دانلود مقاله چدن های مقاوم به اکسیداسیون و حرارت حاوی آلومینیوم

Word 3 MB 28725 40
مشخص نشده مشخص نشده مهندسی مواد و متالورژی
قیمت: ۴,۰۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • 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 570 تا 980 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.

    شکل1:اکسایش چدن آلومینیوم دار در هواودردمای زیاد

    مقدار آلومینیوم انی چدنها بین 0 تا 12 درصد است . آزمایشهای اکسایش در دماهای 800 ،900 ، 1000 ، 1100 انجام شده است. مقدار آلومینیوم ،بر گرافیته شدن چدنهای خاکستری و داکتیل تاثیر میگذارد. اگر مقدار آلومینیوم کمتر از 7 درصد باشد در حین انجماد گرافیت تشکیل میشود. بین 7 و18 درصد آلومینیوم فاز کاربیدی پایداری ایجاد میشود و قطعات ریختگی اساسا فاقد گرافیت هستند. چدنهای حاوی 18 تا 25 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:

    1_ چدنهای حاوی 1 تا 7 درصد آلومینیوم

    2_ چدنهای حاوی  18 تا 25 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 930 تا 1040  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 650 تا 780  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

    1

    2

    3

    15

    16

    ترکیب

     

     

     

     

     

    c

    2.95

    3.07

    2.86

    1.96

    1.48

    Si

    0.77

    0.76

    0.83

    1.51

    1.56

    Mn

    1.10

    1.05

    1.05

    0.68

    0.59

    Al

    2.42

    4.28

    5.99

    20.79

    24.40

    سختیBHN

    260

    270

    281

    156

    179

    استحکام کششی

     

     

     

     

     

    در دمای c20(1000psi)

    50.5

    47

    40.5

    16

    18

    MPa

    348

    324

    279

    110

    124

    دردمایc425(1000psi)

    29

    30.9

    27.8

    14

    17.8

    MPa

    200

    213

    192

    97

    123

    دردمایc540 (1000psi)

    MPa

    25.4

    175

    28

    193

    24.4

    168

    11

    76

    14.9

    103

    جدول 1:خواص مکانیکی 5 نوع چدن خاکستری آلمینیوم دار

    با افزایش مقدار آلومینیوم زمان شکست تحت تنش در دماهای بیشتر از 500 درجه سانتیگراد افزایش می یابد .(شکل های 2 ،3 و4 ).از مقدار آلومینیوم بر خواص مکانیکی چدنهای داکتایل در دمای تا 980 درجه آزمایش شد. چدنهای آلومینیوم دار با چدن خاکستری غیر آلیاژی چدن داکتایل غیر آلیاژی با چدن خاکستری با 5.9% آلومینیوم و چدن خاکستری با %2.5 آلومینیوم مقایسه شدند. (جدول 17 ).                      

    شکل3:نمودارزمان تاشکست دردمایc540برحسب تنش اعمالی اولیه برای چدن خاکستری با مقدارهای مختلفAl

    شکل4: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 650 تا 980 درجه سانتیگراد باشد..

    (الف)(ب)

    (ج)

    شکل5:مقایسه منحنیهای تنش گسیختگیچدنهای داکتیل وخاکستری Alداردر(الف)c650(ب)c760(ج)c870(د)980

     

    شکل5(د)

    کاربردهای چدن خاکستری آلومینیوم دار :

    چند راهه های موتور دیزل را با موفقیت از دو جنس مختلف در ماسه ریخته اند ، یکی با %2 آلومینیوم ، %2 سیلیسیم ، %2.8 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 3.2 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 1 یا 2 درصد مولیبدن بشدت بهبود می یابد.

    دیکنسون نشان داده است که با افزودن 5.2 درصد آلومینیوم و %1.2 مولیبدن به چدن خاکستری حاوی 2.75 تا 3.1 درصد کربن میتوان خواص مکانیکی در دمای زیاد را بهبود بخشید

    شکل6:اثرعنصرهای آلیاژی بر استحکام کششی چدنهای داکتایل وخااکستری دردمای زیاد چدن خاکستری با 5.2 %    Al1.9 %  Moو چدن داکتایل با 5تا6 % Al و 2 %و 2 %Moآلیاژ شده است.

    شکل7:مقدارهای تنش گسیختگی چدن داکتایل آلیاژی غیرآلیاژی در دمای 650 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 5 تا 6 درصد آلومینیوم و در حدود 2 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 5 تا 6 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 4 درصد سیلیسیم 0.5 تا 1 درصد آلومینیوم و 2 درصد مولیبدن است.

    شکل8:اثر مولیبدن بررفتار خزش گسیختگی چدن آلومینیوم دار حاوی 4 %سیلیسیوم یکنواخت شده در دماهای 650و815 درجه ی سلسیوس .

