) تشکیل میشود مستقیما با محلهای مناسب برای تشکیل آنها (مرز دانهها) متناسب است. از آنجایی که با ریز شدن دانهها کل سطوح مربوط به مرز دانهها افزایش مییابد، در یک فولاد با دانه های ریز تشکیل پرلیت به مراتب سریع تر از یک فولاد با دانه های درشت است. در نتیجه سختی پذیری فولاد با دانههای ریز کمتر از سختی پذیری فولاد با دانههای درشت خواهد بود. لیکن، استفاده از فولاد با دانه های درشت به منظور افزایش سختی پذیری عملا کاربرد صنعتی ندارد، زیرا افزایش سختی پذیری از این روش با تغییرات ناخواسته و زیان آور در خواص فولاد نظیر افزایش تردی و کاهش انعطاف پذیری همراه است. از جمله معایب دیگر که بیشتر در فولادهای دانه درشت به وجود میآید عبارت است از: ترکهای ناشی از سریع سرد کردن یا ترک های ناشی از شوک های حرارتی که در اثر تنش های حاصل از عملیات حرارتی به وجود می آیند.

    اثر درصد کربن بر سختی پذیری


    سختی پذیری یک فولاد شدیدا تحت تأثیر درصد کربن آن تغییر می کند. بدین صورت که اگر کربن به صورت محلول در آستنیت باشد، افزایش آن باعث افزایش سختی پذیری میشود. دلیل این امر را می توان در این حقیقت جستجو کرد که با افزایش درصد کربن تشکیل پرلیت و فاز پرویوتکتویید مشکل تر شده و در نتیجه نمودار CCT به سمت راست جابهجا می شود. این موضوع نه تنها برای فولاد های هیپویوتکتویید، بلکه برای فولاد های هایپریوتکتویید که قبل از سریع سرد شدن کاملاً آستنیته شده باشند نیز صادق است. برای سخت کردن فولادهای هایپریوتکتویید، آن ها را در ناحیه دوفازی آستنیت - سمنتیت آستنیته می کنند. در این حالت، درصد کمی از کربن در آستنیت حل نشده و به صورت سمنتیت پایدار باقی می ماند. در ضمن سرد کردن ذرات سمنتیت حل نشده باعث افزایش جوانه زنی پرلیت و در نتیجه کاهش سختی ناپذیری می شوند.

    اثر عناصر آلیاژی بر سختی پذیری



    عناصر آلیاژی به جز کبالت تا حدی که در آستنیت کاملا حل شده باشند سختی پذیری را افزایش میدهند.

    مشخص شده است که عناصری که میل ترکیبی آن ها با کربن بیشتر از تمایل آن ها به حل شدن در فریت باشد در صورتی بیشترین اثر را بر روی سختی پذیری دارند که قبل از سریع سرد شدن فولاد، در آستنیت کاملا حل شده باشند. یک عنصر کاربید ساز که در آستنیت حل نشده باشد به صورت ذرات کاربید در ساختار ظاهر میشود و مانع از رشد دانههای آستنیت شده و در نتیجه سختی پذیری را کاهش خواهد داد. کاربید های حل نشده، درصد کربن و عناصر آلیاژی محلول در آستنیت را نیز کاهش می دهند. از این رو، برخی مواقع سریع سرد کردن فولاد از دمای بالاتر باعث افزایش عمق سختی فولاد می شود. در حقیقت افزایش دمای آستنیته کردن باعث انحلال کاربیدها و همچنین افزایش اندازه دانه های آستنیت می شود. در شکل زیر توزیع سختی در نمونه های استوانه ای به قطر یک اینچ از دو نوع فولاد، یکی کربنی ساده با 0.9 درصد کربن و دیگری آلیاژی با 0.9 درصد کربن و 0.27 درصد وانادیم که از دما های مختلف سریع سرد شده اند، نشان داده شده است. به طوری که ملاحظه می شود اگر هر دو فولاد از یک دمای ثابت (975 درجه سانتیگراد یا 1800 درجه فارنهایت) سریع سرد شوند سختی پذیری فولاد کربنی ساده همواره بیشتر از فولاد وانادیم دار خواهد بود. دلیل این امر را می توان این گونه تشریح کرد که، رشد دانه های آستنیت در فولاد وانادیم دار مستلزم انحلال کاربید های وانادیم بوده و بنابراین رشد دانه ها در این فولاد به مراتب کندتر از فولاد کربنی ساده است، مگر در دماهای بالا که کاربیدهای وانادیم در آستنیت حل شوند. از طرفی عدم انحلال رسوبات کاربید باعث کاهش درصد کربن و وانادیم فولاد شده که منجر به کاهش بیشتر سختی پذیری فولاد وانادیم دار می شود.



