51
1 ولاد ف ی تار ر ح ات ی ل م ع ها1 - ی ت دا ر ش ن ت: را" # ح اا# ولاد ه # ف ی در" تو# ل مط ح ط س در د ش مان/ پ های ش ن ت ش هی کا "را ب که ت س ی ا تار ر ح ات ی ل م ع ی ت دا ر ش ن ت وردن; در # خ> رک # ب، ار" # ج م ر ی # غ ل ک # ش ر یI # ی غ ت; دون" # ود را ن # خ ف ی اP # ی وظ ار # ی ن و م وغه م" ج م ا عه ن ط ق وری که ط ود ، ش ی م ام" # ج ن ی ا حرا# طای# ه ش ن ت ار ر # ب; نI ی ت ا/ #ار در ن# ن; ک حی ی در گ اد # ت فر اا# ک ار ا # وری، و نh را# ف ا # ی ن تارر# ح ات # ی ل م ع ی ط ی رود. م ن ه کار" ب" وت ل مط ی ک ی نص مکا وا خ ه" ل ب ی ن ا ار ن ت خ سا ر ب ی ر سساح ا لا ص "رای ا ب ات ی ل م ع; ن یهد. ا دن; در د # ، مان رات یI # ی غ تودهد# ج م ار ر ی# م ک و" ت# س ا ی مای# ا دم ولاد ن ف; دان ارت ر ح ار ت س ا ارت" ی ع ی ت دا ر ش ن ت ه" # "رای ب# ب ط # ی ح مای# ا دم # ن) رامh وای ا# هولا در# م ع م( ه ت# س هh ردن; ا# کرد# س ش/ سن ص، و خ ش م ی ت ما ن; دما در دوره ر ی ا ا دمای رام نh وای ا هدن; در ر ک رد س ل ار" ی ف; # ن گی ی س ع ط ا ق م ولا م ع مد. د" ج م د ش مان/ پ های ش ن ت; دن ل رسان ق حدا د. ون ش ی م رد س وره ک در ر می ک ا ا دمای ن ط، ن ی ح م2 - کاری : اب" ن2 - 1 ی : ن; سار گ م ه- ه" #د و ب و # ش ی م ه ت # سه دا# گ ی ن تولا# ط دت# ه م" #لا ب ا" #ای ن# در دمم# س" خ; نh ه در ا# ک ت# س ی ا تارر# ح ات ی ل م ع ی ن; سار گ م ه ا# ه ن ن ه # ب ات # ی ل م ع; ن ی ود. ا # ش ی م داده ش ها#ا ک# ی ه گ ت ح نا و ر# ه ش م # ش ی در ت ا ی م ی # سی# لص ا ا ح # ، ن ود # ف ت د # ی نh را ف>ک# م ک ی م م هرا# فدی# ت" غ ی تارر# ح ات # ی ل م ع ی طی را در ر # ب ت خ وا # ن ک ن ح# س ا/ که ن ن د، ش ح" ن ی م ود" ن بم را ر گ کار ت ی ل" ن ا ق; ن ی # سه دا# گ ای ، ن# ا دم #ا ن# ی ه گ ت ح ن ا ر #ا ن# ه ش م # ش ع یر# س; دادن ارتر# ح ار ت# س ا ارت" ی ع ی ن; سار گ م ه د. سارود د# " رای ح# ب ا# ن; دم ی در ا8 - 6 ن; گ م ه ش ار/ پ ولاد # ف ط. در # ی ح م ای# ا دم # ه ن ت# س هh ردن; ا# ک رد# س ش/ ن# س و ت ع ا# س

h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

  • Upload
    ngohanh

  • View
    224

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

1

هاعملیات حرارتی فوالد :تنش زدایی -1

تنش زدایی عملیات حرارتی است که برای کاهش تنش های پس ماند در س��طح مطلوبی در فوالد ه��ا اج�را می ش��ود ، ط��وری ک�ه قطع�ه ی��ا مجموع�ه مونت��اژی وظ��ایف خ�ود را ب�دون تغی��یر ش��کل غ��یر مج��از ، ت��رک خ�وردن در طی عملی��ات حرارتی یا فرآوری، و ی��ا از ک��ار افت��ادگی در حین ک��ار در پ��ایین ت��ر از تنش ه��ای طراحی انجام دهد. این عملی��ات ب��رای اص��الح اساس��ی ری��ز س��اختار ی��ا نی��ل ب��ه

خواص مکانیکی مطلوب به کار نمی رود. تنش زدایی عب��ارت اس��ت از ح��رارت دان ف��والد ت��ا دم��ای مناس��ب و کم��تر از محدوده تغییرات ، مان��دن در این دم��ا در دوره زم��انی مش��خص، و س��پس س��رد کردن آهسته )معموال در هوای آرام ( تا دمای محی��ط ب��رای ب��ه ح��داقل رس��اندن تنش های پس ماند مجدد. معموال مقاطع س��نگین قب��ل از س��رد ک�ردن در ه�وای

آرام تا دمای محیط، تا دمای یا کمتر در کوره سرد می شوند.تابکاری :-2- همگن سازی :1 -2

همگن س��ازی عملی��ات ح�رارتی اس�ت ک��ه در آن جس��م در دم��ای ب��اال ب�ه م��دت طوالنی نگه داشته می شود و ب��ه کم��ک فرآین��د نف��وذ ، ن��ا خالص��ی ش��یمیایی در شمش ها و ریختگی ها کاهش داده می شود. این عملی��ات ن��ه تنه��ا ق��ابلیت ک��ار گرم را بهبود می بخشد،بلکه پاس��خ یکن��واخت ت��ری را در طی عملی��ات ح��رارتی بعدی فراهم می سازد.همگن سازی عبارت است از حرارت دادن سریع ش��مش

س��اعت و6-8ها یا ریختگی ها تا دم��ای ، نگ��ه داش��تن در این دم��ا ب��رای ح��دود سپس سرد کردن آهسته ت��ا دم��ای محی��ط. در ف��والد پس از همگن س��ازی، ری��ز ساختار درشت دانه ایجاد می شود که با کار گ��رم بع��دی ش��مش ه��ا ی��ا تابک��اری

کامل یا یکنواخت سازی ریختگی ها حذف می گردد- تابکاری کامل :2-2

تابکاری کامل عملیات حرارتی است که اساسا در فوالدهای هیپراوتکتوئی�د ب�رای ایجاد ریز ساختار فریت-پرلیتی با استحکام و سختی کم و انعطاف پذیری زی��اد و به منظور بهبود خواص شکل پذیری سرد یا قابلیت ماشین کاری به کار می رود. گاهی تابک��اری ک��املی در ف��والد ه�ای هیپراوتکتوئی��د ب��رای شکس��ت ش��بکه ه��ای

پیوسته کاربید از طریق هم جوشی ذرات مجزای کاربید به کار می رود. درAC3تابک��اری کام��ل عب��ارت اس��ت از ح��رارت دادن ف��والد ت��ا بیش از دم��ای

برای ف��والد ه��ای هیپراوتکتوئی��د ،AC3فوالدهای هیپراوتکتوئید و یا بیش از دمای نگه داشتن در این دما تا یکنواخت شدن دمای تمام مقطع ، س��پس س��رد ک��ردن در کوره با نرخ کنترل شده در محدوده تغییرات بحرانی و در ادامه سرد کردن تا

دمای محیط در هوای آرام .- تابکاری هم دما :2-3

Page 2: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

2

تابک��اری هم دم��ا عملی��ات ح��رارتی اس��ت ک��ه معم��وال ب��ه منظ��ور ک��اهش م��دت عملیات تابکاری و ایجاد ریز ساختار همگن تر جایگزین تابکاری کامل می گ��ردد. اصوال این عملیات بر روی فوالدهای غیر آلیاژی و کم کربن و با کربن متوسط به

پرلی��تی ب��دون ب��اینیت–کار می ورد و نتیجه آن ایجاد ریز ساختار درش��ت ف�ریت برای بهبود قابلیت ماشین کاری است.

تابکاری هم دما عبارت است از آستنیت سازی ، سرد کردن سریع تا دمای کم��تر ( و نگه داشتن در این دما تا اینکه تغییرات آستنیتAr1 )معموال کمتر از Ar1از

به پرلیت و فریت کامل ش�ود. س��رد ک�ردن نه�ایی ت�ا دم�ای محی�ط ، معم�وال درهوای آرام است.

- کروی سازی :2-4 کروی سازی عملیات ح�رارتی اس��ت ک�ه ب�رای ایج��اد ری��ز س��اختار ذرات ک�روی کاربید که به طور یکنواخت در زمینه ف��ریت پراکن��ده هس��تند، ب��ه ک��ار می رود و نتیجه آن بهب��ود ش��کل پ��ذیری س��رد فوالده��ای کم ک��ربن و ب��ا ک��ربن متوس��ط، و قابلیت ماشین کاری فوالدهای پر کربن مانند فوالده��ای اب��زار می باش��د. ک��روی

سازی را با یکی از روشهای زیر می توان انجام داد : .Ae1الف- نگهداشتن طوالنی مدت در دمای کمتر از

و کم��تر ازAc1 ب- ح��رارت دادن و س��رد ک��ردن متن��اوب بین دماه��ای بیش از Ar1 مرتبه باشد.4 . تعداد سیکل های مورد نیاز برای کروی سازی موثر میتواند

و س��پس س��رد ک��ردن خیلی آهس��ته درAC1 ج- حرارت دادن ت��ا دم��ای بیش از و نگه داشتن در زمان طوالنی در آن دما .Ar1کوره تا کمتر از

- فرآیند تابکاری :2-5 فرآیند تابکاری عملیات حرارتی است که در فوالدهای کار سرد برای برگردان��دن انعطاف پذیری و آسان شدن تغییر شکل سرد بعدی و در فوالدهای آلی��اژی و پ��ر کربن کار گرم برای جلوگیری از ترک برداشتن و نرم کردن آنها برای ب��رش ، رو

تراشی و صافکاری به کار می رود . ) معموالAe1فرآیند تابکاری عبارت است از حرارت دادن فوالد تا دمای کمتر از

( ، نگه داشتن در این دما در مدت مناس��ب ب��ر حس��ب م��یزان ن��رمAe1کمتر از کردن مورد نیاز ، و سپس سرد کردن در هوای آرام تا دمای محیط.

- تابکاری نرم :2-6 تابکاری نرم عملیات حرارتی است که برا ی کاهش سختی فوالد به مقدار مورد نظر و بهبود قابلیت ماشین کاری به کار می رود. تابکاری ن��رم عب��ارت اس��ت از

( ، نگ�ه داش�تن درAe1 ) معم�وال بین و Ae1حرارت دادن فوالد تا دمای کم�تر از این دما در مدت مناسب بر حسب میزان نرم کردن م�ورد نی��از ، و س��پس س��رد

کردن در هوای آرام تا دمای محیط .- تابکاری انحاللی :2-7

تابکاری انحاللی عملیات حرارتی است که در فوالدهای زنگ نزن آس��تنیتی ب��رای حل شدن کاربیدهای مرزدانه ای و برگرداندن مق��اومت خ��وردگی ع��ادی ب��ه ک��ار

Page 3: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

3

می رود . تابکاری انحاللی عبارت است از حرارت دان فوالد زن�گ ن�زن آس�تنیتی تا دمای نگهداشتن در این دما برای مدت زم��ان ک��افی ت��ا ح��ل ش��دن کاربی��دها و همگن شدن آستنیت ، و سپس س��رد ک�ردن س��ریع ) معم�وال در آب ی�ا ه�وا ( ت�ا

دمای محیط ، برای اجتناب از رسوب شدن مجدد کاربیدهای مرزدانه .یکنواخت سازی :-3

یکنواخت سازی عملیات حرارتی است که برای ایجاد شرایط زیر به کار می رود:

ری��ز س��اختار ری��ز و یکن��واخت ، خ��واص مک��انیکی مناس��ب ) ب��رای مث��ال ف��والد یکنواخت شده دارای استحکام و سختی بیشتر و انعطاف پ��ذیری نس��بتا کم��تر از فوالد کامال تابکاری شده می باشد ( بهبود قابلیت ماش��ین ک��اری فوالده��ای غ��یر

درص��د ک��ربن ، ح��ذف ش��بکه ه��ای کاربی��د در فوالده��ای5/0-�� 4/0آلیاژی دارای هیپراوتکتوئید و تامین شرایط عملیات حرارتی بعدی.

سخت کاری با آب دهی :-4 سخت کاری با آب دهی ، عملی��ات ح��رارتی اس��ت ک��ه ش��امل آس��تنیت س��ازی و سپس سرد کردن است، طوری که تغییرات کامل یا نسبی آستنیت با م��ارتنزیت و احتماال باینیت صورت پذیرد. فوالد پس از آب دهی سخت، ب��ا اس��تحکام ب��اال و ترد است. سخت کاری با آب دهی فورا با برگشت دهی ادامه می یابد و منظ��ور ایجاد ترکیب مناسبی از استحکام ، سختی و چغرمگی می باشد .معم��وال محی��ط آب دهی ، آب ، روغن یا محلول پلیمری است. بعضی از فوالدها با سختی پذیری باال در هوای تحت فشار یا حتی در هوای آرام آب دهی می شوند . سخت ک��اری

ادامه می یابد.h1با آب دهی فورا با برگشت دهی در دمای خاص برای حداقل برگشت دهی )بازپخت( :-5

برگشت دهی عملیات حرارتی است که پس از آب دهی ی��ا یکن��واخت س��ازی ب��ه ک��ار می رود و ه��دف از آن ک��اهش تنش��های پس مان��د ناش��ی از س��رد ک��ردن و تغییرات ونیز افزایش انعط��اف پ��ذیری و چق��رمگی و تنظیم اس��تحکام در س��طح مطلوب می باشد. عموما برگشت دهی منجر به کاهش سختی می شود ام��ا در

بعضی از موارد می تواند باعث افزایش سختی ثانویه نیز شود.مارتمپرینگ :-6

مارتمپرینگ عملیات حرارتی است که به منظور کاهش احتمال ترک برداش��تن و تغییر شکل به جای سخت کاری با آب دهی به کار می رود. مارتمپرین��گ عب��ارت اس��ت از آس��تنیت س��ازی ، و س��پس آب دهی ) معم��وال در روغن داغ ی��ا نم��ک مذاب ( در سرعت مناسب برای جلوگیری از تشکیل فریت ، پرلیت یا ب��اینیت ت��ا

و نگه داشتن در این دما تا یکنواخت ش��دن دم��ای تم��امMsدمای کمی بیشتر از مقطع ، اما نه آنقدر زیاد که باینیت کل گیرد . س��رد ک��ردن نه��ایی در ه��وای آرام انجام می شود که در ی آن عمال به طور همزمان مارتنزیت در سرتاس��ر مقط��ع شکل می گیرد .اگر فوالد با آب دهی سخت شده باشد . بع��د از مارتمپرین��گ ب��ه

همان طریق باید برگشت دهی شود .