    چدن داکتایل شده با 5.5% آلومینیوم و %3 سیلیسیم و%2 مولیبدن برای کار در دماهایی بالاتر از 820 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. آهنگ اکسایش این نوع چدن بسیار اندک است و خواص کششی آن در دماهای تا 925 درجه خوب است (جدول 20 ).

    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.

    شکل9: صفحه های خنک کن کلینکر سیمان داغ

    شکل10:پخش کننده گاز خروجی توربین به قطر 1.2 متر

    جدول2:خواص چدن داکتایل آلیاژی با5.5%آلومینیوم ،3%سیلیسیم و2%آلومینیوم دردمای زیاد

    ترکیب شیمیایی،%

     

     

     

     

    سختی برینل در حالت سیاه تاب،BHN

    خواص پس از تابکاری در دمای 1040 درجه ی سلسیوس

    سختی برینل BHN

    استحکام کششی در دمای محیط ،MPa 

                                                 Psi

    خواص در دمای C925

    استحکام تسلیم قراردادی با 0.2 در صد کرنش MPa

                                                                   Psi

    استحکام کششی نهایی ،MPa

                                    Psi

    طویل شدگی

    کاهش سطح مقطع

    تنش گسیختگی 1000ساعتی در C925MPa

                                                         Psi

    نفوذ اکسیژن در C925 ،mm

                                       in

    C 2.83%

    Si2.92%

    Mn0.35%

    Al5.5%

    Mo2.01

    362

     

     

    353

    552

    80000

     

    21

    3100

    30

    4400

    65%

    43%

    3.1

    450

    0.008

    0.0003

     

    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 1000 درجه سانتیگراد به بیش از 40mlit/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.

    اتمسفر درون قابل :

    با گرفته شدن سطح درون قالب گازهای زیادی از سطح قالب می جوشد .ابتدا هوای وجود در محفظه قالب باعث رقیق شدن اولیه گاز های خارج شده می شود. این گازها بسرعت از طریق هواکشها ، تهویه ها خارج شده ویا از طریق درجه بالائی به خارج نفوذ می نمایند پس از آن ، تجزیه گازهای قالب نسبتا ثابت می ماند. در ریخته گری در قالب های ماسه تر ، مخلوط گازهای قالب حاوی بیش از %50 هیدروژن می باشد . این افزایش در مقدار هیدروژن با مقدار آب موجود در چسب ماسه رابطه خطی دارد و قالبهای ماسه ای خشک عملا هیچگونه هیدروژنی ندارند. سایر تغییراتی که در اثر افزایش رطوبت حاصل می شوند عبارتند از : کاهش اکسیژن ،افزایش نسبت co/co2 وظهور اندکی پارافین ، وجود آرد غلات در چسب باعث ایجاد اندکی اکسیژن می شود ، با این وجود تمرکز اکسیژن بواسطه رقیق شدن بوسیله گازهای دیگر در محیط احساس نمی شود.

    فعل وانفعالات در سطح قالب :

    وقتی که پودر زغال با ترکیب آن به ماسه تر اضافه میشوند فعل و انفعالاتی بوجود می آید که اولین بار توسط کولرز و لوبرگ تشریح شد.

    مواد فرار از زغال خارج می شوند تا یک اتمسفر احیایی بوجود آید.

    هیدروکربن های گازی در سطح دانه های ماسه در نزدیک سطح داغ قالب تجزیه شده و یک فیلم نازک از گرافیت را بوجود می آورد.

    ذغال، باد کرده و در اثر انبساط زیاد به درون حفره ها ی ماسه رانده میشود و باعث پلاستیکی شدن موقت چسب می شود. این پدیده انبساط ماسه بدون اینکه باعث شکست سطحی بشود کمک میکند به افزایش دما ، توده های ماسه سخت شده و به صورت شبه کک در می آیند و از تماس و نفوذ مذاب در ماسه جلوگیری می نمایند. محققان استفاده از پودر ذغال مصنوعی را توصیه نموده اند. این مواد تمایل شدیدی برای تشکیل کربن آنتراسیت دارند و دارای ظرفیت پخت بالا و خواص نرم شوندگی خوبی دارند.

     اثر آلومینیوم در چدن :

    تاثیرآلومینیوم در چدن های خاکستری :

    گرافیت زائی :

         براساس این خاصیت چدن های پر آلومینیوم به دو دسته تقسیم می شوند:

    1_ چدن های با درصد آلومینیوم کم که هدف اصلی از مصرف آلومینیوم در این چدنها استفاده از خاصیت گرافیت زائی چدن می باشد.

  •  

    فهرست:

    مقدمه  ............................................................................................................(1)

    چدن های خاکستری آلومینیوم دار...................................................................(2)

    چدن های داکتایل آلومینیوم دار.......................................................................(8)

    ذوب وریختگری چدن های آلومینیوم دار........................................................(9)

    کلیاتی در مورد تولید چدن های آلمینوم دار....................................................(11)

    اثر آلومینیوم در چدن......................................................................................(13)

    نکات ریختگری.............................................................................................(15)

    رفتار اکسیداسیونی در دماهای بالا...................................................................(20)

    تجهیزات ذوب وقالبگیری..............................................................................(29)

    مواد لازم.......................................................................................................(30)

    نحوه آزمایش................................................................................................(30)

    مراحل عملیات..............................................................................................(30)

    نتایج آزمایش................................................................................................(31)

    منابع ومآخذ..................................................................................................(33)

    ریز ساختار ها...............................................................................................(34)

     

مقدمه: چدنهاي آلومينيوم دار در دو نوع خاکستري و داکتايل وجود دارند. در يکي از انواع آلومينيوم جايگزين سيليسيم ميشود و در نوع دوم آلومينيوم علاوه بر سيليسيم در چدن حاضر است. اين چدنها بخاطر داشتن عناصر آلياژي نسبتا ارزان و مقاومت خوب در برابر

چدن ريختگي مقدمه : عنوان چدن ريختگي مشخص کننده دسته بزرگي از فلزات است . فلزاتي که در اين دسته قرار دارند از نظر خواص با يکديگر تفاوتهاي فاحش دارند . عنوان چدن ريختگي ، همانند عنوان فولاد که مشخص کننده دسته ديگري از فل

مذاب چدن : بر روي اين مذاب بعد از خارج کردن از بوته پودر سيلاکس که قرمز رنگ و دانه درشت تر از کاوارل مي باشد مي ريزند تا شيره و تفاله و سرباره را جذوب خود بکند و باعث مي شوند که اين مواد غيره ضروري بر روي مذاب جمع شده و به راحتي جمع آوري شوند در ضمن

موضوع : علم تکنولوژي مواد فصل اول طبقه بندي مواد کار 1- طبقه بندي مواد کار 1-1- تعريف تکنولوژي مواد: علمي که درباره استخراج، تصفيه، آلياژ کردن، شکل دادن، خصوصيات فيزيکي، مکانيکي، تکنولوژيکي، شيميايي و عمليات حرارتي بحث مي‌کند، تکنولوژي

خوردگي هميشه قسمتي اجتناب ناپذير در تصفيه نفت و عمليات پتروشيمي بوده است. هر چند قسمت عمده اي از اين مشکلات به عوامل ديگري نسبت داده مي شوند که يک تعداد بيشماري از آنها به جنبه هاي مختلف خوردگي بستگي دارد. در واقع مشکلات خوردگي هزينه هاي عملياتي و ن

خوردگی در صنایع نفت و پتروشیمی خوردگی همیشه قسمتی اجتناب ناپذیر در تصفیه نفت و عملیات پتروشیمی بوده است. هر چند قسمت عمده ای از این مشکلات به عوامل دیگری نسبت داده می شوند که یک تعداد بیشماری از آنها به جنبه های مختلف خوردگی بستگی دارد. در واقع مشکلات خوردگی هزینه های عملیاتی و نگهداری نفت را بالا می برد. وقفه های برنامه ریزی شده به منظور تعمیر خرابی های خوردگی موجود در لوله کشی ...

مقدمه قبل از انجام هر تعمیری یا باز کردن قسمتی از موتور، لازم است که از معیوب بودن آن قسمت کاملا مطمئن بوده زیرا باز کردن هر نقطه ای، سبب هزینه و صرف وقت زیادی است چه بسا که اصلا احتیاجی به تعمیر آن نبوده و یا در صورت، لزوم با اندک کاری می شد عیب را برطرف نمود. مخصوصا تعمیر اساسی موتور که مستلزم هزینه های زیادی از قبیل خرید لوازم یدکی، اجرت تراشکاری و بالاخره مزد تعمیر آن می ...

سوهان کاري: سوهان کاري يکي از روش هاي برداه برداري از سطوح زاويه دار و موج دار و يا منحني مي باشد که اين عمل را مي توان بوسيله دست و يا ماشين انجام داد .با عمل سوهان کاري ماده خام فلزي را به فرم دلخواه تبديل مي کنند . معرفي سوهان : وسيله‌اي که

بهترین فلزات از نظر هدایت الکتریکی نقره و طلای سفید می باشد که به علت گرانی و کمیابی نمی توان از آن استفاده نمود. بنابراین فلزاتی که بعنوان هادیهای شبکه بکار می روند عبارتند از : مس ‚ آلومینیوم وفولاد که ممکن است به تنهایی یا بصورت ترکیبی از دو یا چند فلز بکار روند مانند: مس ‚ فولاد و آلومینیوم/ فولاد. مس: COPPER از معمولترین هادیهای خطوط است که قابلیت هدایت بسیار خوبی دارد و از ...

سوهان کاري: سوهان کاري يکي از روش هاي برداه برداري از سطوح زاويه دار و موج دار و يا منحني مي باشد که اين عمل را مي توان بوسيله دست و يا ماشين انجام داد .با عمل سوهان کاري ماده خام فلزي را به فرم دلخواه تبديل مي کنند . معرفي سوهان : وسيله‌اي که

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول