پایان نامه تاثیر پارامترهای ریخته گری و عناصر آلیاژی در چدن پرسیلیسیم

چکیده

از آنجایی که تمام عناصر آلیاژی، تاثیر منحصر به فردی روی آلیاژهای آهنی دارند می توانند با اضافه یا کم شدن مقدارشان تاثیرات بسزایی  را بر روی چدن ها بگذارند لذا در این میان می خواهیم تاثیر سیلیسیم ۵/۱۴% را بر روی چدن پر سیلیسیم را بررسی نمائیم و بدین ترتیب این تحقیق به نحوه تولید این چدنها و به بررسی پارامترهای ریخته گری و تاثیر سایر عناصر آلیاژی خواهیم پرداخت.

فهرست مطالب ………………………………………………………………………صفحه
فصل اول: مقدمه‌ای بر چدن‌ها …………………………………………………………۱
۱-۱ طبیعت چدن‌ها…………………………………………………………………………………………………………………… ۱
۲-۱ انواع چدن…………………………………………………………………………………………………………………………..۵
۱-۲-۱ چدن های عمومی (معمولی) ………………………………………………………………………………………….۶
۱-۲-۱-۱چدن‌های خاکستری ورقه‌ای……………………………………………………………………………………….. ۶
۱-۲-۱-۲چدن های چکش‌خوار…………………………………………………………………………………………………. ۸
۱-۲-۲-۳ چدن‌های گرافیت کروی………………………………………………………………………………………….. ۱۰
۱-۲-۲-۴ چدن های گرافیت فشرده / کرمی شکل …………………………………………………………………..۱۱
۱-۳چدن های سفید و آلیاژی مخصوص برای مقاصد ویژه……………………………………………………….. ۱۳
۱-۳-۱آلیاژهای مقاوم به حرارت……………………………………………………………………………………………… ۱۴
۱-۳-۲ چدن‌های ضدسایش…………………………………………………………………………………………………….. ۱۵
۱-۴ آشنایی با چدنهای پرسیلیسیم  ………………………………………………………………………………………. ۱۶
۱-۴-۱ترکیب شیمیائی …………………………………………………………………………………………………………. ۱۷
فصل دوم: نحوه تولید وکاربرد چدن پرسیلیسم  ………………………………………………………………..۱۹
۲-۱ کاربردهای چدن پرسیلیسیم……………………………………………………………………………………………. ۲۰
۲-۲ تولید چدن پرسیلیسیم……………………………………………………………………………………………………. ۲۰
۲-۲-۱- طراحی ریخته‌گری، مدلسازی و قالب………………………………………………………………………… ۲۱
۲-۲-۲ ذوب……………………………………………………………………………………………………………………………..۲۲
۲-۲-۳ ریخته‌گری……………………………………………………………………………………………………………………۲۳
۲-۲-۴ عملیات حرارت……………………………………………………………………………………………………………..۲۳
۲-۲-۵-جوانه زایی مذاب …………………………………………………………………………………………………………۲۴
۲-۲-۶-ماشین کاری………………………………………………………………………………………………………………..۲۴
۲-۳ عیوب متداول در ریخته گری چدنهای پرسیلیسیم  ………………………………………………………….۲۴
فصل سوم:  خواص فیزیکی چدن‌های پر سلیسیم………………………………………………………………۲۶
خواص فیزیکی چدن‌های پر سلیسیم…………………………………………………………………………………………۲۷
۳-۲ مقاومت به خوردگی چدنهای پرسیلیسیم………………………………………………………………………..  ۲۷
۳-۲-۱خوردگی در اسید سولفوریک………………………………………………………………………………………….۲۸
۳-۲-۲ خوردگی در اسید نیتریک ………………………………………………………………………………………….. ۳۰
۳-۲-۳ خوردگی در مخلوط اسید سولفوریک و نیتریک ……………………………………………………………۳۰
۳- ۲- ۴ خوردگی در اسید هیدروکلریک…………………………………………………………………………………..۳۲
۳-۲-۵ خوردگی در اسید فسفریک………………………………………………………………………………………….. ۳۳
۳-۲-۶ خوردگی در اسید فلوئوریک ……………………………………………………………………………………….. ۳۳
۳-۲-۷ خوردگی در برابر اسیدهای آلی …………………………………………………………………………………….۳۳
۳-۲-۸ خوردگی در برابر قلیاها و محیط‌های دیگر…………………………………………………………………… ۳۳
۳-۲-۹ خوردگی در هوای محیط ……………………………………………………………………………………………. ۳۴
فصل چهارم: رابطه بین پارامترهای فرایند ریخته گری و خصوصیات مکانیکی…………….. ۳۵
۴-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………….۳۶
۴-۲ روش تا گوچی …………………………………………………………………………………………………………………۳۷
۴-۳ روش آزمایش……………………………………………………………………………………………………………………۳۷
۴-۳-۱ آماده سازی نمونه و ازمایش مکانیکی………………………………………………………………………….. ۳۷
۴-۲-۲ آنالیز تا گوچی …………………………………………………………………………………………………………….۳۸
۴-۲-۳  آنالیز متالوژیکی…………………………………………………………………………………………………………  ۳۹
۴-۳ ارزیابی پارامترهای فرایند ریخته گری با روش گوچی………………………………………………………..۴۰
۴-۴ نتایج و بحث …………………………………………………………………………………………………………………….۴۴
۴-۴-۱  ارزیابی پارامترهای فرایند ریخته گری توسط آنالیز متالوژیکی……………………………………. ۴۴
۴-۵  نتیجه …………………………………………………………………………………………………………………………….۵۲
فصل پنجم: اثر سریع و مداوم عملیات حرارتی و آلیاژهای Cr Mg و Ti روی خواص مکانیکی چدن……………………………………………………………………………………………………………………………۵۳
۵-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………… ۵۴
۵-۲ مواد و روشها……………………………………………………………………………………………………………………. ۵۸
۵-۲-۱ آلیاژهای مطالعه شده …………………………………………………………………………………………………..۵۸
۵-۲-۲ مدل های ریخته گری و قالب گیری……………………………………………………………………………. ۵۹
۵-۲-۳- گداختگی، ریخته‌گری، چدن‌ریزی و عملیات حرارتی…………………………………………………. ۶۱
۵- ۲-۴ آزمایشات مکانیکی…………………………………………………………………………………………………….. ۶۲
۵-۲-۵- آنالیزهای مقطع شناسی و متالوژیکی ………………………………………………………………………….۶۳
۵-۳  نتایج و بحث  ………………………………………………………………………………………………………………….۶۵
فصل ششم: اثر عناصر آلیاژی بر چدنهای پرسیلیسیم………………………………………………………۶۸
اثرعناصر آلیاژی بر چدنهای پرسیلسیم…………………………………………………………………………………….. ۶۹
۶-۱کربن …………………………………………………………………………………………………………………………………۶۹
۶-۲ سیلیسیم………………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۹
۶-۳ منکنز ………………………………………………………………………………………………………………………………۷۰
۶-۴ مولیبدن ……………………………………………………………………………………………………………………………۷۰
۶-۵ کرم …………………………………………………………………………………………………………………………………۷۰
۶-۶ نیکل ………………………………………………………………………………………………………………………………..۷۱
۶-۷ مس…………………………………………………………………………………………………………………………………. ۷۱
فصل هفتم : نتیجه گیری  …………………………………………………………………………………………………….۷۲
نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………۷۳
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۵

فهرست اشکال …………………………………………………………………………..صفحه
فصل اول
شکل ۱- ۱ خانواده چدن……………………………………………………………………………………………………………………… ۳
شکل۱-۲  محدوده ترکیب C و Si در انواع چدن‌ها و فولاد   …………………………………………………………. ۳
شکل۱-۳  نمودار فازی آهن – کربن………………………………………………………………………………………………….. ۴
شکل ۱-۴ تولید چدن در k.U در دوره‌ سال های  ۱۹۸۵ – ۱۹۶۰…………………………………………………. ۵
شکل ۱-۵ نشان‌دهنده شکل انواع گرافیت‌ها که توسط ASTM A247 تعیین شده است……………….۷
جدول ۱ .۱ ترکیب‌های شیمیایی برای چدن‌های چکش‌خوار تجارتی مغز سفید، مغز سیاه وچدن‌های مغز سیاه با سیکل کوتاه……………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰
شکل۱-۶ مقایسه کارکرد قطعات چدنی سنگین با زمینه متفاوت در دستگاه آزمایش اعوجاج……….۱۲
شکل۱-۷ خانواده چدن‌های سفید مخصوص و چدن‌های آلیاژی……………………………………………………..۱۳
فصل دوم
شکل۲-۱ درصد ضایعات بر حسب نوع عیب در شرکت اصفهان مالیبل را به صورت نمودار میله‌ای نشان می‌دهد…………………………………………………………………………………………………………………………………………..۵
فصل سوم
شکل ۳-۲ خوردگی چدن پرسیلسیم در اسید سولفوریک ۲۰درصد جوشان……………………………………۲۸
شکل۳- ۳خوردگی چدن پرسیلیسیم دراسید فولفوریک ۷۰درصد جوشان………………………………………۲۸
شکل۳-۴ خوردگی چدن‌ پرسیلیسیم توسط اسید نیتریک به صورت تابعی از غلظت و دما……………۲۹
شکل۳-۵ مقاومت مواد مختلف از جمله چدن پر سیلیسیم را به اسید سولفوریک نشان می‌دهد……۲۹
شکل ۳-۶  خوردگی چدن پر سیلیسیم ۵/۱۴ درصد در اسید نیتریک نشان می‏دهد……………………..۳۰
شکل۳-۷مقاومت به خوردگی موادبه مخلوط اسیدسولفوریک و نیتریک دردمای اتاق کمترازmpy.31

شکل ۳-۸ تأثیر اسید کلریدریک سرد و گرم بر چدن پرسیلیسیم -۸۰ ساعت درمحلول متلاطم تست شده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۳۱
شکل۳-۹  تأثیر افزودم مولیبدن در کاهش خوردگی بر چدن سیلیسیم …………………………………………۳۲
فصل چهارم
* شکل ۴-۱ چندین گراف در حال نشان دادن  اثرات اصلی پارامترهای فرایند ریخته گری روی UTS هم برای (A) میانگین ها و (B) نسبت های SN……………………………………………………………………41
شکل۴-۲  چند گراف با نشان دادن اثرات واکنشی پارامترهای فرایند ریخته گری روی UTS برای (a) میانگین ها (B) نسبتهای SN ……………………………………………………………………………………………………44
شکل ۴-۳  گراف های سطوح دارای شکستگی یا ترک خوردگی با اختلاف دمای ذوب (a)C °۱۳۵۰ و (b)C  °۱۶۵۰………………………………………………………………………………………………………………………………….۴۵
شکل ۴-۴ اختلاف حجم هیدروژن با دمای ریخته گری…………………………………………………………………….۴۶
شکل ۴-۵  اختلاف UTS با حجم میش متال…………………………………………………………………………………..۴۷
شکل ۴-۶  نمای بخش مقطعی یک لوله عمودی ، (a) هیچ افزودنی (b) 2/0 درصد افزودن میش متال………………………………………………………………………………………………………………………………………………………۴۸
شکل ۴-۷میکروگراف های نوری چدن های ۵/۱۴ درصد si با محتوای بدون افزودنی (b) 2/0 درصد  (C) 6/0 درصد و (d) 8/0 درصد…………………………………………………………………………………………………………۴۹
شکل ۴-۸ میکروگراف های نوری با نشان دادن رفتار پیشروی ترک خوردگی (a)  بزرگ نمایی اندک (b) بزرگنمایی…………………………………………………………………………………………………………………………………….۵۰
شکل ۴-۹  اختلاف سرعت خوردگی با حجم میش متال ………………………………………………………………….۵۱
شکل ۴-۱۰ بخش حجمی‌فاز اولیه فریت با اختلاف حجم میش متال……………………………………………….۵۱
فصل پنجم
شکل۵-۱  نمودار شماتیک از dispositions از نمونه تست و ریختن دروازه اشتراک در : (الف) کششی ، (ب) خم شدن ، و (ج) تاثیر الگوهای ریخته گری (در ابعاد میلیمتر)…………………………………۵۷
شکل۵-۲ نمونه های آزمایش استفاده شده در آزمایشات مکانیکی : (a) کشش (b) برخورد (c) خم کاری (ابعاد بر میلی متر)……………………………………………………………………………………………………………………..۶۰
شکل ۵-۳  میکرو آنالیز از آلیاژ (C3) * :  نقشه برداری از گردآورندگان عناصر آلیاژ (B) 1 و (C) 2……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………61
شکل۵-۳ میکرو گراف هایی از نمونه های قطعه خام با الیاژهای زیر : (a)cl  (b)c2   (۳)c3    (d)  cl     (e) c2 و (f) c3………………………………………………………………………………………………………………………….63
شکل ۵-۴  میکرو گراف های نمونه های عملیات حرارتی دیده برای الیاژ های زیر:
Cl(a)       (b)c2       (c)c3      (d)cl*     (e)c2*    (f)c………………………………………..64
شکل ۵ –۳ (a) ارزیابی CI*SEM و مشخصات ترکیبات شیمیایی توسط توسط EDS نقاط (c)2,1(b)…………………………………………………………………………………………………………………………………………….67

فهرست جداول …………………………………………………………………………صفحه
جدول۱-۲، ترکیب شیمیایی چدن‌های پرسیلیسیم از مراجع مختلف……………………………………………….۱۸
جدول ۳-۱ خواص فیزیکی چدنها آلیاژی شامل چدن پرسیلیسیم ۱۴ درصد سیلیسیم …………………۲۷
جدول ۴-۱ پارامترهای ریخته گری با دسته های سطوح مواد متشکله که در مطالعه فعلی استفاده شده است……………………………………………………………………………………………………………………………………………..۳۹
جدول ۴-۲  UTS برای هر یک از شرایط آزمایشی با توجه به ردیف عمودی( ۲۷)L8 تا گوچی ……..۳۹
جدول۳-۴UTS برای هر یک از شرایط آزمایشی با توجه به ردیف عمودی( ۲۷)L8 تا گوچی ………….۴۱
جدول ۴-۴  آنالیز اماری واریانس برای UTS ((e)V واریانس خطا می‌باشد……………………………………..۴۳
جدول۵-۱  ترکیب مواد شیمیایی واقعی آلیاژهای چدن با سیلیکون بالا (برحسب درصد)………………۵۹
جدول ۲ – نتایج خواص مکانیکی حاصل از آلیاژهای مورد مطالعه : فیوژن خشن و حرارت……………۶۱

دانلود فایل