Page 4: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

4

آستمپرینگ :-7 آستمپرینگ عملیات سختکاری است که یه منظور بهبود خواص مکانیکی ) ب��ه ویژه انعطاف پذیری و چقرمگی بیش��تر در س��ختی ب��االی م��ورد نظ��ر ( و ن��یز کاهش احتمال ترک برداشتن و تغییر شکل برشی به جای سخت کاری ب��ا آب دهی و برگشت دهی به کار می رود . بعد از آستمپرینگ نیاز به برگشت دهی

نمی باشد .سخت کاری سطحی :-8

- کربن دهی :8-1 1050 ت�ا 880کربن دهی عبارت است از حرارت دادن قطعه ف�والدی ت�ا دم�ای

درج��ه سلس��یوس( در اتمس��فر950 ت��ا 900درج��ه سلس��یوس ) ترجیح��ا بین کربوریزه کننده شامل مخلوط جامدی از ذغال چوب یا کک و محلول کاتالیزور ) برای کربن دهی لفافی ( ، گازهای هیدروکربن های مایع تبخیر شده ) برای کربن دهی گازی ( یا حمام نمک مذاب شامل کلریدهای قلیایی خ��اکی فع��ال کنن��ده ب��ا اضافات کلرید قلیایی و سیانید قلیایی ) برای کربن دهی مایع ( و نگه داش��تن در

این دما در مدت زمان کافی تا نیل به عمق سطح مطلوب . میلی متر هستند . فوالد پس از5/1معموال عمق های سطح ایجاد شده کمتر از

کربن دهی فورا یا بعدا در محیط مناسب معموال در آب یا روغن ، با اض��افات ی��ابدون آن آب دهی می شود .

- کربونیترید کردن :8-2 این عملیات به منظور ایجاد الیه سطحی مارتنزیت سخت با مقاومت سایش��ی و مقاومت خستگی خوب ، فورا با سختکاری با آب دهی و برگشت دهی ادامه می یابد . این عملیات با آب دهی در روغن یا آب ، با اضافات یا بدون آن ، مس��تقیما از دمای کربونیترید کردن یا بعد از سرد کردن آهسته تا دم��ای محی��ط و ح��رارت

h1دادن مجدد تادمای سختکاری با آب دهی و سپس برگشت دهی برای ح��داقل درجه سلسیوس ادامه می یابد.200 تا 150در دمای

- سیانوردهی ) کربونیترید کردن مایع ( :8-3 870 ت�ا 700سیانوردهی عبارت است از حرارت دادن قطع�ه ف�والدی ت�ا دم�ای

درجه سلسیوس در حمام نمک مذاب شامل سیانیدها و سیاناتهای قلی��ایی و نگ��ه داشتن در این دما در مدت زمان ک��افی ب��رای ایج��اد عم��ق س��طح مطل��وب. این عملیات با آب دهی در روغن یا آب ، با اض��افات ی��ا ب��دون آن مس��تقیما از دم��ای

درج��ه200 ت��ا 150 در دمای h1سیانوردهی و سپس برگشت دهی برای حداقل سلسیوس ادامه می یابد .

- نیتروژن دهی :8-4 این عملیات برای ایجاد سختی سطحی سطحی باال و افزایش مقاومت سایش ، افزایش مقاومت خستگی و بهبود مقاومت خوردگی فوالدهای غیر زنگ ن��زن ب��ه کار می رود . نیتروژن ئهی در مقایس��ه ب��ا س��ایر روش��های س��ختی س��طحی می تواند با حداقل تغییر شکل برشی و کنترل ابعادی عالی به انجام برسد . همچنین

Page 5: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

5

سطوح نیترید شده می توانند سختتر از سطوح کربوریزه شده باشند و تا دم��اینی�����������������تروژن دهی ک�����������������امال پای�����������������دار هس�����������������تند . همه سطوح قابل عملیات حرارتی قبل از نی��تروژن دهی ب��ا آب دهی س��خت می

شوند ، برگشت دهی شده و سپس با ماشینکاری پرداخت می شوند- نیتروکربوریزه کردن فریتی گازی :8-5

این عملی��ات ب��رای ایج��اد الی��ه س��طحی مق��اوم ب��ه س��ایش و اف��زایش مق��اومتخستگی به کار می رود و با حداقل

تغییر شکل برشی و کنترل ابعادی عالی به انجام می رسد.سخت کاری سطحی :-9

- سخت کاری با شعله 9-1 سخت کاری با شعله عملیات سخت ک��اری اس��ت ک��ه ب��رای ایج��اد الی��ه س��طحی سخت مارتنزیت با مقاومت سایش��ی و مق��اومت خس��تگی خ��وب و ب��دون تغی��یر خ��واص مغ��ز در قطع��ات فئالدی ب��ه ک��ار می رود . در طی این فرآین��د ، تغی��یری درترکیب شیمیایی فوالد به وجود نمی آید سخت کاری با شعله عب��ارت اس��ت از حرارت دادن سریع الیه سطحی قطعه فوالدی با شعله تا بیش از دمای تغی��یرات

درجه سلسیوس بیشتر از دم��ای آب دهی ( و س��پس آب دهی50باالیی ) حدود روغن یا محلول پلیمری آبدار . فوالد فورا–فوری در آب ، مخلوط قابل حل آب

درج��ه سلس��یوس180 ت��ا 150 در h1پس از سخت کاری با شعله برای حداقل برگشت دهی می شود.

- سخت کاری القایی 9-2 سخت کاری القایی عملی��ات س��خت ک��اری س��طحی اس��ت ک�ه ب�رای ایج��اد الی��ه سطحی سخت مارتنزیت با مقاومت سایشی و مقاومت خستگی خ��وب و ب��دون تغییر خواص مغز در قطعات فوالدی به کار می رود . در طی این فرآیند تغی��یری

در ترکیب شیمیایی فوالد به وجود نمی آید . سخت کاری الق��ایی عب��ارت اس��ت از ح��رارت دادن س��ریع الی��ه س��طحی قطع��ه

50فوالدی با القای الکترو مغناطیسی تا بیش از دم��ای تغی��یرات ب��االیی ) ح��دود درج سلس��یوس بیش��تر از دم��ای آب دهی ( و س��پس آب دهی ف��وری در آب ،

مخلوط قابل حل آب – روغن یا محلول پلیمری آبدار . تاثیر آلومینیوم در فوالدها :

آلومینیوم فلز سبک به رنگ نقره ای بوده که با الی��ه ن��ازکی از اکس��ید آلومی��نیوم پوشیده شده است که این اکس��ید ب��ه محض تم��اس آن ب��ا ه��وا ب��ا س��رعت زی��اد تشکیل می شود.اکسید آلومینیوم نقطه ذوب بسیار باالتری از آلومی��نیوم خ��الص دارد.آلومی���نیوم در ح���الت فل���زی س���می نیس���ت و خاص���یت مغناطیس���ی

و در حالت آلیاژی تاMpa 49ندارد.استحکام کششی آن در حالت خالص تقریبا 400 Mpaنیز می رسد.چگالی آن تقریبا یک سوم چگالی آهن است و داکتیل و

چکش خواری باالیی دارد و به راحتی ریخته گری یا ماشینکاری می شود.به دلیل

Page 6: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

6

وجود اکسید آلومینیوم بر روی س�طح آن،مق�اومت خ�وردگی و مان�دگاری بس�یارباالیی دارد.این فلز رسانایی بسیار خوبی برای حرارت و گرما است.

ق م از آلومینیوم استفاده می کردن��د. یون��انی ه��ا و300چینی ها تقریبا از سال رومی های قدیمی از نمک های آن به عن��وان رنگدان��ه و ق��ابض ب��رای بن��د آم��دن

Guyton میالدی،گیت��ون م��وروی)1761زخم ه��ا اس��تفاده میکردن��د.در س��ال de Morveauپیشنهاد کرد که فلز پایه آلوم را آل��ومین ن��ام گ��ذاری نماین��د. در س��ال )

Humphry،همفری دیوی)1808 Davyاین فلز را شناس��ایی نم��ود و آن را ابت��دا ) ( نام نهاد.Aluminum( و سپس آلومینیوم)Alumiumآلومیوم)

Friedrichفریدریش وهلر ) Wohlerاز طریق مخلوط کردن کلرید آلومی�نیوم بی ) توانست آلومینوم را جدا نماید.البت��ه دو س��ال بع��د1827آب با پتاسیوم در سال

Hansتوسط شیمیدان و فیزیک�دان دانم�ارکی ب�ه ن�ام ه�انس کریس�تین اورس�تد)Christian Orstedآلومینوم به شکل ناخالص تولید شد.ازاینرو از وی به عن��وان، )

اولین کسی که توانست آلومینیوم را کش��ف نمای��د،ی��اد می ش��ود.روش وهل��ر درHenri توسط دانشمند فرانسوی به ن�ام ه�نری دوی�ل )1846سال Saint Claire

Devilleاصالح یافت و در این روش بهبود،سدیم ج��ایگزین پتاس��یمی گردی��د ک��ه ) بسیار گران بود.

( منتشرCharles Martin Hall،مقاله ای توسط چارلز مارتین هال)1886در سال شد که در آن فرآیند الکترولیتی برای استخراج آلومینیوم توض��یح داده ش��ده ب��ود

( در اروپاPault Heroultکه مشابه با روشی بود که همزمان توسط پاول هرولت) ارایه شده بود.این روش که بنام روش هال-هرولت نامیده می ش��ود،س��بب ش��د که روش استخراج آلومینیوم از کانی ها بسیار ارزان شده که هن��وز هم از روش های اصلی برای اس��تخراج آلومین��وم در سراس��ر دنی��ا محس��وب می ش��ود.البت��ه یادآوری این نکته مهم است که با این روش استحص��ال آلومی�نیوم بس�یار خ�الص

ممکن نیست. آلومینیوم یک عنصر سمی است که می تواند مسبب تغییر عملکرد دی��واره ه��ای خ��ونی مغ��ز ش��ود.ش��اید ب��ه ج��رات می ت��وان گفت ک��ه این عنص��ر ج��زو مع��دود عناصری اس��ت ک��ه هیچ ت��اثیرمثبتی ب��ر ک��ارکرد س��لول ه��ای زن��ده ن��دارد.ب��رخی اشخاص به آن حساسیت نش�ان می دهن�د از جمل��ه ج�وش ه�ایی ک�ه ب�ا خ�ارش همراهند،اختالالت گوارشی و عدم توانایی در جذب مواد مغذی در هنگام پخت با ظرف های آلومینیومی.در اشخاص دیگر ،آلومینیوم عنصر سمی نمی باش��د ولی اگر به مقدار زیادی توسط اشخاص استفاده شوند،میتوان��د مس��مومیت ه��ایی را

در پی داشته باشد. اما اين عنصردر ف�والد س��ازی ،اكس�يژن زداي بس��يار ق�وي ب��وده ، پاي�دار كنن�ده نيتروژن و اص��الح كنن��ده ان��دازه دان��ه اس��ت.ب��راي اين منظ��ور درص��د آلومي��نيوم كمتري نياز است. آلومينيوم باعث پايداري فاز فريت در ريزساختار مي شود. در

درصد فاز فريت بطور كامل پايدار مي شود.1درصدهاي حدود

Page 7: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

7

ب��ه دلي��ل م��اهيت ف��يزيكي و ش��يميايي اين عنص��ر در ت��ركيب ب��ا اكس��يژن ، فيلم سطحي بسيار محكم اكسيد آلومينيوم در س��طح تش��كيل مي ده��د ك��ه مق��اومت خوردگي سطحي را اف��زايش مي ده��د. اگ��ر در نقط��ه اي اين فيلم آس��يب بين��د، دوب��اره آن س��طح اكسيدش��ده و فيلم اكس��يدي ت��ازه ای ب��رروي آن تش��كيل مي

و ب��االتر اس��ت. اين خاص��يت را توان��اييnm10شود.ضخامت اكس��یدي در ح��دود مي گويند.( Self-protective capability)حفاظت از خود

% و ب��االتر10البت��ه ب��راي بهب��ود مق��اومت خ��وردگي بيش��تر از ك��روم بم��يزان استفاده مي كنندولي اين عنصر گران است و مقرون به ص��رفه نيس��ت.اف��زودن آلومي��نيوم ب��ه ت��ركيب ف��والد ت��اثيرات ن��امطلوب ناخواس��ته ديگ��ري ن��يز در پي دارد.آنچه كه بايد در نظر گرفت اينس��ت ك�ه قب��ل ازاینک��ه مق�اومت خ�وردگي را

% اس��ت35بیفزاید،،فريت زا است. قابليت انحالل آلومي��نيوم در ف��ريت تقريب��ا (Fe3Alكه در درصدهاي باال ، تمايل به تشكيل محلول جامد ب��ا درج��ه نظم ب��اال )

زياد مي شود.اگر استحاله برگشت پذير آلفا به گاما وجود نداشته باشد، مش��كل بزرگ شدن دانه ها وج��ود خواه��د داش��ت فل��ذا مح��دوديت ه��ايي در چق��رمگي وداكتيل���������������������������تي بوج���������������������������ود مي آي���������������������������د. آلومينيوم ت��اثير ع��الي ب��ر روي مق��اومت در براب��ر پيركرنش��ي داش��ته و ب��ه علت تش��كيل ذرات س��خت نيتري��د آلومي��نيوم ، بيش��تر ب��ه عن��وان عنص��ر آلي��اژي در فوالدهاي نيتروره شونده بكار مي رود. در فوالدهاي رس��وب س��ختي ش��ونده ،ب��اتشکيل تركيبات بين فلزي ،استحكام در شرايط پ��ير ش��ده را اف��زايش مي ده��د.

درص��د اس��ت ک��ه ب��ا35 و 1.1قابلیت انحالل آلومینوم در گاما و آلفا ب��ه ت��رتیب افزایش درصد کربن در فوالد ،درصد انحالل در گاما افزایش می یاب��د. آلومین��وم با تشکیل محلول جامد ،استحکام فریت را زیاد کرده و اگر در گام��ا ح��ل ش��ود ، سختی پذیری را تا حد متوسطی افزایش می دهد. از طرفی تمای��ل چن��دانی ب��ه

تشکیل کاربید ندارد ولی به عنوان گرافیت زا عمل می کند. در بین عناصر آلیاژی کنترل کننده اندازه دانه آستنیتی، آلومینوم بیشترین تاثیر را دارد.آخرین تئوری که اینگونه عملک�رد آلومین�وم را توض�یح می ده�د اینس�ت ک�ه آلومینوم با تشکیل نیترید آلومینوم مانعی در برابر حرکت مرزدانه ه��ای آس��تنیت تشکیل می ده��د.فوالده��ای کرب��نی س��اده ح��اوی آلومین��وم مق��اومت پیرکرنش��ی باالیی داشته و استحکام ضربه شان بهبود می یاب��د. از ط��رفی ب��دلیل یکنواخ��تی

ساختار شان، قابلیت ماشینکاری آنها اصالح می شود. اکسیژن زدایی با آلومینوم تاثیر بسیار زیادی بر اندازه ، ش��کل و توزی��ع آخاله��ای سولفیدی دارد.در مطالعه تاثیرات آلومینوم ، این نکته حاصل شد که در ص��ورت کافی نبودن درصد آلومینوم برای اکس��یژن زدایی ، آخاله��ای س��ولفیدی بص��ورت اشکال کروی با اندازه های متفاوت و توزیع تصادفی در می آیند ک��ه تیپ ی��ک را تشکیل می دهند.اگر فوالدها بطور کامل با آلومینوم اکسیژن زدایی شده باش��ند ولی درصد اضافی از این عنص��ر در ت��رکیب ف��والد موج��ود نباش��د، در این ح��الت شکل آخالها کره های بسیار ریز ب��ا ش��کل یوتک��تیکی ب��وده ک��ه در مرزدان��ه ه��ای

Page 8: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

8

اولیه قرار می گیرند.)تیپ دو( . تیپ سه در صورتی بدست می آید که اوال فوالد بط��ور کام��ل اکس��یژن زدایی ش��ده و از ط��رف دیگ��ر درص��دی از این عنص��ر در ترکیب وجود داشته باشد.در این حالت، ش��کل آخاله��ا ک��روی درش��ت و حجیم ب��ا

توزیع تصادفی خواهد بود. کمترین داکتیلیتی در تیپ دو بدست می آید که بدترین حالت می باشد.در حالیکه بهترین حالت و باالترین داکتیلیتی در تیپ یک بدست می آید.مق��دار آلومین��وم در

0.010 % و درص��د آن در تیپ س��ه براب��ر 0.025-0.015تیپ ی��ک در مح��دوده درصد می باشد.

( تش��کیل میFe4N,Fe2Nدر نیتریداسیون فوالدهای غیرآلی��اژی ،نیتری��دهای آهن ) خواه��د ب��ود.درHB 200ش��ود ک��ه بس��یار ن��رم هس��تند و س��ختی آنه��ا کم��تر از

فوالده��ای نی��تروآلوی، نیتری��دهای آلومین��وم و ک��روم بس��یار پای��دار ب��وده و الی��هسطحی سختی باالیی خواهند داشت ولی ضخامت این الی��ه چن��دان ب��اال نیس��ت)

0.004 in 1( در فوالدهایی که دارای % Alمی باشند، نیتریدهای آهن بسیار ترد در سطح تشکیل می شوند . فلذا در این گونه م��وارد ب��رای جلوگ��یری از پوس��ته

سنگ زنی شود.in 0.001شدن در حین کار، بهتر است سطح بمیزان % آلومین��وم می باش��ند.این در13-6آلیاژهای مغناطیس نیکل- آلومین��وم دارای

حالی است که استحاله مارتنزیتی با ایجاد تنش های داخلی ، خواص مغناطیسی ب��ه فوالده��ای مغن��اطیس معم��ولی می ده��د.در این آلیاژه��ا س��خت گ��ردانی

دارایAlniمغناطیسی با مکانیسم رسوب ایجاد می ش��ود.آلی��اژ مغن��اطیس دایم 3.5 �%Cu,24% Ni,13% Alاست.آلیاژ با نرخ بحرانی از دمای انحالل سرد می

غیرمغن��اطیس ب��وده وC 800-1200ش��ود و در طی س��رد ک��ردن در مح��دوده فازهای با توزیع ریز رسوب می کند.تنش های داخلی در طی سرد شدن اش��اعه یافته و توزیع رسوب پراکنده ش��رایط خ��وبی را ب��رای خ��واص مغن��اطیس دایمیف����������������������������������������������������������������������������������������راهم می آورد.

در مقایس��ه ب��اHBآلیاژهای مغناطیس دایم که دارای آلومینوم هس��تند،بیش��ترین مغن����اطیس ه����ای ح����اوی کب����الت و تنگس����تن معم����ولی دارن����د از جمل����ه

Alnico,Alomax,Ticonal,Hycomax. آلومینوم بهمراه تیتانیوم به ترکیب برخی از آلیاژهای پایه نیکلی که دردماهای باال بکار می روند، اضافه می شود تا تشکیل رس��وبات پراکن��ده در دماه��ای پ��ایین را

Nimonicتسهیل دهد. این رسوبات ترکیبات نیکل- آلومینوم-تیتانیوم هستند.آلی��اژ C 700ب��ا این مکانیس��م س��خت گ��ردانی می ش��ود و امک��ان دارد ک��ه در دم��ای

رسوب سختی شود.در شرایط عملیات حرارتی شده ، این آلیاژ نسبت استحکام به وزن خوب، تنش شکست خوب در دماهای باال و مقاومت خزشی قابل قب��ول داش��ته و در موتوره��ای هواپیماه��ای م��درن ک��ه در مع��رض دماه��ای بس��یار ب��اال

هستند ، کاربرد دارند.Nitralloyدر آلیاژ Nآلومینوم بدو منظور گسترش رسوب سختی و نیز ت��اثیر آن

در نیتریداس��یون وج��ود دارد.بع��د از نیتریداس��یون، ی��ک س��طح س��خت معم��ولی

Page 9: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

9

ton/in2 20-15تشکیل می ش��ود ولی در هم�ان زم�ان مرک��ز قطع�ه ب�ه ان�دازه بدلیل فرآیند رسوب سختی استحکام گردانی می شود.

ت��اثیر بس��زایی در رس��وب س��ختی آنه��ا داش��ته18/8آلومینوم می تواند در مواد اضافه می شود.با این درص��د آلومین��وم ، مق��دارAl%�� 1باشد.در چنین مواردی

مشخصی از فریت دلتا در ریزساختار تشکیل می شود ک�ه کارپ��ذیری گ�رم را ت��ا PH 15/5 و PH 17/7حد زیادی کاهش میدهد. آلیاژهای از این نوع می توان به

) رس��وب س��ختی ش��ونده( این م��زیت را در مقایس��ه ب��اPHاش��اره ک��رد.م��واد فوالدهای سخت شونده عادی دارند که مکانیسم رسوب تحت تاثیر اثرات اندازهدانه نبوده و در ک�ل مقط�ع میت�وان ب�ه س��خت گ�ردانی یکنواخ�تی دس�ت ی�افت. مقاومت اکسیداسیون آلیاژهای کروم-آهن در دماه��ای ب��اال ب��ا اف��زودن آلومین��وم

( در ح��دود ی��ک پنجمResistivity مق��اومت )Fe-20%Cr-5%Alبهتر می شود.آلی��اژ 10برابر بیشتر از مواد کروم-نیکل معمولی دارد.اگر مقدار آلومینوم این آلیاژ تا

نیک���ل می ش���ود.–% بیش���تر ش���ود، مق���اومت آن دو براب���ر م���واد ک���روم گروه دیگری از مقاومت ها که از لحاظ ترکیب و خواص مشابهند، ولی کبالت در

Co,5% Al,25 % Cr %3 بوده که حاوی Kanthalترکیبشان وجود دارد، سری های نیز تولید می شوند ولی فوالدهایCr,7.5% Al %� 37.5هست. البته آلیاژ های با

13 ���%Cr-5 % Al.ن���یز در مق���اومت ه���ای ص���نایع س���نگین ک���اربرد دارن���د درصد می توانند بص��ورت اف��زودنی جام��د، آلی��اژی ش��وند.2چدنها با آلومینوم تا

ولی اگر بخواهیم درصد آلومینوم بیشتر از این مق��دار باش��د بای��د دو ذوب ب��ا هم مخلوط شوند.فیلم اکسیدی محکمی بر روی ذوب تش�کیل می ش�ود ک�ه اگ�ر در ریخته گری دقت الزم نشود، افت خواص مکانیکی و ریخته گری را در پی خواهدداش�����������������������������������������������������������������������������������������������������ت.

Al %10-4 درصد گرافیت زایی را افزایش می دهد. از 4در چدنها ، آلومینوم تا %�� 18-10کاربید یوتکتی����ک پای��دار می ش��ود و بین Alکاربی��د ه��ا دیگ��ر غ��الب

%�� 24-18هستند.بین Alگرافیت زایی مجددا اتفاق افتاده و با افزایش درص��د کل کربن بصورت گرافیت درAl %� 24آن ، گرافیت زایی ارتقاء می یابد.و در

%29می آید.با ازدیاد درصد آلومینوم پایداری کاربید نیز بیش��تر می ش��ود و در Al.هیچ گونه گرافیتی در ریزساختار دیده نمی شود

چدنهای با آلومینوم باال ، مق�اومت خ��وبی در براب�ر رش��د دان�ه و پوس��ته ب�رداریScalling پوس��ته ب��رداری ی��ک دفع��ه ک��اهش می3 دارن��د. در درص��دهای ب��االی ،

یابد.در زیر این مقدار تاثیر چندانی بر رشد ندارد ولی در درصدهای ب��االتر از آن، 20-8با افزایش درصد آلومینوم مقدار آن شدیدا کاهش می یاب��د و در مح��دوده

% به یک مقدار مینیمم می رسد که در آن گرافیتی وجود ن��دارد و ی��ا اگ��ر وج��ود بهترین مقاومت در برابر رش��د وCraflerداشته باشد خیلی کم است.آلیاژی بنام

Al %� 7.5-7 را دارد و در ترکیب آن C 1000پوسته برداری دردماهای باالتر از می توان یافت.Cr % 0.75و

Page 10: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

10

آلومینوم در ترکیب فروسیلیس ها و یا سایر فروآلیاژه��ای ح��اوی س��یلیس وج��ود دارد و اگ��ر بخ��واهیم جوان��ه زنی بنح��و احس��ن انج��ام ش��ود ، به��تر اس��ت درص��د

درص���������د باش���������د. 1آلومین���������وم در این آلیاژه���������ای بیش���������تر از %0.02افزودن Alبه ترکیب چدن مالیبل ، جوانه زنی کروی را بیشتر ک��رده و

بدلیل احتمال ترکیب آن با نیتروژن، مالیبلیزاسیون را تسهیل می سازد. تاثیر وانادیم در فوالدها :

وانادیم فلز نرم و داکتیل به رن�گ خاکس�تری نق�ره ای رن�گ اس��ت ک�ه مق�اومت خوردگی خوبی در برابر بازه��ا و اسیدس��ولفریک و هی��دروکلریک دارد.وان��ادیم ب��ه

اکسید می شود.این فل�ز از اس�تحکام س�اختاری خ�وبیK 933راحتی در دمای برخوردار است و در صنایع هسته ای کاربرد فراوانی دارد.

در مکزیکوسیتی توسط یک کانی ش��ناس اس��پانیایی1801وانادیم ابتدا در سال Andresبه نام آندرس مانئول دل ری��و ) Manuel del Rioکش��ف ش��د.وی آن را )

سرب قهوه ای نامید)آنچه که امروزه بن��ام وان��ادینیت مش��هور اس��ت(.س��پس در طی آزمایش هایی که انجام می داد،رنگ آن ایشان را به یاد ک��روم می ان��داخت از اینرو آن را پان کروم نامید.او بعد آن را اریترونیوم نام نهاد زیرا نمک ه��ای آن هنگام حرارت دهی به رنگ قرمز در می آم��د.البت��ه ش��یمیدان فرانس��وی ب��ه ن��ام

(به اشتباهHippolyte Victor Collet-Descotilsهیپولیت ویکتور کالت دستکوتلس ) اعالن کرد که عنصر جدیدی ک��ه توس��ط دل ری��و کش��ف ش��ده اس��ت،تنه��ا ک��روم ناخالص است.دل ریو نیز به این فکر افتاد که کشفش اشتباه ب��وده و نظ��ر او را

قبول کرد. ،دانش���مند س���وئدی هنگ���ام انج���ام تحقیق���اتی ب���ر روی س���نگ1831در س���ال

آهن ،وانادیم را در حالت اکسیدی دوباره کشف نمود و در همان سال،فریدریش وهلر تحقیقات دل ریو را تایید کرد.بعد از این بود که جورج ویلیام فیدرس��تونهاف

(George William Featherstomhaughپیشنهاد ک��رد ک��ه اس��م این فل��ز ریونی��وم ) باشد که هیچ وقت عملی نشد.

Henry توسط هنری اینفیلد)1867وانادیم فلز در سال Einfieldاز احیاء کلری��د ) گرفتهVanadis( بهمراه هیدروژن بدست آمد.واژه وانادیم از III( )VCl3وانادیم )

شده است که یکی از الهه ها در خداشناسی اس��کاندیناوی ب��ود زی��را این عنص��ردارای ترکیبات رنگی زیبایی بود.

در زیست شناس��ی ،وان��ادیم یکی از اج��زای اص��لی ب��رخی از آن��زیم ه��ا ب��االخص نیتروژن��از وان��ادیم اس��ت ک��ه بوس��یله بعض��ی از میکروارگ��ان ه��ای تث��بیت کنن��ده نیتروژن استفاده می شود.موش صحرایی و جوجه ها به مقدار کمی وانادیم نیاز

دارند و فقدان آن باعث کاهش رشد و تولید مثل آنها می شود. به عنوان مکم��ل س��المتی در آبه��ای مع��دنیV2O5در ژاپن،از پنتا اکسید وانادیم

استفاده می شود.منبع این آب نوشیدنی از دامنه های کوه ف��وجی اس��ت.م��یزان میکروگرم در هر لی��تر متغ��یر130 تا 80پنتااکسید وانادیم در آب های معدنی از

Page 11: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

11

اس��ت.این م�یزان پنتااکس�ید وان�ادیم در ک�اهش ابتال ب��ه بیم��اری ه��ایی هم چ�وندیابت،اگزما و چاقی بسیار موثر است.

با افزودن واناديم به فوالدهاي ابزار و آلياژي سختي پذيري آنها اف��زايش یافت��ه و كاربيدهاي كمپلكس در ريزساختار تشكيل می شود.اعتقاد بر اين ب��ود ك��ه وج��ود ذرات كاربيدي براي افزايش سختي است در حاليكه مق�اومت ب��ه ن��رم ش��دن در

% ب��وده0.15-0.10حين برگشت را باال مي برد.درصد وان��اديم در اين فوالده��ا درصد نيز مي رسد.1كه در فوالدهاي تند بر در ابزار برش تا

و كرب��ني ميكروآلي��اژيHSLAاخيرا واناديم به عنوان عنصر آلياژي در فوالده��اي درص��د ك��افي0.10 ت��ا 0.05استفاده مي شود. وتنه��ا ب��ه مق��دار كمي در ح��دود

است تا افزايش قابل توجهي در اس��تحكام ف�والد بدس��ت آي��د.وزن اتمي وان�اديم ب��وده و درbcc دارد. س��اختار كريس��تالي وان��اديم C 1900 و نقط��ه ذوب 51

ريزساختار فريت زاست و دماي ك��وري را اف��زايش مي ده��د.و منطق��ه پاي��داري آستنيت را مي كاهد.واناديم تمايل متوسطي به ت��ركيب ب��ا اكس��يژن داش��ته ولی تمایل ترکیب با نيتروژن آن قوي است و به تركيب ب��ا ك��ربن تماي��ل بس��يار ق��وي

، واناديم از درشت شدن دان��ه ه��اي آس��تنيت جلوگ��يريAc3دارد.در دماهاي باال مي كند.واناديم ، مق��اومت ب��ه س��ايش و حف��ظ دندان��ه ه��اي ت��يز و اس��تحكام در دماهاي باال را افزايش ميدهد.هم چنين بخ��اطر ري��ز ك��ردن دان��ه ه��اي آس��تنيت ، قابليت جوشكاري را بهبود بخشيده و نيز مقاومت در برابر هيدروژن با فشار باال

راافزايش مي دهد. ح��رارت داده ش��وند. ب��راي اس��تحكامC 1350ذرات نيتريد واناديم بايد تا دماي

گرداني فوالده��اي آلي��اژي ش��ده ب��ا وان��اديم ، مي ت��وان از ن��ورد كن��ترل ش��ده ي��ا عمليات حرارتي استفاده ك��رد. گاه��ا از ت��ركيب ه��ر دو روش مي ت��وان اس��تفاده

كرد. به خاطر تاثير واناديم بر مورفولوژي كاربي��دها ، س��ختي فوالده��اي م��ارتنزيتي را افزايش مي دهد. اين عنصر بيشتر در فوالدهاي زنگ نزن سختي پ��ذير بك��ار مي

رود. وان��ادیم از طری��ق تش��کیل محل��ول جام��د ، ف��ریت را ت��ا ح��د متوس��ط اس��تحکام گردانی می کند و با حل شدن در آستنیت ،سختی پذیری را شدیدا می افزاید.در

تش��کیل می ده��د.اینV4C3ترکیب فوالد با کربن واکنش داده و کاربی��د وان��ادیم کاربید در فریت بطور جزیی حل می شود ولی در آس��تنیت ت�ا ح�د قاب�ل ت�وجهی حل می شود.وانادیم موجود در فوالد سبب ریز شدن دانه ها می شود. کاربید ها هم می توانن��د در حین ذوب رس��وب کنن��د و هم امک��ان دارد در طی عملی��ات حرارتی بعد از استحاله رسوب کند.تمای��ل ب��ه ری��ز ک��ردن س��اختار از ط��رف این عنصر موجب شده که در ساختار های کاربیدی ری��ز در فوالده��ای هایپریوتکتوئی��داس����������������������������������������������تفاده ش����������������������������������������������ود. وانادیم اکسیژن زدای نسبتا قوی بوده ولی نیترید آن بسیار پایدار است از اینرو، به ترکیب نیتروآلوی ها اضافه می شود تا پایدار ب��ودن نیتری��د آن ب��اعث ش��ود ت��ا

Page 12: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

12

خ�������������واص الی�������������ه س�������������طحی اف�������������زایش یاب�������������د. از آنجاییکه وانادیم استحکام فریت را از طری��ق تش��کیل محل��ول جام��د اف��زایش می ده��د، از ای��نرو ب��ه ت��رکیب فوالده��ای آلی��اژی کم ک��ربن اض��افه می ش��ود ت��ا استحکام کششی آنها بدون هیچگون�ه ک�اهش در داکتیلی��تی اف�زایش یافت�ه و این موجب گشته ت��ا در کاربرده��ای مهندس��ی اس��تفاده ش��ود. وان��ادیم درص��د ک��ربن

% وان��ادیم ، درص��د ک��ربن1یوتکتوئی��د را می کاه��د . ب��ه عن��وان مث��ال، وج��ود % می کاهد.0.6یوتکتوئید را تا

برای چقرمه کردن و اصالح اندازه دانه فوالدهای کربنی متوسط ، درصد وانادیم % کافی است.سختی پذیری الزم نیز از حض�ور کاربی��دهای0.3-0.1در محدوده

C,0.8%�� 0.5منگ��نز و آهن در ریزس��اختار بدس��ت می آی��د.ف��والد کرب��نی % Mn,0.15% Vب��رای قطع��ات ب��زرگ ف��ورج، قطع��ات لکوموتی��و، می��ل لن��گ ه��ا و

قطع��ات مش��ابه ک��ه نی��از ب��ه اس��تحکام کشش��ی و چق��رمگی دارن��د، مناس��ب-C,0.35 % 0.15-0.12است.فوالد کربنی ساده با سخت گردانی سطحی حاوی

1.0 % Mn,0.10 % Vقابلیت جوشکاری خوبی داشته و در سیم جوش های گازی که در شرایط کوئنچ وC,1% Mn,0.1% V %� 0.7بکار می رود. فنر ها از فوالد

تمپر شده استحکام کششی باالیی دارند، ن��یز س��اخته می ش��وند. ف��والد ریختگی می باشد.C,0.85 % Mn,0.35 % Si,0.15 % V % 0.35یاتاقانها معموال شامل

( قبلV,0.25-0.5 % Mn,0.60-1.4 % C %� 0.5-0.2فوالدهای با درصد کربن باال ) از استفاده در ابزارها و قالب های چکش و مته ها کوئنچ و تمپر می شوند. بن�ابر

این می توان به استحکام کششی و خواص ضربه ای باالتری دست یافت. مقاومت سایشی فوالدهای ابزار با افزودن وانادیم و تشکیل کاربی��دهای وان��ادیم پایدار افزایش می یابد. در گروه فوالده��ای اب��زار کم آلی��اژ ، دو ن��وع ف��والد ه��ای

%0.2-0.1کروم-وانادیم وج��ود دارن��د: یکی دارای ت��رکیب V,0.6-1.2 %Cr,0.1-0.35 % Mn,0.5-1.4 %C می0.60-0.4 بوده و دیگری دارای منگنز باالیی تا %

باشد.فوالد با منگنز کم در آب کوئنچ می شود ولی فوالد دیگ��ر ب��ا درص��د منگ��نزباالتر در روغن کوئنچ می شود.

ب��رخی از ان��واع معی��نی از فوالده��ای پرک��ربن کم تنگس��تن دارای وان��ادیم می%0.25-0.10باش��ند.این ن��وع فوالده��ای تنگس��تن دار ح��اوی V,1.75-2.5 %

W,0.15-0.35 %Mn,1.15-1.25 % Cبوده و در ابزار های برش و قالبه��ای ش��کل دهی سرد و ابزار تمام کاری ب�رای آلی��اژ ه�ای غیرآه�نی ک�اربرد ف�راوانی دارن�د.

( که در روغن کوئنچC,1.5-1.75 % Mn %� 0.95-0.85در فوالدهای منگنز دار ) %( وج��ود دارد ک��ه از رش��د دان��ه0.25-0.10می شود، درصد کمی از وان��ادیم )

جلوگیری می کند. نوع دیگری از این این نوع فوالدها، که در قالبها بک��ار می رود و قبل از کوئنچ ماشینکاری می شوند، درصد کمی ک��روم دارن��د.در هنگ��ام تولی��د مقاطع بزرگ ، بجای کروم از مولیبدن استفاده می ش��ود و این ب��اعث می ش��ود

سختی پذیری افزایش یافته و اثر اصالح دانه ای رخ دهد.

Page 13: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

13

فوالدهای ابزار کربن- وانادیم،کروم-نیکل-وانادیم و کروم- نیکل- مولیبدن-وانادیم درصد وانادیم دارند. مقدار انرژی ض��ربه خوبش��ان ، آنه��ا را ب��رای0.15همگی تا

قالبه��������ای چکش و اینس��������رتی ه��������ا مناس��������ب ک��������رده اس��������ت. ( مقداری وانادیم نیز دارندWartleبرخی از فوالدهای پرکربن پر کروم )فوالدهای

C 1030که مقاومت سایشی آنها را افزوده و دمای درشت شدن دانه ها را ت��ا V,12-14%�� 1.0-0.75باال می برد.نوعی از این فوالد، % Cr,2%Cب��وده و ن��وع

درص��د0.6-0.3 % کبالت دارد.فوالد گرم کار تنگستن دار عموما 1.0-0.6دیگر وانادیم دارد که استحکام گرم و مقاومت سایشی را می افزاید.فوالد قالب دیگر

V %� 0.6-0.3 ، فوالد تنگستن-کروم-سیلیس می باشد که دارای 1-7-7، فوالد 1-4-18می باشد و اندازه دانه را اصالح می کن��د.ف��والد تنگس��تن-ک��روم-وان��ادیم

)فوالده��ای2-6-6 درص��د وان��ادیم اس��ت.فوالده������ایی همچ��ون 1.2-0.6شامل %4 دارای Mo-Wتنگستن-مولیبدن-وانادیم( تولی��د می ش��وند و فوالده��ای تن��دبر

وانادیم هستند.درصد کربن این فوالدها معموال با افزایش درص��د وان��ادیم بیش��تر می شود ودر نهایت در یک مق��دار مشخص��ی از ک��ربن و وان��ادیم مق��دار س��ختی کاهش می یابد.از ای��نرو اک��ثر فوالده��ای ب��ا وان��ادیم زی��اد دارای ک��ربن پ��ایین می باشند ودرصد قابل توجهی فریت دارند و در واقع با افزایش درصد وانادیم فورج

% مت��داول اس��ت ک��ه0.7آنها مثل فوالدهای کربنی انجام خواهد ش��د.در ک��ربن % باشد و البت��ه ب��رای رس��یدن ب��ه ترکی��بی از ف��ورج پ��ذیری و1.0درصد وانادیم

% کربن زی��ادتر0.2% وانادیم ،1قابلیت برشکاری ، بهتر است به ازای افزایش شود.وانادیم هم چنین می تواند جایگزین تنگستن در فوالدهای تندبر شود و مث��ل

% کم��تر ب��وده ولی14آن فریت زای قوی است.عموما اخیرا درصد تنگس��تن از %4.5% و ب��االتر می توان��د باش��د.ن��وعی از این ف��والد 2درص��د وان��ادیم براب��ر

V,4%Cr,14% W.خواص برشکاری بسیار خوبی داشته و در مته ها بکار می رود وانادیم در فوالدهای م��ارتنزیتی مق��اوم ب��ه خ��زش ن��یز ک��اربرد دارد.کاربی��د نقش

اصلی در مکانیسم رسوب سازی ایفاء می کند . نظیر فوالدهای با ترکیب زیر:0.1%C,11% Cr,0.75% Mo,0.4% Nb,0.15-0.25 %V.

وانادیم در چدن کاربید زای بسیاز قوی بوده و از گرافیت زایی جلوگیری می کند chillerو پرلیت را پایدار می سازد. وانادیم خصوصا در مقاطع ن��ازک نقش م��برد

را بازی می کند.%�� 0.50-0.10افزودن Vبه چدن سمنتیت را پای��دار ک��رده ، توزی��ع ورق ه��ای

گ�رافیت را یکن��واخت و اص��الح می کن��د،ان��دازه دان��ه زمین��ه را بهب��ود می ده��د و ساختار های سوربیتی را ارتقاء می دهد.الینر های موتورهای دی����زل که از چدن

%�� 0.2-0.1ساخته می شود دارای Vهستند تا سختی و اس��تحکام و مق��اومت سایشی را افزایش دهد.برای بهبود قابلیت ماشینکاری چدن های پرآلیاژی ممکن

% وان���������ادیم ن���������یز اض���������افه ش���������ود.0.12اس���������ت ت���������ا از آنجاییکه وانادیم کاربید زا بوده و در حضور مولیبدن مناطق ح��اوی کاربی��دهای کمپلکس را تشکیل می دهد و در نتیجه زمینه را از مولیبدن خالی می کن��د و ب��ر

Page 14: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

14

س��اختار س��وزنی ت��اثیر منفی دارد، فل��ذا در ت��رکیب چ��دن ه��ای س��وزنی عنص��ر %4 چدن خام وانادیم-تیتانیوم بوده و حاوی Vantitنامطلوبی محسوب می شود.C,0.3-0.5 % Ti , 0.5-0.7 % V .می باشد

تاثیر نیوبیوم در فوالد ها : نیوبیوم فلز داکتیل و خاکستری روشن است که وقتی به مدت طوالنی در دم��ای اتاق در تماس با هوا قرار گیرد،به رنگ متمایل به آبی در می آید.ب��رای نگه��داری این فل��ز ح��تی در دماه��ای متوس��ط بای��د از محی��ط محاف��ظ اس��تفاده ش��ود.

آغاز می شود.C 200اکسیداسیون این فلز در هوا از دمای نیوبی��وم مص��ارف متع��ددی ارد. در فوالده��ای زن��گ ن��زن و بس��یاری از آلیاژهی��ا غیرآه��نی اس��تفاده می ش��ود.مق��دار قاب��ل مالحظ��ه ای از نیوبی��وم ب��ه ص��ورت فرونیوبی��وم و ی��ا نیوبی��وم-نیک��ل در س��وپرآلیاژهای پای��ه آهن،نیک��ل و کب��الت در قطعات موتور جت و تجهیزات احتراق اس��تفاده می ش��ود.هم چ��نین نیوبی��وم در

دماهای زیر صفر در ابررساناها بکار می رود. 1801 گرفته شده اس��ت ک��ه در س��ال Niobeنیوبیوم به معنای دخترتانتالوس از

Charlesتوسط چارلز هچت ) Hatchettکش��ف ش��د.هچت ، نیوبی��وم را از س��نگ ) John توس��ط ج��ان وین ت��روپ )1750معدن کلومبیتی بدست آورد ک��ه در س��ال

Winthropبرای وی ارسال شده بود. بین دو عنصر نیوبیوم و تانتالوم اختالفه��ای ) کشف نشده بود،در1846گمره کننده ای وجود دارد،و از طرفی این اختالفها تا

( و جین چ�ارلز گ����الی سارد Heinricht Roseاین سال بود که هنریخت روز) ( دوباره این عنصر را کشف کردندJean Charles Galisard de Mariganceمارگینت)

ولی ایشان از کارهای هچت اطالعی نداش��تند.از ای��نرو ن��ام متف��اوت نیوبی��وم ب��ر Cristian ب���ود ک���ه کریس���تن بلومس���ترند)1846روی آن گذاش���تند.در س���ال

Blomstarndتوانست با احیاء کلری��د نیوبی��وم بوس��یله ح��رارت دادن در اتمس��فر ) هیدروژن به نیوبیوم خالص دست یابد.

نيوبيوم يا همان كلمبيوم در سالهاي اخير به عنوان عنصر پايدار كنن��ده كاربي��د در فوالده��اي زن��گ ن��زن و عنص��ر اس��تحكام زا در آلياژه��اي پاي��ه كب��الت و نيك��ل در

اس��ت.C 2468 با نقطه ذوب 93دماهاي باال محسوب مي شود.وزن اتمي آن اس��ت و در ف��والد ف��ريت زاي ق��وي اس��ت.تماي��ل ت��ركيبbccساختار كريستالي

نيوبيوم با كربن زياد بوده ولي نس��بت ب��ه اكس��يژن و ني��تروژن تماي��ل متوس��طي دارد.با اف�زودن نيوبي�وم در ف�والد ،كاربي�د نيوبي�وم س��ريعا تش�كيل مي ش�ود. ب�ا رسوب كاربيد نيوبيوم و ذرات كربونيتريدي در زمينه فري��تي ،اس��تحكام اف��زايش

خواهد يافت. در فوالده��اي آس��تنيتي ،ب��راي بهب��ود مق��اومت خ��وردگي بين دان��ه اي و اف��زايش خ��واص مك��انيكي در دماه��اي ب��اال اس��تفاده مي ش��ود.در فوالده��اي م��ارتنزيتي ،نيوبي���وم س���ختي را كم ك���رده و مق���اومت ب���ه تم���پر را اف���زايش ميده���د. مقدار نيوبيوم مورد ني��از در فوالده��اي كرب��ني و كم آلي��اژي كم ب��وده و در ح��دود

% نيوبيوم ، افزايش قابل توجهي در اس��تحكام ف��والد را در پي دارد.عالوه0.05

Page 15: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

15

بر آن ، اگر ميزان آن بهمراه ساير عناصر كنترل شود ، اندازه دانه فريت اص�الح شده و چقرمگي در دماهاي پ��ايين اص��الح خواه��د ش��د.اغلب اين عناص��ر هم��راه نيتروژن و واناديم به فوالد اضافه مي شود.اين عنصر تشكيل رس��وبات كمپلكس

نيوبي��وم ت��ا %HSLAكربونيتريد واناديم و نيوبيوم مي دهند.در ب��رخي فوالده��اي فرات��ر رود، مش��كل ت��رك س��رد و0.1 وجوددارد.اگر درص��د نيوبي��وم از % 0.15

افت چقرمگي منطقه تحت تاثير جوش در جوشكاري را خواهيم داشت. رفتار انحالل و رسوب تركيبات نيوبيوم با واناديم متفاوت اس��ت.در س��رد ك��ردن آهسته آستنيت از دماي باال ، همزمان با انحالل نيوبيوم ، كاربيد نيوبيم در دماهي

رسوب مي كند.به دليل رسوب اين كاربيد در دماهاي باال ، امكانC 1200باالي درشت شدن ذرات وجود دارد كه تاثير منفي بر استحكام دارد.

همانطوریکه در باال ذکر شد، فوالده��ای نیوبی��وم دار بخ��اطر تش��کیل ت��رکیب بین دارای استحکام باالیی می باشند.این فوالده��ا دان��ه ری��زFe3Nb2فلزی قابل حل

بوده و در نتیجه خواص انرژی ضربه دردماهای پ��ایین به��تری دارن��د.م��زیت دیگ��ر استفاده از نیوبیوم در ترکیب فوالدها، عدم حضور آخالهای اکسیدی نامطلوب در ریزساختار می باشد.فوالدهای دان��ه ری��ز نیوبی��وم دار ، در م��واردی اس��تفاده می شوند که کربوریزه می شوند. این فوالدها به دماه��ای ب��اال احتی��اج دارن��د ت��ا دان��ه هایشان رشد کنند فلذا در منطقه دمایی سخت گردانی، ریزبودن دان��ه ه��ا حف��ظ

خواهد شد. با افزودن نیوبی�وم ب�ه ت�رکیب فوالده�ای کرب�نی متوس��ط نیم�ه کش�ته،اس�تحکام

افزایش می یابند.این ورقها درton/in2 7 و استح��کام کششی ton/in2 9تسلیم تولید ورقها کاربرد وسیعی پیدا کرده اند. این ن��وع ورق ه��ا ک��ار گ��رم ش��ده و در

خطوط نفت و سازه های سبک استفاده می شوند. از دمای انحالل و به دنبال آن پ��یر س��ازی درFe3Nb2با رسوب ترکیب بین فلزی

، نیوبیوم استحکام خزشی فوالدهای بسیار کم ک��ربن را میC 650-500دمای افزاید.م�یزان اف�زودن نیوبی��وم ب�رای بهب�ود اس��تحکام خزش��ی متغ�یر ب�وده ولی

برابر درص��د ک��ربن اض��افه ش��ود.ب��ا ک��اهش نس��بت25مرسوم است که حداقل نیوبیوم به ک�ربن ، اس��تحکام خزش��ی ش�دیدا افت می کن�د و ب�رای دس�تیابی ب�ه استحکام خزشی خوب ،باید درصد کربن در حد پایین نگه داشته شده باش��د.ام��ا اگر در دمای اتاق،استحکام مقدم بر استحکام خزش��ی باش��د،نس��بت نیوبی��وم ب��ه

باشد.8:1کربن می تواند برابر درصد فاز آس��تنیت درNbدر سیستم آلیاژی آهن-کربن-نیوبیوم، با افزایش درصد

ریزساختار شدیدا کاهش می یابد. فلذا در این نوع فوالدها ، برای آس��تینه ک��ردنبایستی درصد کربن فوالد کمتر باشد.

افزودن نیوبیوم سختی پذیری فوالد را می کاهد چرا که با تشکیل کاربید نیوبی��وم ، غلظت کربن کاهش می یابد.از طرفی اگر نیوبیوم در محل��ول جام��د باش��د، از انجام استحاله جلوگیری می کند. بنابراین دمای آستنیته کردن و زم��ان نگه��داری مستقیما مربوط به سختی پذیری فوالد دارد.کاربید نیوبیوم سختی پ��ذیری را می

Page 16: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

16

کاهد و از اینرو بیشتر به ترکیب فوالدهای به سختی پذیری نسبتا باال که بایس��تیجوشکاری شوند اضافه می شود تا از ترک برداری زیر جوش جلوگیری کند.

، نیوبیومی که در فوالدهای نیتریدی وجود دارد، با نیتروژنC 400در دمای باالی واکنش می ده��د.کاربی��د نیوبی��وم و نیوبی��ومی ک��ه بیش از ح��د انحالل اس��ت در تشکیل نیترید شرکت نمی کند و فقط نیوبیوم موجود در محلول جامد در تشکیل نیترید شرکت می کند. در فوالدهای کرب��نی س��اده ، نیوبی��وم س��ختی س��طحی را

درصد کروم در هوا سخت می شوند و به زمان آنیل4-6می افزاید.فوالدهای با زیادی نیاز دارند و در هنگام جوشکاری ترک بر می دارند.این مشکل در این ن��وع فوالدها را می توان با کاهش درصد کربن تا حد زیادی حل کرد.البته این مش��کل را با اضافه کردن تیتانیوم ،آلومینوم و نیوبیوم نیز می توان ح��ل ک��رد.ک��ه در این

ترجیح داده می شود چرا که آخاله�ای مض��ر در ت��رکیب را تش��کیل نمیNbمیان براب��ر درص��د7-10شوند..میزان نیوبیومی که به ترکیب فوالد اض��افه می ش��ود،

C 1000کربن است.فوالدهای نیوبیوم دار کار گرم شده با سرد کردن از دمای هم چن��ان ن��رم می مانن��د.ولی ب��ه علت انحالل ج��زیی کاربی��دهای نیوبی��وم ممکن است بمقدار جزیی سخت گردانی شوند.برای آنیل مجدد ک��افی اس��ت ت��ا دم��ای

800 C.ح��������رارت داده و س��������پس در ه��������وا س��������رد ش��������وند %�� 18-16برای کاهش تمایل به هوا سختی فوالدهای با Crدرصدی از نیوبی��وم

به ترکیب آنها اضافه می شود.اینکار عملیات حرارتی راآسان کرده و داکتیلیتی و%�� 1جوشکاری را بهبود می بخشد.برای این منظ��ور Nb(10 اض��افه می ش��ود

برابر درصد کربن( افزوده می شود که از لحاظ هزین�ه گ�ران ش�دن ف�والد را درپی دارد و از اینرو در مصارف خاص استفاده می شود.

خوردگی بین دانهC 900-400 از منطقه دمایی 18/8بعد از حرارت دادن فوالد ای رخ میدهد.این ک��اهش موض��عی در مق��اومت خ��وردگی ناش��ی از این واقعیت است که اکثر این فوالدها دارای درصد ک��ربن ب��االیی ب��وده ک��ه س��بب میش��ود ب��ا سرد کردن در هوا کاربید رسوب کند.عموما اعتقاد بر اینست که علت خ��وردگی بین دان��ه ای تخلی��ه محل��ول جام��د از ک��روم در مج��اورت م��رز دان��ه اس��ت. ولی تحقیقات اخ��یر نش��ان داده اس��ت ک��ه کاربی��دهای ک��روم غیرتع��ادلی ب��ا مق��اومت خوردگی کمتر تشکیل می شود و نیازی به تخلی�ه ک�روم نیس��ت.اف�زودن عناص�ر

موجب رسوب و تشکیل کاربیدهای مرجح شده و ازTi وNbکاربیدزای قوی مثل خوردگی بین دانه ای جلوگیری می کند پایدارسازی معموال تحت ت��اثیر نیوبی��وم و یا تیتانیوم می باشد.اگر مقاومت در برابر اسید نیتریک ق��وی نی��از باش��د،نیوبی��وم بهتر است. اگر فوالد تم��یز الزم باش��د ، پای��دار س��ازی ب��ا تیت��انیوم چن��دان خ��وب نیست زیرا آخالهای اکسید تیتانیوم در فوالدهای عملی��ات ح�رارتی ش��ونده وج�ود

داشته و از طرفی تیتانیوم در حین جوشکاری اکسید می شود. اثر نیوبیوم ب��ر اس��تحکام خزش��ی بیش��تر از تیت��انیوم ب��وده و در تولی��د فوالده��ای

باش��د ت��ا از10:1 باید Nb/Cآستنیتی دمای باال کاربرد وسیعی یافته است.نسبت

Page 17: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

17

پایداری کامل اطمینان پیدا کرد. اما اگر شرایط چندان بحرانی نباشد، می ت��واناز نسبتهای پایین نیز استفاده کرد.

براب��ر درص��د ک��ربن ب��وده و ت��اثیر قاب��ل10 ت��ا 8در فوالدهای زنگ نزن ،نیوبیوم توجهی بر استحکام کششی ،داکتیلیتی و یا چقرمگی ندارد.در شمش های بزرگ جدایش کاربی��دهای نیوبی��وم دور از احتم��ال نیس��ت وک��اهش داکتیلی��تی در مرک��ز

اس��تفاده ش��ود، ن��یزNb/Cقطعات فورج را در پی دارد.حتی اگ�ر از نس�بت زی��اد داکتیلیتی کاهش می یابد.

که با نیوبیوم پایدار شده است،برای ک��اهش18/8معموال در فوالدهای زنگ نزن % نیکل وجود دارد. این قاع��ده ب��رای آس��انی8نرخ کارسختی ،درصد باالتری از

کار گرم بدلیل گسترش فریت حاصل از افزودن نیوبیوم الزم بنظر می رسد. پای��دار18/8مقادیر کم تانتالوم اثری ب��ر خ��واص مک��انیکی فوالده��ای زن��گ ن��زن

ش��ده ب��ا نیوبی��وم ن��دارد.درص��دی از تانت��الوم می توان��د ج��ایگزین مق��دار کمی از نیوبیوم شود بدون آنکه بر اس��تحکام و داکتیلی��تی اث��ر منفی داش��ته باش��د.این از جهاتی بهتر نیز است چرا که اکثر محصوالت نیوبیوم دارای تانتالوم می باش��ند و بایستی بخاطر داشت که تانتالوم فقط یک دوم تاثیر نیوبیوم را دارد.اگ��ر نس��بت

کمتر باشد، باید نسبت مجم��وع تانت��الوم و8:1نیوبیوم به تانتالوم در فروآلیاژ از نیوبیوم اضافه میAlni باشد.به آلیاژ مغناطیس دایم نوع 10:1نیوبیوم به کربن

2.4 و 0.7 ب��ه ت��رتیب AlcomaxIV و AlcomaxIIIش��ود و مغن��اطیس ه��ای دایم ک��ه نیوبی��وم ن��دارد، خ��واصAlcomaxدرصد نیوبیوم دارند. ه��ر دو این آلیاژه��ا از

مغناطیس��������������������������ی به��������������������������تری دارن��������������������������د. نیوبیوم معموال به چدنها اضافه نمی شود ولی معموال میزان کمی بخاطر قراضه

های حاوی نیوبیوم در ترکیب آنها وجود دارد. تاثیر مولیبدن در فوالدها :

مولیبدن خالص به رنگ سفید نقره ای بوده و نسبتا نرم ب��وده و ج��زو فل��رات ب��ا باالترین نقطه ذوب است.بیش از دو سوم مولیبدن در تولید آلیاژها اس��تفاده می

شوند. به معنای شبیه سرب گرفته شده اس��ت و درMolybdosمولیبدن از واژه یونانی

طبیعت به شکل آزاد پیدا نمی شود.ترکیبات این عنصر که در ط��بیعت دی��ده می شدند،با عناصر دیگر مثل کربن و یا س��رب ب��ه اش��تباه گرفت��ه می ش��د.در س��ال

Carl،ک��ارل ویلهلم ش��یل )1778 Wilhelm Scheeleتوانس��ت روش��ی ب��رای ) جداس��ازی مولیب��دن از گ��رافیت و س��رب و ج��دا ک��ردن آن از اکس��ید فل��ز از

( ب��ا احی��ا توس��ط ک��ربنHjelm،هلم)1782مولیب��دنیت را تع��یین نمای��د.در س��ال توانست که ناخالصی ها را از سنگ معدن جدا سازد.

مولیبدن در حیات تمام انواع ارگان ها نقش دارد.این فلز در دو گروه آنزیمی ب��ه ( دی��ده میMolybdopterins( و مولیبدوپترین ه��ا)nitrogenasesنامهای نیتروژنازها)

شده اند.

Page 18: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

18

نیتروژنازها در باکتریها وجود دارند و در مسیر ه��ای تث��بیت نی��تروژن بای��د حض��ور داشته باشند.باکتریها در داخل گیاه نیز می تواند دیده شوند.اتم مولیب��دن در ی��ک کالس��تر هس��ت ک��ه ش��امل اتم ه��ای آهن و گ��وگرد اس��ت.واژه مولیب��دوپترین ب��ا گروهی از آنزیم ها که شامل آنزیمهای حاوی تنگستن هس��تند،ب��ه اش��تباه گرفت��ه می شوند و عبارت مولیبدوپترین در واقع به اتم فلز برنمی گردد.گ��روهی را ک��ه به عنوان آنزیمهای تک اتمی مولیبدن به عنوان اتم فلز شناخته می شوند،در ی��ک

کالستر دیده نمی شوند. bcc دارد.س��اختار كريس��تالي آن C 2610 و نقط��ه ذوب 96موليبدن وزن اتمي

% موليب��دن ب��اعث مي ش��ود3بوده و در فوالد فريت زا و كاربيد زاست.حداقل كه فريت در تمام دماهاپايدار باشد.سختي پذيري را اف��زايش مي ده��د.در ح��دود

% موليبدن به فوالدهاي آلياژي اضافه مي شودتا استحكام و مق��اومت0.5-1.5%4.0 ت��ا 0.5به خزشي آنها در دماهاي باال حفظ شود.فوالدهاي زن��گ ن��زن از

موليبدن دارند. فوالدهاي زنگ نزن آس��تنيتي ب��راي مق��اومت خ��وردگي بيش��تر در محيط هاي خورنده حاوي موليبدن مناسب هستند. هم چنين ، مقاومت در براب��ر

پوسته شدن را مي كاهد. تردي تمپر را مي كاهد و تشكيل دانه ه��اي ري��زMoدر عمليات حرارتي فوالدها ،

را تسريع كرده و بر قابليت جوشكاري تاثير مطلوبي دارد. اف��زايش اس��تحكام رادر پي داش�����ته و بن�����ا ب�����ر اين ق�����ابليت چكش ك�����اري كم مي ش�����ود. موليبدن مقاومت در برابر خوردگي موضعي و حفره دار شدن را بيشتر ك��رده و با تشكيل فازهاي ثانويه در فوالدهاي فريتي،فريتي-آستنيتي و آستنيتي،اس��تحكام آنها را افزايش مي دهد. هم چنين در فوالدهاي زنگ نزن مارتنزيتي، به علت اث��رآن بر رسوب كاربيد ها ،سختي فوالد دردماهاي برگشت باال را افزايش مي دهد. موليبدن به عنوان عنصر آلياژي در فوالده��اي ميكروآلي��اژي كرب��ني، كم ك��ربن ب��ا

بكار رفت��ه و چق��رمگي و اس��تحكام را ب��اال0.25-0.05استحكام باال در محدوده مي برد.معموال همراه با افزودن موليبدن از منگنز باال وكمي نيكل ن��يز اس��تفاده مي كنن��د.ه��دف از ميكروآلي��اژي ك��ردن ف��والد ، جلوگ��يري از تش��كيل پ��رليت در ريزساختار ، كاهش اندازه نواحي پرليت و تشكيل كاربي��د ه��اي الي��ه اي ري��ز مي باشد.اگر درصد موليبدن و يا ساير عناصر آلياژي باال باش��د، ف��ريت خاص��ي بن��ام

تشكيل خواهد شد.Acicular ferriteفريت سوزني عنصر مولیبدن باعث بهبود چقرمگی در فوالدهای کربنی ساده ب��ا اس��تحکام ب��اال می ش��ود و بن��ابراین در مح��دوده دم��ایی قاب��ل اس��تفاده ،اس��تحکام و س��ختی را افزایش می دهد. در مقایسه با فوالدهای کرب��نی س��اده ،فوالده��ای مولیب��دن دار

خواس االستیک و استحکام ضربه ای بهتری دارند. استحاله در فوالده��ای مولیب��دن دار در س��رد ک��ردن ه��ای آرام رخ می ده��د و در نتیجه باعث می شود عمق سخت گردانی اف��زایش یاب��د. این اف��زایش در عم��ق سخت گردانی سبب فایق آم��دن ب��ر مش��کالت مرب��وط ب��ه اث��ر ج��رم ب��ر س��خت گردانی در مقاطع ضخیم شود.برای یکنواخ��تی توزی��ع س��ختی در مق��اطع ض��خیم

Page 19: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

19

%0.20 % مولیبدن اث��ر مش��ابه ب��ا 0.15مقدار کمی مولیبدن اضافه می شود. % نیکل دارد.1.25کروم و یا

انرژی ض��ربهC 625بعضی از فوالدها بعد از سرد کردن آرام از دمای برگشت کمتری در مقایسه با فوالدهایی دارند که بعد از برگشت ب��ا س��رعت س��رد ش��ده

نیکل–اند.این پدیده به تردی تمپر معروف است.فوالدهای منگنز، کروم و کروم % کروم به این نوع ت��ردی حس��اس هس��تند.ب��رای ک��اهش0.75با کروم بیش از

حساسیت به این نوع تردی به ت��رکیب این فوالده��ا ، مولیب��دن اض��افه می ش��ود.چنین فوالدهایی در محورها، میل لنگ ها و چرخدنده ها کاربرد دارند.

بوسیله مولیبدن به ت��اخیرC 260نرم شدن مارتنزیت در دماهای برگشت باالی سختی فوالدهای مارتنزیتی پرکربن و کربن متوسطMo %� 0.25می افتد و در

را افزایش میدهد.C 630-400در هنگام برگشت در دمای در دماهای برگشت باال ، مولیبدن وارد فاز کاربی�د می ش�ود.ب�ا ب�اال ب�ردن دم�ای

غلظت باالیی از مولیبدن در سمنتیت اورتورومبیک واردC 700برگشت دردمای تشکیلfcc ((Fe,Mo)23C6) ، کاربید Mo% 0.5می شود و در درصدهای باالتر از

خواهد شد. مولیب��دنی ک��ه ب��ه فوالده��ای کم آلی��اژی و پرآلی��اژی اض��افه می ش��ود، مق��اومت خزشی و استحکام دردماهای باال را افزایش میده�د.دو علت اص�لی را می ت�وان در این نوع رفتار فوالدهای مولیبدن دار دخیل دانست: افزایش استحکام خزشی فریت و دیگری باال بردن دمای تبلور مجدد بعد از سخت گ��ردانی. عام��ل دیگ��ری نیز می توان بدان مربوط دانست و آن اینست ک��ه س��اختار می��انی بین پ��رلیت و

مارتنزیت تمپر شده تشکیل می شود که استحکام خزشی بهتری دارد. ب��ا اینک��ه مولیب��دن بخ��ودی خ��ود اس��تحکام خزش��ی ف��والد را می افزای��د، ولی فوالده��ایی ک��ه دردماه��ای ب��اال ک��اربرد زی��ادی دارن��د، در ترکیبش��ان عالوه ب��ر مولیبدن ، وانادیم و یا کروم ن��یز دی��ده می ش��وند.فوالده��ای از این س��ری دارای

1 ��%Cr,0.5 % Mo 0.5 و یا ��%Mo,0.2% Crمی باش��ند.این فوالده��ا در س��وپر ک��ار می کنن��د، اس��تفادهC 460هیترهای بویلر و لوله هایی که در دماهای باالی

می شوند.آنچه در این کاربرده��ا نی��از اس��ت،مق��اومت در براب��ر گازه��ای ک��وره و اکسیداسیون، مقاومت خوردگی توسط گازه��ای گ��رم، اس��تحکام خزش��ی ب��اال و

بکار می رودMo %� 0.5بدون تردی تمپر می باشند.در صنایع شیمیایی فوالد با ک������������ه ق������������ابلیت جوش������������کاری ب������������االیی ن������������یز دارد. در برخی از فوالدهای تند بر ، مولیبدن می تواند ج��ایگزین تنگس��تن ش��ود.در این ج��ایگزینی، ی��ک قس��مت مولیب��دن بج��ای دو قس��مت وزنی تنگس��تن اض��افه می شود.البته شایان ذکر است که مولیبدن بطور کامل جایگزین تنگستن نمی ش��ود

می باش��ند و در فوالده��ای ب��اW%�� 6 و Mo%�� 6بلکه عموما این فوالدها دارای %�� 9 و W%�� 2مولیبدن بیشتر، Moحضور دارند.در دماه��ای ب��اال ، این فوالده��ا

سختی مشابهی با فوالدهای تند ب��ر تنگس��تن دار داش��ته ولی فوالده��ای مولیب��دن دار به دکربوریزاسیون سطحی در شرایط حرارت دهی در ک��وره ه��ای اکس��یدی

Page 20: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

20

بسیار حساسند . برای ح�ل این مش�کل ، از حم�ام ه�ای نم�ک ،ا تمس�فر کن�ترلشده کوره ها و یا پوشش های بوراکسی استفاده می کنند.

نیکل را می افزاید.افزودن–مولیبدن مقاومت خوردگی فوالدهای کروم و کروم 3 �% Mo استحکام در دماهای باال را بهبود بخشیده و مقاومت در8/18 به فوالد

برابر محل��ول ه��ای س��ولفیدی ، س��ولفاتی و اس��تات و مق��اومت خ��وردگی اس��ید استیک را اص��الح ک��رده و حف��ره دار ش��دن در طی خ��وردگی در آب دری��ا را می

خ��وردگی تماس��ی ی��ا ه��وازدگی را می8/18کاه��د.مولیب��دن موج��ود در ف��والد کاهد.این نوع خوردگی از ذرات خارجی موجود در محلول خورنده که با ف��والد در

تماس هستند، نشات می گیرد. به فوالدهای کم کربنی و مس دار نرخ خوردگی اتمسفری کاس��تهMoبا افزودن

می ش��ود. ب��ا حض��ور این عنص��ر ، گ��رافیت زایی دردماه��ای ب��اال کن��د می ش��ود. مولیبدن ، نیتریدهای بسیار مقاوم در برابر س��ایش در ف��والد تش��کیل می ده��د و

بنابراین در فوالدهای ابزار نیتریده شونده استفاده می شود. در چدنها پایدار کننده متوس��ط کاربیدهاس��ت. مولیب��دن عنص��ر بس��یار مفی��دی در افزایش استحکام و چقرمگی چدنهاس��ت.درص��د اف��زوده ش��ده ب��ه چ��دنها از این

% می باشد.در مقاطع بزرگ و متوس��ط اث��ر پای��دار کنن��دگی1.25-0.25عنصر پرلیت داشته و از اینرو یکنواختی در ساختار را در پی دارد و در عوض اس��تحکام و سختی را افزایش میده��د. در مق��اطع ن��ازک، مولیب��دن ب��اعث ارتق��ای س��اختار

بینیتی سوزنی می شود. وقتی مولیبدن بهمراه نیکل به چدن اضافه می ش��ود،س��اختار س��وزنی ش��کل در کل ضخامت تشکیل می ش��ود ولی اگ��ر عنص��ر آلی��اژی بیش��تر باش��د، م��ارتنزیت تشکیل خواهد شد.اثر مس همراه مولیبدن مشابه اثر نیکل است اما درصد مس تا حد امکان بایستی پایین باشد تا بط��ور کام��ل در محل��ول ق��رار بگ��یرد.چ��دنهای س��وزنی ش��کل اس��تحکام و س��ختی ب��االیی دارن��د و در کاربرده��ایی ک��ه نی��از ب��ه

مقاومت خستگی دارند مثل میل لنگ استفاده می شوند. سختی پذیری چدن مولیبدن تا حد زیادی در حضور مولیبدن در ت��رکیب آن بهب��ود می یابد و می تواند اثر مبردی نیز داشته باشد.مولیبدن کاربیدزا ب��وده و در کن��ار

P و Cr,Vکروم و وانادیم جدایش می یابد و در یوتکتی��ک فس��فید ق��رار می گ��یرد.در چدنهای سوزنی مفید و دلخواه نمی باشند.

در پیستونهایMo %� 0.50 و Si %2.25%� ،� 3.35چدنهای با درصد کربن کل موتور ماشین بکار می رود.چدنهای مولیبدن دار در قالبه��ای ف��ورج اس��تفاده می

شوند که بایستی استحکام گرم و مقاومت سایشی خوب داشته باشند. تاثیر نیتروژن در فوالدها :

نیتروژن عنصر شیمیایی بی بو،بی رنگ و بی م��زه اس��ت ک��ه بیش��تر در ش��رایط درصد از اتمس��فر زمین را ب��ه خ��ود اختص��اص داده78استاندارد بکار می رود و

genes به معنای قلی��ای خن��ثی و nitrumاست.نیتروژن در التین از ترکیب دو کلمه به معنای سازنده بدست آمده است.

Page 21: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

21

Daniel توسط دانیل رادرفورد )1772نیتروژن در سال Ratherfordکشف ش��د ) که وی آن را به نام هوای تثبیت شده ویا مضر نامید.همزم��ان ب��ا آن ن��یز توس��ط دانشمندانی چون کارل ویلهلم شیل ،هنری کاون��دیش و ج��وزف پیرس��تلی م��ورد

( از واژه یون��انی ب��هazoteبررسی ق��رار گ��رفت ک��ه این آخ��ری آن را بن��ام ازت ) معنای مرده نام گذاری کرد.حیوانات در آن می میرند و ج��ز اص��لی هواس��ت ک��ه

حیوانات در آن خفه می شوند و شعله در آن خاموش می شود. ترکیبات نیتروژن از دوران میانی شناخته شده بودند.کیمیاگران اس��ید نیتری��ک را

aquaب��ه ن��ام fortisآب ق��وی( می ش��ناختند.مخل��وط اس��یدهای نیتری��ک و اس��ید( aquaهیدروکلریک در آن زمان regiaآب سلطنتی( نامیده می شد چ��را ک��ه می(

توانست طال)سلطان فلزات( را در خودش حل نماید. نیتروژن قسمت اصلی آمینواسیدها و اسیدهای نوکلئیک می باشد که اینها نیز ب��ه نوبه خود پایه و اساس حیات هستند.نیتروژن ملکولی را نمی ت��وان در گیاه��ان و حیوان��ات ی��افت و ب��رای اینک��ه نی��تروژن بتوان��د وارد س��اختمان این جان��داران

( ب�رFixationشود،الزم است که به ترکیبات دیگ��ر تب��دیل ش�ود و فرآین��د تث�بیت ) روی آن صورت گیرد.رسوبات معم��وال دارای مق��ادیر قاب��ل ت��وجهی از نی��ترات و آمونیوم هستند که هر دو از تثبیت نیتروژن توسط برخورد ن�ور و ی�ا س�ایر پدی��ده

های الکتریکی اتمسفری با آن تشکیل شده اند. باکتری خاصی )به عنوان مثال تریفولیوم ریوزوبیوم( آنزیم های نیتروژنازی دارند که می توانند نیتروژن اتمسفری را به صورتی )یون آمونیوم( تثبیت کند که برای اندام های ب�االیی مفی��د باش��د.الزم�ه این فرآین�د این اس��ت ک�ه ان�رژی زی�اد وبی اکسیژنی فراهم شود.این چنین باکتریهایی ممکن است که در خاک به شکل آزاد باشند)مثل آزوباکتر(ولی یک رابطه همزیس��تی ب��ا برآم��دگی ه��ای ریش��ه گیاه��ان

داشته باشند. بخشی از رابطه همزیستی که در باال بدان اشاره ش��د،این اس��ت ک��ه گی��اه ی��ون آمونیوم را به اکسیدهای نیتروژن و اسیدهای آمونیم تبدیل می کند تا پروتئین ه��ا و سایر ملکول های مفید بیولوژیکی مثل آلکالوئی��د تش��کیل ش��وند.در ع��وض این فرآیند که باکتریها در اختیار گیاه قرار می دهند،گیاه نیز به این باکتریها شکر می

دهد. برخی از گیاهان می توانند که نیتروژن را مس��تقیم ب��ه ح��الت نیتری��د از خ��اک ی��ا رسوبات طبیعی اطراف ریشه جذب نماید.این نوع نیترات ها که جذب گی��اه می شوند،با کمک آنزیم ردوکتاز نیترات به نیتریت تبدیل شده و سپس بوسیله آن��زیم

دیگری به نام ردوکتاز نیتریت به آمونیاک تبدیل می شود. در حیوانات نیز نیتروژن را می توان جز اصلی حیات آنها به شمار آورد.حیوان��ات از آمینواسیدهای حاوی نیتروژن حاصل از منابع گیاهی برای تولی��د پروت��ئین ه��ا و اسیدهای نوکلئویک استفاده می کنند.حشراتی که از گیاهان تغذی��ه می کنن��د،ن��یز در جیره غذای شان به نی��تروژن وابس��ته هس��تند،ک��ه مق��دار نی��تروژن موج��ود در

کودهای بکار رفته برای گیاهان بر نرخ زاد و میر حشرات بسیار موثر است.

Page 22: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

22

نیتراتهای محلول عامل محدود کننده رشد برخی از باکتری ها در آبهای اقی��انوس هستند.در نقاط مختلف دنیا برای اف��زایش ب��ازده و به��ره زمینه��ای کش��اورزی از کودهای نیتروژن دار مصنوعی استفاده می کنند که در نتیجه این کودها از طریق رودخانه ها وارد سیستم اقیانوس می شوند.این فرآیند س��ب انباش��تگی خ��وراک آب شده و در نتیجه تعداد باکتریهای بر پای��ه نی��تروژن اف��زایش یافت��ه و در نتیج��ه سبب کاهش اکسیژن آب خواهد شد که این امر به منزله م��رگ جان��داران دیگ��ر

آبی است. بسیاری از ماهی های آب های شور مقادیر زیادی اکسید ت��ری متی��ل آمین تولی��د می کنند تا بتوانند در مقابل اثرات باالی اسمزی ک��ه از محی��ط ب��ر آنه��ا وارد می شود،مقاومت نمایند.در واقع تبدیل این ترکیب به دی متیل آمین است که ب��اعث

می شود که بوی ماهی کهنه با ماهی تازه متفاوت باشد. در كوره هاي بسمر ، نيتروژن بهمراه هواي فشرده از زير ب��ه م��ذاب دمي��ده مي شود.و يا در كوره هاي الكتريكي ب��ا ق��وس پالس��ما ب��ه ني��تروژن اتمي تب��ديل مي شود.محققان هنوز بر سر ميزان انحالل نيتروژن در ذوب به توافق نرسيدند.ولي آنچه كه مشخص اس��ت در هنگ��ام انجم��اد ، ق��ابليت انحالل ني��تروژن كاس��ته مي

بصورت بين نشين در فريت حل مي شود.مقاديرC 727شود.نيتروژن در دماي اضافي تش��كيل نيتري��د آهن و س��اير ذرات نيتري��دي كمپلكس را مي ده��د.بع��د از

رسوب مي كند وچونFe4Nاستحاله آستنيت به فريت،ذرات نيتريد آهن بصورت در دماي باال رس�وب مي كنن�د، امك��ان آگلومراس�يون و درش��ت ش�دن رس��وبات وجود دارد. اين ذرات ت��اثير خاص��ي در اف��زايش اس��تحكام ندارن��د.م��يزان انحالل نيتروژن بستگي به درصد عناصر آلياژي ديگر دارد.عناصري چون ك��ربن،س��يليس و اكسيژن انحالل نيتروژن را كاسته در صورتيكه كروم ،منگنز ،وان��اديم،زي�ركن و

تيتانيوم اين مقدار را افزايش مي دهند. نيتروژن آستنيت زاي بسيار قوي است و خواص مك��انيكي را اف��زايش مي ده��د. نيتروژن باالخص همراه موليبدن مقاومت ب��ه خ��وردگي موض��عي را اف��زايش مي دهد. در فوالدهاي زنگ نزن فريتي شديدا چق��رمگي و مق��اومت خ��وردگي را مي

آستنيتي ، نيتروژن هر دوي سختي و استحكام را–كاهد و در فوالدهاي مارتنزيتي زياد كرده و متعاقب آن انرژي ضربه را مي كاهد.

نيتروژن به علت كاهش چقرمگي ، هنگام رسوب رسوبات نيتريدي مضر ب��وده و عامل پيرتردي و تردي آبي است. هم چ��نين احتم��ال خ��وردگي ت��وام ب��ا تنش بيندان������ه اي در فوالده������اي س������اده و كم آلي������اژي را تق������ويت مي كن������د. نیتروژن در آهن قابلیت نفوذ داشته و نرخ دیفوزی��ون آن در آهن از ک��ربن بیش��تر

نی��تروژن درآهن ، در دم��ای ب��االتر از0.01ولی از هیدروژن کمتراست.در درصد 300 Cفاز ثانویه ای تشکیل نمی شود ولی در دم��ای کم��تر از آن ، نیتری��د آهن

تش��کیل خواه��د ش��د و چ��ون در دم��ای کم تش��کیل ش��ده اس��ت ، رس��وبات ری��زکوهئرنت تشکیل می شود که علت اصلی پیری و تردی است.

Page 23: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

23

فوالدهایی که در قطعات نیتریدی استفاده می شوند، دارای عناصر پای��دار کنن��ده نیترید هستند.کروم وآلومینوم از جمله عناصری هستند که نیترید آنه��ا ب��ا رس��وب

در الیه سطحی ، سختی الزم را فراهم می آورند. می باشد.Al, 1.5 % Cr% 1فوالد متداول ، سری های نیتروآلوی با

در صورتی که عملیات حرارتی در ش��رایط اکس��ید کنن��ده انج��ام گ��یرد، نی��تروژن فوالد دست نخورده باقی می ماند چرا که الیه اکسید سطحی از تب��ادل نی��تروژنبین قطعه و محیط جلوگیری می کند.وق��تی فوالده��ای پرک��روم در دماه��ای ب��اال)

1000 C،در محیط نیتروژن دار حرارت داده می شوند،سریعا گاز جذب میکنند ) و در واقع گاز نی��تروژن ج��ذب میکنن��ددر این م��ورد، اگ��ر چ��ه س��طح اکس��یدی در سطح فوالد وجود دارد، ولی نیتروژن حتی با نرخ کم نیز جذب فوالد می ش��ود و باعث نازک شدن الیه اکسیدی خواهد شد.این اثر در حضور منگنز در درص��دهای

% تشدید می شود. 3-4 % ، اصالح خواص ف��والد را در17افزودن نیتروژن به فوالدهای پرکروم با کروم

را می توان از آن گرفت. در درص��دهایIb.ft 80پی دارد بطوریکه انرژی ضربه اثر بهبود کنندگی نیتروژن آنقدرCr %� 20کروم باال تر از این مقدار باالخص در

بعدCr %� 17کاهش می یابد که قابل چشم پوشی است.فوالدهای کم کربن با از سرد کردن سریع در هوا از دمای باال س��ختی پ��ذیری کمی از خ��ود نش��ان می دهند و هم چنین داکتیلیتی شان کم می شود.بنابر این باید بع��د از ک��ار گ��رم ، در

برگش��ت داده ش��وند.اف��زودن نی��تروژن س��بب اف��زایشC 800-700مح��دوده داکتیلیتی و سختی پ��ذیری ش��ده و در نتیج��ه ل��زوم برگش��ت بع��د از ک��ار گ��رم راح����������������������������������������������ذف می کن����������������������������������������������د.

کاری متداول است.و طبیعتاCr % 27 و Cr % 20افزودن نیتروژن به فوالدهای ساختار کامال فریتی داشته و دربرابر رشد دانه در هنگام حرارت دهی تا دماه��ای ب��اال مق��اومت از خ��ود نش��ان می دهن��د.اض��افه ک��ردن نی��تروژن ب��ه ت��رکیب این فوالدها ، مقدار کمی آستنیت و فاز ثانویه در ریز ساختار بوج��ود می آورد ک��ه در برابر حرارت دادن ، بدون هیچگونه خطر رشد دانه استفاده کرد و هم چنین ک��ار گرم آنها آسان می شود.معموال درصد نیتروژن افزوده شده در ح�دود ی�ک ص�دم درصد کروم است چرا که تقریبا بیشترین درصد نی��تروژنی اس��ت ک��ه در محل��ول جامد می تواند حضور داشته باشد.بالتبع درصد قابل حل نیتروژن در مذاب فوالد بیشتر بوده و مقدار اضافی آن در هنگام انجم��اد ی��ا از ذوب خ��ارج می ش��ود وی��ا

مقداری محدود نیز در محلول جامد گیر می افتند. نیتروژن می تواند به عنوان جایگزین مقدار کمی از نیکل در فوالدهای زنگ ن��زن

براب��ر اث��ر30 تا20آستنیتی بکاررود. تاثیر نیتروژن بر پایداری آستنیت در ح��دود بس��یار کم می باش��د فل��ذا8/18نیکل اس��ت. ق��ابلیت انحالل نی��تروژن در ف��والد

به ترکیب فوالد را محدود می کند.این مشکلN % 0.08-0.06افزودن بیش از %0.20-0.15با افزودن درصدی منگنز برطرف می ش��ود.ف��والد کم ک��ربن ب��ا

N,8% Mn, 6% Ni,20 % Cr از لحاظ8/18 هم رده و شاید بهتر از فوالد آستنیی

Page 24: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

24

مقاومت خوردگی و قابلیت جوشکاری باشد ولی بسیار گران بوده و کار گرم آنمشکل است.

وج��ود دارد.اگ��ر چ��ه درص��دppm 100-30معموال نیتروژن در چ��دنها ب��ه ان��دازه نیتروژن می تواند از این هم فراتر رود ولی به ان��دازه ای نیس��ت ک��ه آرام ب��ودن قطعه را به خطر اندازد.نیتروژن بمقدار کمی در محلول جامد می توان��د حض��ور

داشته باشد و یا اینکه با عناصر دیگر بصورت ترکیب در آید. نیتروژن در چدن مالیبل تاحدکمی فرآیند آنیل راکند می سازد.نیتروژن موجود در ت��رکیب چ��دن ب��ا حض��ور تیت��انیوم و آلومین��وم و ب��ا تش��کیل نیتری��د خن��ثی می شود.چدنهای پرکروم به رشد دانه بسیار حساس هستند ول��ذا نی��تروژن اغلب ب��ه این چدن ها اضافه می شود تا اندازه دانه بعد از ریخت��ه گ��ری را بکاه��د.اف��زودن

نیتروژن به ذوب بوسیله فروکروم های حاوی نیتروژن انجام می گیرد. چدنهایی که برای کاربردهای نیتریدی استفاده می شوند، اغلب حاوی آلومینوم و کروم بوده و یک الیه با سختی سطحی بسیار باال و نیترید های پایدار تشکیل می

شود تاثیر تیتانیوم در فوالدها :

تیتانیوم عنصر شیمیایی است که ک��ه س��بک ،محکم ودرخش��ان ب��وده و مق��اومت خودرگی باالیی دارد.از ط��رفی این عنص��ر نس��بت اس��تحکام ب��ه وزن ب��االیی ن��یز

دارد. ( توس��ط ی��ک زمین ش��ناسCornwalتیتانیوم برای اولین بار در روستای ک��ارنول)

Williamغیر حرفه ای به نام ویلیام گرگور) Gregor کشف ش��د.1791( در سال وی اظهار داشت که عنصری ناشناخته و جدید در ایلمنیت وج��ود دارد.ایش��ان در

( جری��ان داش��ت،عنص��ری را دی��د ک��هManaccanماسه سیاه که از نزدیک منکان ) توسط مغناطیس جذب می شد.آن��الیز این ماس��ه دو ن��وع اکس��ید فل��ز را نش��ان داد:اکسید آهن و دیگری ماده ای بود که نتوانست آن را شناسایی کرد.گرگور در گزارش خ�ود آورد ک�ه م�اده جدی�د خصوص�یاتی دارد ک�ه ب�ا م��واد ش��ناخته ش��ده مطابقت ندارد و این گزارش را به انجمن سلطنتی زمین شناسی ک��ارنول و ن��یز

Crell’sمجل��ه علمی آلم��انی ب��ه ن��ام Annalenارس��ال نم��ود.البت��ه اگ��ر وی می ( میMenachiteتوانست ک��ه این فل��ز را ج��دا نمای��د،ش��اید اس��م آن را من��اکیت )

نامید. ( ماده مشابهی را تولیدFranz Joseph Mullerدر همان زمان،فرانس جوزف مولر)

میالدی ،ش��یمی دان1795ک��رد ولی نتوانس��ت آن را شناس��ایی نمای��د.درس��ال ( اکسید آن راMartin Heinrich Klaprothآلمانی به نام مارتین هنریش کالپروت)

در سنگ معدنی تورمالین قرمز بدست آورد.ایشان عنصر جدیدی در آن یافت که( نامید.Titansبراساس مکتب خداشناسی یونانی ،آن را تیتان )

فرآیندهایی که برای استخراج تیتانیوم از سنگ معدن ه��ای مختل��ف اس��تفاده می شوند،معموال روش های آزمایشگاهی و هزینه بر هستند واز طرفی نمی توان در حالت معمولی با حرارت دادن در حضور کربن ،آنرا احیاء نم��ود،زی��را ک��ه کاربی��د

Page 25: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

25

%( ب��رای اولین ب��ار توس��ط99.99تیتانیوم تشکیل شود.تیت��انیوم فل��زی خ�الص )Matthewماتئو هانتر) A.Haunter از طریق حرارت دادن )TiCl4همراه ب��ا س��دیم

در فرآیند هانتر تولی��د ش��د.این ن��وعC 800-700در یک مخزن فوالدی در دمای تیتانیوم فلزی که با فرآیند هانتر تولید شده است،ب��یرون از آزمایش��گاه ک�اربردی

William،ویلیان ژوستین ک��رول)1946نداشت،اما در سال Justin Krollاثب��ات ) کرد که تیتانیوم فلزی را بوسیله احیاء ت��ترا کلری��د تیت��انیوم ب��ه هم��راه من��یزیم از طری��ق فرآین��د ک��رول ب��ه ص��ورت تج��ارتی می ت��وان تولی��د ک��رد.عل��یرغم اینک��ه تحقیقات زیادی در مورد کاهش هزینه ها و افزایش راندمان در این سالها انج��ام شده ان��د،ام��ا هن��وز هم فرآین��د ک��رول یکی از روش ه��ای تج��ارتی مهم در تولی��د

تیتانیوم می باشد. با توجه به اینکه تیتانیوم سازگاری زیادی با محیط زیست و بدن دارد،ب��ه عب��ارتی غ��یر س��می ب��وده وتوس��ط ب��دن پس زده نمی ش��ود،از ای��نرو در بس��یاری از کاربردهای پزشکی هم چون ابزارهای جراحی و ایمپالنت ها اس��تفاده پی��دا ک��رده

است. تیتانیوم دارای ویژگی منحصر به فردی است که می تواند به راحتی در بدن قرار

س��ال در30گیرد و لذا در ایمپالنت های دن��دان اس��تفاده می ش��ود و ت��ا بیش از ب��دن ب��اقی می مان��د.این وی��ژگی در ایمپالنت ه��ای اورتوپ��دی بک��ار گرفت��ه می شود.مدول االستیسیته پایین تیتانیوم سبب می شود که هم خوانی بس��یار ب��االیی

استخوان داشته باشد و ازاینرو هنگ��امی ک��ه ن��یرویی ب��ر اس��تخوان واردMOEبا می ش��ود،بط��ور یکن��واخت و همگن ب��ر ه��ردوی آنه��ا وارد می ش��ود.بن��ابراین از

تخریب و آسیب دیدن استخوان جلوگیری می کند. اس���ت.عل���يرغم س���اختارC 1668 و نقط���ه ذوب آن 48وزن اتمي تيت���انيوم

آن در تركيب فوالد فريت زا و كاربيد زاي قوي اس��ت و در ح��دودhcpكريستالي % از تشكيل فاز آس��تنيت بط�ور كام�ل جلوگ�يري مي كن�د . آهن وتيت�انيوم در3

زمينه تشكيل فاز بين فلزي ت��ردي ميدهن��د. بررس��ي ه��ا روي نم��ودار ف��ازي آهن وج��ودFe2Ti و FeTi2،Fe3Tiوتيتانيوم نشان مي دهند كه در ساختار سه ت��ركيب

تشكيل خواهد شد.Fe2Ti% فراتر رود 3دارند. اگر درصد تيتانيوم از به خاطر تمايل زياد تيتانيوم به تركيب ب��ا اكس��يژن، درص��د زي��ادي از تيت��انيوم در

تش��كيل مي ش��ود.TiO2فوالد مذاب با اكسيژن تركيب ش��ده و اكس��يد تيت��انيوم ( اكس��يد تيت��انيوم در زمين��ه0.01مگر اينكه درصد اكسيژن بس��اير كم باش��د. )%

بطور ريز توزيع مي شود. توزيع يكن��واخت و ري��ز اين اكس��يدها در ذوب ، جوان��ه زني در حين انجم��اد را تس��ريع ك��رده و اص��الح ان��دازه دان��ه ه��ا را در پي خواه��د

داشت. توزيع تيتانيومي كه اكسيد نشده است،بستگي به ميزان نيتروژن و كربن ف��والد و عناص��ر نيتري��د س��از ق��وي در ف��والد در س��يكل ح��رارتي دارد. نيتري��د تيت��انيوم و

نش��ان دادهMx(C,N)y ي��ا TiC-TiNكاربيدها متقابال در هم ح��ل مي ش��وند. فل��ذا مي شوند.

Page 26: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

26

در فوالدهاي زنگ ن��زن آس��تنيتي،ب��راي اف��زايش مق�اومت خ�وردگي بين دان��ه اي اضافه مي شود.ولي خواص مكانيكي در دماهاي باال را نيز افزايش مي ده��د. در فوالدهاي فري��تي ، تيت��انيوم ب��ا ك��اهش درص��د بين نش��يني ه��ا در محل��ول جام��د، چقرمگي و مقاومت خوردگي را بهبود مي بخشد. در فوالدهاي مارتنزيتي سختي مارتنزيت را مي كاهد و مقاومت تمپر را مي افزايد.در فوالدهاي رسوب س��ختي ش��ونده، ب��راي تش��كيل تركيب��ات بين فل��زي جهت اف��زودن مق��دار اس��تحكام از تيتانيوم استفاده مي شود.فوالدهاي آلياژي همراه ب��ا مق��دار كمي تيت��انيوم تولي��د مي شود.با افزودن درصدي از تيتانيوم همراه با عناصر آلي��اژي ديگ��ر مث��ل مس، نيكل و موليبدن ، سري جديدي بنام فوالدهاي ميكرو آلياژي توليد مي شوند.اگ��ر تيتانيوم در فوالد آستنيته شده بصورت محل��ول در آي��د، س��ختي پ��ذيري را ت��ا ح��د كمي اف��زايش مي ده��د ولي اگ��ر مق��داري از ك��ربن ف��والد بش��كل ذرات كاربي��د

تيتانيوم حل نشده باقي بمانند ، سختي پذيري کم می شود. در درصدهاي كم اكسيژن ، تيت��انيوم بص��ورت نيتري��د تيت��انيوم ديس��كي ش��كل ب��ا

، كاربي��دAr3و Ar1 تش��كيل خواه��د ش��د.در حين اس��تحاله در A 200ض��خامت تيتانيوم تشكيل مي شود. در هنگام حرارت دهي دوباره، ذرات كاربيدي راحت تر از ذرات نيتريدي حل مي شوند. وجود ذرات نيتيري��دي در ريزس��اختار ، عالوه ب��ر اف��زايش اس��تحكام ف��والد، مق��اومت دان��ه ه��ا در براب��ر اف��زايش ان��دازه دان��ه در

بسيار مفيد است.HAZدماهاي باال را زياد تر مي كند كه اين خاصيت در منطقه هم چنين تيتانيوم تمايل به جدايش و تجمع دارد و باعث تشكيل س��اختار الي��ه اي

Banding.مي شود در فوالد های پر ک��ربن ب��ا درص��د ب��االی تیت��انیوم ، ب��ا ت��رکیب تیت��انیوم و ک��ربن و نیتروژن موجود ، کربونیترید/ سیانونیترید تشکیل می ش��ود.این آخاله��ای ناپای��دار نامطلوب بوده و بر ماشینکاری اثر منفی دارند و به عن�وان مح��ل ه��ای اف��زایش

دهنده تنش عمل می کنند. بهترین سطح شمش ریختگی ، وقتی بدست می آید که از فوالدهای جوشان ک��ه تحت عملیات با تیتانیوم قرار گرفته باشند، استفاده شود ک��ه ج��دایش و حف��رات

زیر سطحی را حذف می کند. اکسید زدایی فوالدهای آرام با تیتانیوم باعث تمیز شدن فوالد می شود که در آن محصوالت ناشی از اکسیژن زدایی قبلی نظیر سیلیکاتهای منگنز و آهن با فرآیند سرباره سازی ح��ل می ش��وند.در این ح��ال، آخاله�ا آگل��ومره ش��ده و براح�تی از ذوب خارج می شوند.میزان تیتانیوم اضافه شده به ذوب بایس��تی ب��دقت کن��ترل شود ودر تولید فوالدهای بسیار تمیز که خواص مکانیکی عالی مورد نظ��ر اس��ت، تیتانیوم به عنوان اکسیژن زدا در نظ�ر گرفت�ه نمی ش�ود و اگ�ر تیت�انیوم بمق�دارنادرست اضافه شود ، خطر تشکیل آخالهای کربرونیترید/سیانونیترید وجود دارد. اکسیژن زدایی با تیتانیوم فوالدهای آرام، جدایش سرشمش را کاسته و از ای��نرو راندمان آن را افزایش می دهد.مثالی از این مورد می توان به تولید ف��والد ری��لبا کوره بازی و افزودن تیتان یوم به آن اشاره کرد.ترکیب استاندارد این ف����والد

Page 27: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

27

0.04 �%max P,0.10-0.30 % Si,0.60-0.90 % Mn,0.60-0.75 % Cاست.در ح��دود 0.1 �% Tiبه بوته اضافه می شود)یا آنقدر اضافه شود که میزان نهایی تیتانیوم % فراتر نرود.(در اینصورت جدایش حذف شده و عمر ک��اری ریله��ای0.005از

نهایی را بیشتر می کند.هم چنین اکسیژن زدایی با تیت��انیوم ، مق��اومت در براب��رتردی پیرکرنشی را افزایش می دهد.

اگر درصد تیتانیوم در فوالد مناسب باشد، با گ��وگرد ت��رکیب می ش��ود) در غی��اب اکسیژن و نیتروژن( و از تشکیل س��ولفید آهن و س��رخ ش��کنندگی جلوگ��یری می

قابلیت فورج دارد.Ti % 0.26 و بدون منگنز و S % 0.15کند.فوالدی با ب��ه ازای ه��ر تن ف��والد ب��ا گ��وگرد ب��اال ، و ب��ه دنب��ال آن توزی��عIbs 3-2اف��زودن

یکنواخت سولفید ، خوش تراش بودن فوالدهای فورج ش��ده را ب��ه دنب��ال خواه�د داشت.دراینگونه موارد ، تیتانیوم به آلومینوم ت��رجیح داده میش��ود زی��را آخاله��ای آلومینیایی ساینده که بر ماشینکاری اثر منفی دارند، را حذف می کند.هر چند که برای جلوگیری از تشکیل کربونیترید/ سیانونیترید ، باید مقادیر بسیار کمی ازآن،

به ترکیب فوالدهای کربنی ساده اضافه می شوند. تیتانیوم همراه با آلومینوم برای کنترل اندازه دان��ه آس��تنیت بک��ار می رود.در این میان، تاثیر آلومین��وم ب��ر کن��ترل ان��دازه دان��ه بیش��تر ب��وده ولی اگ�ر بمق��دار الزم اضافه شود، ترک برداری سطوح داخلی افزایش می دهد.اعتقاد ب��ر اینس��ت ک��ه آلومینوم با نیتروژن ترکیب شده و فیلم یوتکتی��ک مانن��دی از نیتری��د آلومین��وم در مرزدانه های اولیه آستنیت می س��ازد ک�ه ب�اعث افت اس�تحکام و داکتیلت�یی می شود.در صورتی که فروتیتانیوم هم��راه ب��ا آلومین��وم اف��زوده ش��ود ، تیت��انیوم ب��ه عن��وان عنص��ر ت��رجیحی ب��رای تش��کیل نیتری��د عم��ل ک��رده و از تش��کیل نیتری��د آلومینوم ترد جلوگیری می کند.این روش در ک��اهش احتم��ال ت��رک در فوالده��ای کربنی متوسط با کنترل اندازه دان��ه بس��یار م��وثر ب��وده و وج��ود تیت��انیوم م��یزان

آلومینوم مورد نیازرا برای کنترل اندازه دانه می کاهد. در فوالدهایی که با آلومین��وم آرام ش��ده ان��د، ش��مش ه��ایی ک��ه در مراح��ل آخ��ر ریخته گری می شوند، بزرگ شدن ان��دازه دان��ه را خ��واهیم داش��ت.ک��ه ب��ه علت کاهش اثر کنترل کنندگی آلومینوم ب��ر روی ان��دازه دان��ه اس��ت ک��ه احتم��ال دارد ناش��ی از نگهداش��تن ط��والنی ذوب در بوت��ه و واکنش م��ذاب-س��رباره باش��د.در

%�� 0.035اینصورت تقریبا Ti،به ذوبهای آخری که از ش��مش ریخت��ه می ش��ود اض���������افه میش���������ود ت���������ا اص���������الح دان���������ه حف���������ظ ش���������ود. درصد پرلیت در فوالدهای کربنی س�اده در حض�ور تیت�انیوم و ب�ه تب�ع آن تش�کیل کاربیدهای آن کاهش می یابدهم چنین گسترش کریستالهای درش��ت دن��دریتی را محدود کرده و اندازه دانه را به احتمال قوی با تشکیل جوانه های کاربید تیتانیوم

اصالح می سازد.%�� 0.3-0.2ب��ا اف��زودن Tiب��ه فوالده��ای کرب��نی س��اده و عملی��ات انحاللی در

دماهای باال که باعث ماندن مقداری تیتانیوم در محلول جام��د می ش��ود، س��ختی پذیری زیاد می شود. سخت گردانی در تمپر را نیز تسهیل می کن��د.در ص��ورتیکه

Page 28: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

28

عملیات انحاللی داشته باش��دو ی��ا اینک��ه نس��بتC 1000فوالد دردمای کمتر از باشد، سختی پذیری کاهش خواهد یافت.4تیتانیوم به کربن بزرگتر یا مساوی

تیتانیومی که در فوالدهای ابزار است، دانه را اصالح کرده و عمق س��ختی را میکاهد و از اینرو احتمال ترک برداری را کم خواهد کرد.

با افزودن تیتانیوم کم میCr %6-4تمایل به سخت گردانی در هوا در فوالدهای فراتر نرود، اس��تحکام کشش�ی دردماه�ای ب�اال5.5 از C به Tiشود و اگر نسبت بهبود خواهد یافت.

فوالدهای کم کربن مولیبدنی که با تیت��انیوم اکس��یژن زدایی و اص��الح دان��ه ش��ده است، در مقایسه با فوالدهای آرام ش��ده ب��ا آلومین��وم ، براح��تی در دماه��ای ب��اال

براب��ر درص��د ک��ربن باش��د،2.8گرافیته نمی شوند و در صورتیکه درصد تیتانیوم هیچ گرافیت زایی در ریزساختار دیده نمی شود. این فوالدها خ��واص مک��انیکی و

استحکام خوبی در دماهای باال دارند. عملیات ح�رارتی ش�دند وC 800-450 بعد از اینکه در محدوده 18/8فوالدهای

یا بعد از جوشکاری، وقتی در محیط خورنده قرار گیرن��د، ب��ا مکانیس��م خ��وردگی-450 خورده می شوند.وقتی این فوالدها در دمای Weld decayبین دانه ای و یا

800 Cعملیات حرارتی شوند، کاربید کروم از محلول جامد رسوب ک��رده و در نتیجه مناطق مجاور مرزدانه از کروم خ�الی می ش�ود.این منطق�ه کم ک�روم ب��ه

خوردگی بسیار حساس است . این حساسیت می تواند ناشی از کاهش درصد کروم باشد یا اینکه اثر گالوانیکی حاصل از تماس محلول جام�د غ�نی از ک�روم ب�ا محل�ول جام�د کم ک�روم عام�ل

حساسیت باشد. یکی از راه حلهای برطرف کردن مشکل خ��وردگی بین دان��ه ای در این فوالده��ا، افزودن تیتانیوم به ترکیب این فوالداست.درص��د تیت��انیوم بای��د بق��دری باش��د ک��ه کاربید تیتانیوم بجای کاربید ک��روم در حین رس��وب س��ازی تش��کیل ش��ود.فل��ذا از

تخلیه کروم در مرزدانه ها جلوگیری کرده و خوردگی بین دانه ای رخ نمی دهد. که با تیتانیوم پایدار شده است، بدون هیچ خطر و ترس��ی18/8جوشکاری فوالد

از خوردگی بین دانه ای می تواند انج��ام ش��ود ولی ب��رای جوش��کاری بایس��تی از میلگردهای پایدار شده استفاده ش��ود.خ��اطر نش��ان می ش��ود این میلگرده��ابهتر است با نیوبیوم پای��دار ش��وند زی��را میلگرده��ای پای��دار ش��ده ب��ا تیت��انیوم بای��د در

اتمسفر محافظ جوشکاری شوند تا از افت اکسیداسیون جلوگیری شود. براب��ر درص��د ک��ربن5حداقل تیتانیوم الزم برای اطمینان از پای��دار ش��دن ف��والد

فوالد است. جایگزین مناسب تیتانیوم ، نیوبیم است ولی چون وزن اتمی نی��وبیم برابر درصد تیتانیوم2دو برابر تیتانیوم است فلذا در مقایسه با تیتانیوم در حدود

برابر درصد کربن(10اضافه می شود) حضور تیتانیوم در ترکیب فوالدهای زنگ نزن آستنیتی اندازه دانه بع��د از ریختگی را کاسته و باعث تشکیل فریت دلتا خواه��د ش��د.تیت��انیوم اس��تحکام خزش��ی این فوالدها را افزوده ولی ت��اثیر کمی ب��ر اس��تحکام آنه��ا در دم��ای ات��اق دارد.ب��ا این

Page 29: h-daneshmand.irh-daneshmand.ir/.../2014/05/عملیات-حرارتی-2.docx · Web viewمعمولا مقاطع سنگین قبل از سرد کردن در هوای آرام تا دمای

29

وجود برای رسیدن به استحکام در دمای باال، میزان نیکل را باید افزود تا درص��دفریت دلتا در ریزساختار کاهش یابد و در نهایت حذف گردد.

تیت��انیوم هم��راه ب��ا آلومین��وم در تولی��د فوالده��ای زن��گ ن��زن فری��تی ،آس��تنیتی، پرنیکل،پرمنگنز رسوب سختی شونده و آلیاژهای مق��اوم ب��ه ح��رارت پای��ه نیکلی

آهن را از– بکار می رود.اگر آلی��اژ تیت��انیوم Nimonicرسوب سختی شونده بنام دمای انحاللی باال کوئنچ کنیم ، درصد کمی از تیتانیوم در محلول جامد ب��اقی می ماند . بنابراین باید آلیاژ را تا دمای نسبتا باال ح��رارت داده و در آن نگهداش��ته ت��ا تیتانیوم وارد محلول جامد شود تا بتواند رسوبات ترکیب آهن – تیتانیوم ب��ا توزی��ع ریز تشکیل ده��د.در فوالده��ای آلی��اژی ، ت��وازن پیچی��ده ای بین درص��د تیت��انیوم و

مقدار اجزای موجود برای حصول به شرایط مطلوب رسوب الزم است. تیتانیوم تا حدی در چدن ها وج��ود دارد و اغلب بص��ورت آخاله�ای س��وزنی ش��کل

سفید – صورتی رنگ از کاربید ها یا نیتریده ای یا هر دوی آنها می باشد. افزودن تیتانیوم به چدن درصد گرافیت فوق تبری��دی ری��ز رادر س��اختار اف��زایش می دهد.که شاید علت اصلی آن ترکیب تیتانیوم ب�ا گ�وگرد باش��د.بیش�ترین ت�اثیر اصالح گرافیت از طریق ایجاد حباب دی اکسید کربن و ی��ا آرگ��ون در ذوب ب��رای حذف هیدروژن می باشد. این عملیات آرام بودن و یکنواخت بودن چدن را بهبود می بخشد.وجود گرافیت فوق تبریدی حضور ف��ریت را تق��ویت ک��رده ک��ه ف��ریت تاثیر منفی بر خواص مکانیکی دارد علی هذا ادعا شده است که افزودن تیتانیوم

استحکام چدن را بهتر می کند. چدنهای با گرافیت اصالح شده ساختار چگالتری دارند که به محدود ک��ردن رش��د دانه کمک می کند.و مقاومت خوردگی در محل��ول ه��ای اس��یدی را اف��زایش می دهد. بمنظور کمینه کردن رشد دانه ، گاها تیتانیوم به چ�دنهای پرس��یلیس مق�اوم

به حرارت افزوده می شود. اندازه دانه کاربی��د یوتکتوئی��د چ��دنهای پرک��روم را می ت��وان ب��ا اف��زودن تیت��انیوم

اصالح کرد که این عمل منجر به افزایش استحکام مکانیکی خواهد شد. توزیع نیتری��دها و کاربی��دهای تیت�انیوم س��خت در زمین��ه ن��رم ، مق�اومت سایش�ی خوب بدون کاهش قابلیت ماش��ینکاری رادر چ��دنهای ح��اوی تیت��انیوم ف��راهم می

آورد.