    توزیع سختی در میلههایی از جنس فولاد کربنی ساده (سمت چپ) و فولاد وانادیم دار (سمت راست) به قطر یک اینچ برحسب دمای آستنیته کردن و عدد اندازه دانه



    از مطالعه شکل فوق مشخص است که سختی پذیری فولاد کربنی ساده با اندازه ی دانه 4-5 ASTM تقریبا با سختی پذیری فولاد وانادیم دار با اندازه دانه 7-8 ASTM برابر است. دمای آستنیته کردن 900 درجه سانتیگراد (1650 درجه ی فارنهایت) مربوط به فولاد وانادیم دار بر دمای شروع انحلال کاربیدهای وانادیم در آستنیت منطبق است. در حقیقت اولین اثر قابل توجه انحلال کاربید وانادیم در آستنیت افزایش سختی پذیری فولاد مزبور است. میزان افزایش سختی پذیری در این حالت با اثر 3 عدد اندازه دانه (یعنی از 7 یا 8 به 4 یا 5) معادل است. در دماهای بالاتر نظیر 975 درجه سانتیگراد (1800 درجه فارنهایت) که درصد بیشتری از وانادیم در آستنیت حل می شود، اندازه دانه ها در فولاد وانادیم دار به 4 تا 5 رسیده، درصد کربن و وانادیم فولاد افزایش یافته و سختی پذیری آن حتی از فولاد کربنی ساده با عدد اندازه دانه 1-2 نیز بیشتر می شود. با افزایش بیشتر دمای آستنیته کردن، کاربیدهای بیشتری در فولاد حل می شود، در نتیجه اندازه دانه های فولاد وانادیم دار به سمت اندازه دانه های فولاد کربنی ساده میل کرده و حتی از آن هم بیشتر خواهد شد و بنابراین باعث سختی پذیری فوق العاده زیاد فولاد می شود، به نحوی که برای نشان دادن آن نیاز به میله هایی با قطر بیشتر از یک اینچ خواهد بود.

    اثر آخال بر سختی پذیری


    آخال یا ناخالصی های غیر فلزی به صورت ذرات بسیار ریز در ریزساختار فولاد توزیع شده و از رشد دانه های آستنیت جلوگیری می کنند. علاوه بر آن، این ذرات به عنوان محل های تشکیل پرلیت عمل می کنند و بنابراین جوانه زنی پرلیت از آستنیت را به طور قابل ملاحظهای افزایش می دهند. به این ترتیب، آخال ها سختی پذیری را کاهش خواهند داد. موارد زیادی وجود دارد که دانه های یک فولاد با آستنیته شدن در دمای بالا درشت شده در حالی که سختی پذیری آن چندان بهبود نمی یابد. این پدیده می تواند ناشی از وجود آخال زیادی باشد که در ریزساختار فولاد همچنان باقی مانده و باعث سهولت جوانه زنی و تشکیل پرلیت می شود.

    اثر همگن بودن ریز ساختار بر سختی پذیری


    در حالی که کاربید آهن به راحتی در فاز آستنیت حل میشود، بعضی از کاربید های آلیاژی نظیر کاربید هایی که توسط کرم، مولیبدن و عناصر مشابه دیگر تشکیل می شوند نرخ انحلال کمتری دارند. بنابراین، برای اینکه انحلال کاربید های فوق در آستنیت به طور کامل انجام شود، گاهی نیاز است که فولاد در دمایی بالاتر و یا برای زمانی طولانیتر از فولاد کربنی ساده آستنیته شود. در مواردی که فولاد قبل از انحلال کامل کاربیدها و توزیع یکنواخت آنها در آستنیت سریع سرد شود، نواحی مختلف آستنیت از نظر ترکیب شیمیایی همگن نخواهد بود. تحت چنین شرایطی سختی پذیری نقاطی که از نظر درصد کربن و عنصر آلیاژی فقیرند کم خواهد بود. از سوی دیگر نواحی پرکربن که از نظر درصد عنصر آلیاژی نیز غنی هستند از سختی پذیری خوبی برخوردار خواهند بود. بنابراین، به طور کلی ناهمگن بودن آستنیت از نظر ترکیب شیمیایی باعث کاهش سختی پذیری فولاد می شود. این عیب را می توان با افزایش دما و یا زمان آستنیته کردن و در نتیجه انحلال بیشتر و یکنواخت تر کاربیدها در آستنیت برطرف کرد.


    منبع:ویکی پی جی
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  6. 2
  7. #4
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    26
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    آهنگ سرد شدن در سختی پذیری

    .
    آهنگ سرد شدن در سختی پذیری


    آهنگ سرد شدن در سختی پذیری (Cooling rate in Hardenability) یک فولاد تحت تأثیر دو پارامتر مهم تغییر می کند: یکی انتقال حرارت از داخل به سطح نمونه فولادی و دیگری انتقال حرارت از سطح قطعه توسط محیط سرد کننده. توانایی انتقال حرارت یک فولاد توسط پارامتر نفوذ حرارتی یا نسبت هدایت حرارتی به گرمای ویژه حجمی آن مشخص می شود. نفوذ حرارتی محصولات دگرگونی آستنیت با کاهش دما افزایش می یابد. برای یک محیط سرد کننده سریع، نفوذ حرارتی مشخص کننده توزیع دما در ناحیه سریع سرد شونده در هر لحظه است. شکل زیر آهنگ های سرد شدن نقاط مختلف در یک قطعه فولادی به قطر یک اینچ را هنگامی که در محیطی با شدت سردکنندگی 4=H سریع سرد شود، نشان می دهد. آهنگ های سرد شدن آهسته تر در نقاط دور از سطح و نزدیک مرکز، زمان بیشتری را برای انجام دگرگونی نفوذی فراهم میکند. در حقیقت، همین شرایط است که منجر به سختی کم مراکز میله هایی میشود؛ این پدیده، مخصوصا در میله هایی با قطر های زیاد مشهودتر است. از آنجایی که عملا امکان کنترل خواص حرارتی در فولاد ها بسیار کم است مهم ترین روش، کنترل آهنگ سرد شدن یک قطعه با انتخاب صحیح محیط سرد کننده مناسب انجام می شود.


    انتقال حرارت در فصل مشترک قطعه فولادی با محیط سرد کننده آن مسئله نسبتا پیچیدهای است. این پدیده بستگی به شدت تشعشع حرارت از سطح فولاد و جریان های همرفت در داخل محیط سردکننده دارد. این امر باعث دور کردن حرارت از فصل مشترک فلز - محیط می شود. بهترین راه برای بررسی این مسئله مطالعه نمودار سرد شدن یک نمونه فولادی در محیط مورد نظر است. برای رسم این نمودار ترموکوپل هایی در نقاط مختلف نمونه نصب کرده و با استفاده از یک ثبت کننده با حساسیت زیاد افت دما برحسب زمان را ثبت می کنند.شکل زیر نمونه ای از این نمودار ها برای سطح و مرکز یک استوانه فولادی کوچک موقعی که از دمای بالا در تماس با یک مایع سرد قرار گیرد نشان داده شده است.


    در این شکل، چهار مرحله سرد شدن نشان داده شده است که عبارتاند از:

    مرحله 'A: اولین مرحله تماس با مایع (Initial liquid contact stage)


    این مرحله اولین اثر غوطه ور شدن نمونه داغ در یک مایع سرد را نشان می دهد و شامل تشکیل حباب های بخار روی سطح نمونه است که منجر به تشکیل لایه بخار (مرحله A) می شود. مرحله 'A فقط در حدود 0.1 ثانیه طول می کشد و در ارزیابی مکانیزم کاهش دما از همیت بسیار کمی برخوردار است. فقط در صورتی می توان به مرحله 'A پی برد که برای رسم منحنی کاهش دما برحسب زمان از وسایل و تجهیزات بسیار دقیق و حساس استفاده شود. به علاوه، در صورتی که مایع سرد کننده دارای گرانروی بالایی بوده، حاوی گاز باشد و یا در دمایی نزدیک دمای جوش استفاده شود مرحله فوق از بین می رود.

    مرحله A: مرحله سرد شدن توسط لایه بخار (Vapor blanket cooling stage)

    این مرحله شامل تشکیل یک لایه بخار پایدار در اطراف قطعه و در نتیجه جدا کردن آن از محیط سرد اطراف است. این مرحله را هنگامی خواهیم داشت که حرارت حاصل از سطح نمونه از مقدار گرمای لازم برای به صورت بخار در آوردن مایع در واحد سطح قطعه بیشتر باشد. از آنجایی که در این مرحله سرد شدن قطعه توسط تشعشع حرارت از میان لایه بخار پایدار انجام می شود و به علاوه لایه بخار نیز به عنوان یک عایق عمل می کند، این مرحله یکی از مراحل سرد شدن آهسته است. این مرحله در محلول های غیرفرار نظیر پتاسیم کلرید، لیتیم کلرید، سدیم هیدروکسید و اسیدسولفوریک (در غلظتهای حدود 5 درصد) دیده نمی شود. نمودارهای سرد شدن در محیط های فوق بلافاصله از مرحله B شروع می شود. اگر از موادی مانند

    (1) محلول های اشباع باریم هیدروکسید، کلسیم هیدروکسید (و یا مواد مشابه دیگر که به میزان کم در آب محلول اند)

    (2) محلول های حاوی ذرات جامد بسیار ریز و معلق

    (3) محلول های کلوئیدی در آب

    استفاده شود، در مرحله A لایهای از مواد فوق بر روی سطح قطعه رسوب کرده و باعث طولانی شدن مراحل A و C می شود. شرایط فوق معمولا منجر به تشدید عملکرد مرحله B خواهد شد. محلول هایی که حاوی مواد ژلاتینی باشند نظیر پلی وینیل الکل، ژلاتین، صابون و نشاسته در اطراف لایه بخار تشکیل شده در مرحله A یک لایه ژلاتینی تشکیل داده و بنابراین مراحل مختلف سرد شدن را طولانی تر می کنند.

    مرحله B: مرحله سرد شدن توسط انتقال بخار (Vapor transport cooling stage)


    این مرحله بیشترین آهنگ انتقال حرارت را در بین مراحل مختلف دارد و هنگامی شروع می شود که دمای سطح فلز آنقدر کاهش یابد که سبب ناپایداری لایه بخار شده و در نتیجه آن را به قطرات مایع تبدیل کند. این قطرات پس از تماس مجدد با فلز بلافاصله بخار شده و در اثر جذب گرمای نهان از قطعه، باعث سرد شدن سریع آن می شوند. مدت زمان و آهنگ سرد شدن در این مرحله توسط پارامتر های مختلفی نظیر نقطه جوش مایع، اندازه و شکل حباب های بخار کنترل می شوند.

    مرحله C: مرحله سرد شدن توسط مایع (Liquid cooling stage)

    آهنگ سرد شدن در این مرحله از مراحل A و B کمتر است. مرحله C هنگامی شروع می شود که دمای سطح فلز تا زیر دمای نقطه جوش مایع سرد کننده کاهش یابد. در زیر این دما، جوشیدن مایع متوقف شده و بنابراین اطراف قطعه را مایع اشغال می کند. از این رو، دفع حرارت از این لحظه به بعد توسط هدایت و همرفت انجام می شود. از جمله پارامتر های مؤثر بر روی آهنگ سرد شدن در این مرحله گرانروی مایع و اختلاف دما بین دمای محیط و نقطه جوش آن است.

    به کمک منحنی های سرد شدن می توان اثرات پارامترهای مختلف را بر روی آهنگ سرد شدن یک قطعه در یک محیط مشخص بررسی کرد. به عنوان مثال، ایجاد تلاطم در محیط سرد کننده و یا حرکت دادن نمونه در آن باعث کاهش پایداری لایه بخار در مرحله A و تشکیل حباب های کوچک تر و مجزا از یکدیگر در مرحله B خواهد شد. اثر تلاطم محیط در مرحله C بدین صورت است که لایههای جامد و ژلاتینی که بر روی سطح قطعه و یا در فصل مشترک لایه بخار و محیط تشکیل شده است را به طور مکانیکی از بین برده و در نتیجه آهنگ سرد شدن در این مرحله نیز افزایش می یابد. به علاوه، ایجاد تلاطم در محیط باعث می شود که مایع سرد، سریع جانشین مایع گرم شده و در تماس مستقیم با قطعه قرار گیرد.

    گرچه منحنی های سرد شدن سطح و مرکز در شکل فوق منحصرا مربوط به یک نمونه آزمایشی مشخص است ولی لازم به اشاره است که مکانیزم سرد شدن دقیقاً مشابه با مکانیزم سرد شدن یک نمونه واقعی در ضمن عملیات حرارتی است. همچنین، گرچه منحنی سرد شدن به دست آمده بستگی به اندازه و جنس نمونه مورد آزمایش، موقعیت ترموکوپلها و شرایط مایع سرد کننده دارد، با این حال با استفاده از فرمول های انتقال حرارت که تحت شرایط مشخص از منحنی های سرد شدن به دست آمده است می توان منحنی های سرد شدن تحت شرایط دیگر را استنتاج کرد. همچنین با استفاده از اطلاعات فوق میتوان شدت یا قدرت سرد کنندگی میحط های مختلف را مشخص کرد.



    منبع:ویکی پی جی
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  8. 2
  9. #5
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    26
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    محاسبه قطر ایده آل در سختی پذیری

    .

    محاسبه قطر ایده آل در سختی پذیری



    با محاسبه قطر ایده آل در سختی پذیری (Determination of Ideal Size in Hardenability) میتوان فولاد مناسب را برای کاربرد مشخص انتخاب کرد و بنابراین از مصرف فولاد های گران قیمت اجتناب نمود. قطر ایده آل معیار واقعی سنجش و مقایسه سختی پذیری فولادهای مختلف است. به علاوه با داشتن قطر ایدهآل می توان اثرات محیط های سرد کننده مختلف را روی ضخامت پوسته سخت شده مطالعه کرد. در حقیقت باتوجه به قطر بحرانی و قطر ایدهآل لازم، از به کار بردن فولاد های پر آلیاژ که سختی پذیری زیاد از حد داشته و بنابراین گران قیمت اند اجتناب می شود. از طرفی در صورت نیاز به ضخامت زیادتر پوسته سخت شده می توان با استفاده از قطر بحرانی به جای استفاده از فولاد کربنی ساده و محیط سرد کننده شدید که احتمال ترک برداشتن و یا اعوعاج قطعه را ایجاد می کند، فولاد آلیاژی مناسب و محیط سردکننده ملایم تری را انتخاب کرد، به طوری که ضمن حصول ضخامت سخت شده مورد امکان ترک خوردن نیز برطرف شود. قطر ایده آل را می توان با استفاده از ترکیب شیمیایی و یا به کمک آزمایش های استاندارد بر روی نمونه های فولادی و نتایج به دست آمده از آن ها محاسبه کرد.

    محاسبه قطر ایده آل با استفاده از ترکیب شیمیایی


    قطر ایده آل را برای فولاد های کم آلیاژ و آلیاژ متوسط می توان به کمک درصد عناصر آلیاژی محلول در آستنیت و عدد اندازه دانه به دست آورد. برای این منظور، از نمودار های موجود که اثر پارامتر های مزبور را بر روی قطر ایدهآل مشخص می کنند استفاده می شود. اثر درصد کربن و عدد اندازه دانه و اثر عناصر آلیاژی به ترتیب در نمودارهای رسم شده در شکل های زیر نشان داده شده است. برای تعیین قطر ایده آل یک فولاد، ابتدا به شکل الف مراجعه شده و با توجه به درصد کربن و عدد اندازه دانه فولاد مقدار DIC حساب می شود. سپس با مراجعه به شکل ب اثرات هر یک از عناصر آلیاژی به صورت یک عدد F)) مشخص شده و با استفاده از معادله زیر قطر ایدهآل فولاد مربوطه محاسبه می شود. مقدار DI را معمولا برحسب اینچ نشان می دهند.




    الف) قطر بحرانی ایده آل برحسب درصد کربن و عدد اندازه دانه آستنیت برای فولادهای کربنی ساده



    ب) اثرات عناصر آلیاژی مختلف بر روی سختی پذیری

    لازم به ذکر است که نمودار های فوق از آزمایش های متعددی که به ترتیب روی فولاد های کربنی ساده و آلیاژی با درصدهای مختلف کربن و عنصر آلیاژی انجام گرفته استنتاج شده و توسط مؤسسه آهن و فولاد آمریکا نیز تأیید شده است.

    در رابطه با فولاد هایی که بیشتر از0.8 درصد کربن داشته باشند از شکل الف در صورتی می توان استفاده کرد که در دمای آستنیته کردن تمامی کربن به صورت محلول در آستیت باشد. ولی معمولا چنین نیست و با توجه به اینکه این نوع فولاد ها را در دمایی بین Acm و A1 حرارت داده و سپس سریع سرد می کنند، در دمای آستنیته کردن مقداری از کربن به صورت کاربید در ساختار باقی می ماند. در حقیقت انحلال تمامی کاربیدها به صورت محلول در آستنیت، اولا منجر به تشکیل مقدار زیادی آستنیت باقیمانده در ساختار و در نتیجه کاهش سختی شده و ثانیا میتواند منجر به رشد سریع دانه ها شود. بنابراین، اگر در هنگام سخت کردن فولاد های کم آلیاژ و یا آلیاژ متوسط از گستره دمایی معمولی برای آستنیته کردن استفاده شود انتظار می رود که با افزایش درصد کربن بیشتر از 0.8، سختی پذیری کاهش یابد. این موضوع به این دلیل است که، کربن اضافی با عناصر آلیاژی که سختی پذیری را افزایش می دهند (نظیر کرم و مولیبدن) ترکیب شده و تشکیل کاربید می دهد. بنابراین نقش آن ها به عنوان یک عنصر آلیاژی افزایش دهنده سختی پذیری از بین می رود. با وجود کاهش سختی پذیری، فولاد های پرکربن (مثلا 1 درصد کربن) کاربرد فراوانی دارند، زیرا کاربید های تشکیل شده باعث افزایش مقاومت فولاد در برابر سایش می شود.

    منبع:ویکی پی جی
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  10. 2
  11. #6
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    26
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    آزمایش جامینی و گراسمن

    .

    محاسبه قطر ایده آل به روش گراسمن



    برای تعیین قطر ایده آل و در نتیجه سختی پذیری به روش گراسمن باید تعدادی گلوله یا میله فولادی با قطر های مختلف در محیط مورد نظر سریع سرد شوند. سپس تمام گلوله ها یا میله ها از وسط به دو نیم شده و به کمک متالوگرافی ریز ساختار آن ها بررسی شود. قطر گلوله یا میله ای که در مرکز آن 50 درصد مارتنزیت داشته باشد، همان قطر بحرانی فولاد مورد نظر در محیط سرد شده است. به کمک شدت سردکنندگی محیط استفاده شده، مشخص می شود و قطر ایده آل به دست می آید. لازم به یادآوری است که با اندازه گیری سختی مرکز گلوله ها یا میله های سریع سرد شده و رسم تغییرات سختی برحسب قطر گلوله یا میله ها نیز می توان قطر بحرانی را مشخص کرد. در حقیقت روش دوم ساده تر و تا حدودی دقیق تر از روش اول است.





    آزمایش جامینی برای تعیین سختی پذیری



    گر چه آزمایش گراسمن یکی از روش های دقیق برای تعیین سختی پذیری است ولی به علت هزینه نسبتا زیاد و زمان طولانی آزمایش، امروزه کاربرد صنعتی چندانی نداشته و به جای آن از آزمایش جامینی استفاده می شود. برای این منظور از یک نمونه استوانه ای به قطر 25 میلی متر (1 اینچ) و طول 100 میلی متر (4 اینچ) و مطابق شکل زیر استفاده می شود. از آنجایی که ساختار اولیه فولاد اثر قابل توجهی روی سختی پذیری آن دارد بهتر است نمونه ها قبل از آزمایش نرماله شوند. در این روش نمونه مورد نظر را تا دمای سخت کردن فولاد حرارت داده و به مدت تقریبا 20 دقیقه در آن دما نگه می دارند. پس از آن به کمک یک فواره آب با فشار و دبی مشخص، نمونه را از یک انتها توسط آب 25 درجه سانتی گراد سرد می کنند. فاصله فواره از انتهای نمونه در حدود 5.12 میلی متر (0.5 اینچ) است. تحت این شرایط، آهنگ سرد شدن نقاط مختلف نمونه از انتهای سریع سرد شده (آب پاشیده شده) به سمت دیگر کاهش می یابد. پس از سرد شدن، دو طرف نمونه موازی طول آن به اندازه 0.4 میلی متر از هر طرف سنگ زده و سختی نمونه در امتداد محور طولی از یک انتها به انتهای دیگر و به فواصل 1.5 میلیمتر (یک شانزدهم اینچ) اندازه گیری می شود. به این ترتیب منحنی تغییرات سختی برحسب فاصله از انتهای سریع سرد شده که به نمودار جامینی موسوم است را رسم می کنند.




    نتایج حاصل را معمولا به صورتی که در شکل زیر آمده نشان می دهند. همان گونه که ملاحظه می شود، در این شکل ترکیب شیمیایی فولاد، عدد اندازه دانه و دمای نرماله و سخت کردن آن آمده است. علاوه بر آن، بر روی محور افقی بالایی آهنگ سرد شدن نقاط مختلف نمونه جامینی مشخص شده است.


    باتوجه به اینکه درصد مجاز عناصر آلیاژی برای هر فولاد با یک مارک استاندارد مشخص بین یک حداقل و یک حداکثر می تواند تغییر کند، تغییرات سختی برحسب فاصله از انتهای سریع سرد شده برای هر نوع مشخصی از فولاد ها به جای یک خط به صورت یک نوار است (شکل زیر). انتهای بالایی این نوار مربوط به حداکثر درصد عناصر آلیاژی و انتهای پایینی آن مربوط به حداقل درصد عناصر آلیاژی است. بنابراین، منحنی جامینی برای هر ذوبی از فولاد یاد شده باید در گستره نوار سختی پذیری آن قرار گیرد.


    منبع:ویکی پی جی
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  12. 2
نمایش نتایج: از 1 به 6 از 6

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

کلمات کلیدی این موضوع

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •