نمایش نتایج: از شماره 1 تا 4 , از مجموع 4
  1. #1


    محل سکونت
    دل زخمی کویر...
    رشته تحصیلی
    مهندسی متالورژی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی
    علایق
    خـــــــــــــدا
    شغل و حرفه
    دانشجو
    نوشته ها
    866
    تشکر ها
    1,566
    تشکر شده 1,463 بار در 601 ارسال.

    کاربرد انواع مختلف فولاد (1)

    www.iran-stu.com
    کاربرد انواع مختلف فولاد (1)




    تهیه کنندگان : عبدالامیر کربلایی و حسین جمالی
    منبع : راسخون


    فولاد

    اصطلاح فولاد برای آلیاژهای آهن که بین 0/025 تا حدود 2 درصد کربن دارند بکار می‌رود فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

    کاربرد انواع مختلف فولاد

    از فولادی که تا 0?2 درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط 0?2 تا 0?6 درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که 0?6 تا 1?5 درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

    ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد

    آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد دو هدف دنبال می‌شود:
    • سوزاندن ناخالصی‌های چدن
    • افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن
    منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO2) در می‌آید. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO2) است، بکار می‌برند:
    • (MnO + SiO2 -------> MnSiO3(l
    و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:
    • (MgO+SiO2------->MgSiO2(l
    (6MgO + P4O10 -------> 2Mg3(PO4)2(l

    کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها

    معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن 100 تا 200 تن آهن مذاب جای می‌گیرد.
    بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند باز می‌گردانند.

    روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن

    در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش 300 تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.
    اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO2 رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، بطوری که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنشها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی‌ این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

    تبدیل آهن به فولاد آلیاژی

    آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن (Fe3C) به نام «"سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:
    • Fe3C <------- گرما + 3Fe + C
    هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولکهای گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن‌ها که درصد کربن در آنها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملا انجام نمی‌گیرد.

    عملیات حرارتی

    گرم کردن و سرد کردن زمانبندی شده? فلزات، سرامیک‌ها و آلیاژها را به منظور بدست آوردن خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب،‌ عملیات حرارتی می‌نامند. عملیات حرارتی برای مواد غیرفلزی مانند شیشه‌ها و شیشه-سرامیک‌ها نیز بکار می‌رود.

    عملیات حرارتی فولادها

    کربن‌دهی سطحی
    بازپخت کامل (آنیلینگ)
    آنیلینگ جهت کروی کردن سمنتیت
    نرماله کردن (نرمالیزاسیون)
    کوئنچ‌کردن
    برگشت دادن (تمپر کردن)

    نمودار فازی آهن-کربن

    www.iran-stu.com

    نمودار فازی آهن-کاربید کربن

    نمودار تعادلی آهن-کربن (Fe-C) راهنمایی است که به کمک آن می‌توان روش‌های مختلف عملیات حرارتی، فرآیندهای انجماد، ساختار فولادها و چدن‌ها و... را بررسی کرد.
    قسمتی از این نمودار که در متالورژی اهمیت بیشتری دارد، قسمت آهن-کاربیدآهن (سمنتیت) است.
    چون کاربید آهن یک ترکیب شبه‌پایدار است، بنابراین دیاگرام آهن-کربن را سیستم شبه‌پایدار می‌نامند. حالت پایدار کربن در فشار اتمسفر، کربن آزاد (گرافیت) است.
    قسمت‌هایی که در نمودار با حروف یونانی مشخص شده‌اند، نشانگر محلول‌های جامد از نوع بین‌نشینی هستند.

    تحولات هم‌دما (ایزوترم) در سیستم آهن-کربن شبه پایدار

    خطوط افقی در نمودار، نشان دهنده? استحاله‌های هم‌دما هستند.
    • استحاله? یوتکتیک : دما 1148ºC، غلظت کربن 4?20 درصد
    • استحاله? یوتکتوئید : دما 728ºC، غلظت کربن 0?80 درصد
    • استحاله? پریتکتیک : دما 1495ºC، غلظت کربن 0?18 درصد
    البته باید توجه داشت که غلظت‌ها و دماهای ذکرشده برای آهن-کربن خالص بوده و با حضور عناصر آلیاژی دیگر، این ثابت‌ها تغییر می‌کنند.

    آلوتروپ‌های آهن

    • آهن آلفا
    • آهن گاما
    • آهن دلتا

    فازها و ساختارهای مخلتف نمودار فازی

    • فریت
    • اوستنیت
    • سمنتیت
    • لدبوریت
    • پرلیت
    • بینیت
    • مارتنزیت

    آهن آلفا

    آهن آلفا یکی از آلوتروپ‌های آهن است. این آلوتروپ از دمای 273- درجه سانتیگراد تا 910 درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است.
    ثابت شبکه? آهن آلفای فرومغناطیس، 2/86 آنگستروم است.

    آهن گاما

    آهن گاما یکی از آلوتروپ‌های آهن است که در محدوده? دمایی 912 تا 1394 درجه سانتیگراد پایدار بوده و ساختمان بلوری fcc (مکعبی مرکزپر) دارد.

    آهن دلتا

    آهن دلتا یکی از آلوتروپ‌های آهن است که از دمای 1401 درجه سانتیگراد تا 1539 درجه سانتیگراد (نقطه? ذوب آهن) پایدار است.
    آهن دلتا دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است. آهن دلتا دارای خاصیت پارامغناطیس بوده و ثابت شبکه‌ی آن بزرگ‌تر از آهن آلفا است.
    ثابت شبکه? آهن دلتا، ‎2/93 آنگستروم است.

    فریت

    به محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن آلفا α-Fe (آهن مکعبی مرکزپر) فِریت گفته می‌شود.
    حداکثر غلظت کربن در فریت حدود 2/. درصد وزنی و در دمای 727 درجه سانتیگراد است.
    مقاومت کششی فریت در حدود 40000 پسی (psi) است.

    اوستنیت

    www.iran-stu.com

    نمودار فازی تعادلی آهن-کاربید آهن

    اوستِنیت (به انگلیسی: Austenite) محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن گاما (آهن مکعبی وجوه مرکزپر) است.
    حداکثر حلالیت کربن در آهن گاما، 2 درصد در دمای 1147 درجه سانتیگراد است. اوستنیت در دمای محیط پایدار نیست.

    ریشه لغوی

    نام این فاز از ویلیام چاندلر روبرتز-اوستن متالورژیست انگلیسی گرفته شده‌است.

    سمنتیت

    سِمِنتیت یا کاربید آهن یک ماده مرکب شیمیایی به فرمول شیمیایی Fe3C دارای ‎6/67 درصد کربن با ساختار بلوری ارتورومبیک است. سمنتیت فازی بسیار سخت و شکننده است.

    لدبوریت

    www.iran-stu.com

    نمودار فازی تعادلی آهن-کاربید آهن

    لدبوریت (به آلمانی: Ledeburit) به مخلوط یوتکتیکی اوستنیت و سمنتیت گفته می‌شود که از مذابی با 4/3 درصد کربن در دمای 1147 درجه سانتیگراد تحت یک واکنش یوتکتیکی حاصل می‌شود. از آنجایی که اوستنیت در دمای محیط پایدار نیست و بر اساس یک واکنش یوتکتوئیدی به پرلیت تبدیل می‌شود، بنابراین ساختمان لدبوریت در دمای محیط بصورت پرلیت و سمنتیت خواهد بود.
    نام این ساختار از کارل هاینریش آدولف لدبور متالورژیست آلمانی گرفته شده‌است.

    پرلیت

    www.iran-stu.com

    نمودار فازی تعادلی آهن-کاربید آهن
    پرلیت به مخلوط یوتکتوئیدی فریت و سمنتیت ‌گفته می‌شود.
    پرلیت تحت یک تحول یوتکتوئیدی از آهن گاما با 0/8 درصد کربن در 723 درجه سانتیگراد حاصل می‌شود.

    خواص مکانیکی

    مقاومت کششی پرلیت سه برابر فریت است یعنی تقریباً 120000 psi

    بینیت

    بینیت (به انگلیسی: Bainite) یک محصول ریزساختاری از تجزیه‌ی یوتکتوئید است. این ساختار هنگامی ایجاد می‌شود که یک فاز دما-بالا هنگام سرمایش، به دو فاز متفاوت تجزیه می‌شود.
    تفاوت این ساختار با پرلیت در مورفولوژی آن است. بینیت مخلوط غیرلایه‌ای است و زمانی به وجود می‌آید که سرعت رشد دو فاز محصول متفاوت باشد.
    با اینکه ساختار بینیت در بسیاری از آلیاژهای غیرفلزی نیز دیده‌شده‌است، اما تحقیقات در این زمینه عمدتاً بر روی آلیاژهای فولادی متمرکز بوده است.

    مارتنزیت

    مارتنزیت (به آلمانی: Martensite) بطور کلی به ساختارهای بلورینی گفته می‌شود که توسط استحاله مارتنزیتی به وجود بیایند. اما این اصطلاح بیشتر به فاز مارتنزیت در فولادهای سخت‌شده اطلاق می‌شود.

    www.iran-stu.com

    تصویر میکروسکوپ نوری بازتابی از مارتنزیت سوزنی در فولاد AISI 4140 آستنیته شده در 850 درجه سانتیگراد و کوئنچ شده در روغن
    اگر اوستنیت به قدری سریع سرد شود که هیچ یک از استحاله‌های بر پایه? نفوذ در آن اتفاق نیافتد و فوق سرمایش تا حدی ادامه یابد که ساختار fcc پایدار نباشد، این ساختار بصورت برشی به bcc تبدیل می‌شود که از کربن فوق اشباع شده است. فاز حاصل را مارتنزیت می‌نامند.

    ریشه لغوی

    مارتنزیت از نام متالورژیست آلمانی آدولف مارتنز گرفته شده است.

    تهیه فولاد

    اطلاعات اولیه محصول کوره ذوب آهن ، چدن است که معمولا دارای ناخالصی کربن و مقادیر جزئی ناخالصی‌های دیگر است که به نوع سنگ معدن و ناخالصی‌های همراه آن و همچنین به چگونگی کار کوره بلند ذوب آهن بستگی دارد. از آنجایی که مصرف عمده آهن در صنعت بصورت فولاد است، از این رو ، باید به روش مناسب چدن را به فولاد تبدیل کرد که در این عمل ناخالصی‌های کربن و دیگر ناخالصی‌ها به مقدار ممکن کاهش ‌یابند. روشهای تهیه فولاد از سه روش برای تهیه فولاد استفاده می‌شود: روش بسمه در این روش ، ناخالصی‌های موجود در چدن مذاب را به کمک سوزاندن در اکسیژن کاهش داده ، آن را به فولاد تبدیل می‌کنند. پوشش جدار داخلی کوره بسمه از سیلیس یا اکسید منیزیم و گنجایش آن در حدود 15 تن است. نحوه کار کوره به این ترتیب است که جریانی از هوا را به داخل چدن مذاب هدایت می‌کنند تا ناخالصی‌های کربن و گوگرد به‌صورت گازهای SO2 و CO2 از محیط خارج شود و ناخالصی‌های فسفر و سیلیس موجود در چدن مذاب در واکنش با اکسیژن موجود در هوا به‌صورت اکسیدهای غیر فرار P4O10 و SiO2 جذب جدارهای داخلی کوره شوند و به ترکیبات زودگداز Mg3(PO4)2 و MgSiO3 تبدیل و سپس به‌صورت سرباره خارج شوند. سرعت عمل این روش زیاد است، به همین دلیل کنترل مقدار اکسیژن مورد نیاز برای حذف دلخواه ناخالصی‌های چدن غیرممکن است و در نتیجه فولاد با کیفیت مطلوب و دلخواه را نمی‌توان به این روش بدست آورد.
    روش کوره باز (یا روش مارتن) در این روش برای جدا کردن ناخالصی‌های موجود در چدن ، از اکسیژن موجود در زنگ آهن یا اکسید آهن به جای اکسیژن موجود در هوا در روش بسمه (به منظور سوزاندن ناخالصی‌هایی مانند کربن ، گوگرد و غیره) استفاده می‌شود. برای این منظور از کوره باز استفاده می‌شود که پوشش جدار داخلی آن از MgO و CaO تشکیل شده است و گنجایش آن نیز بین 50 تا 150 تن چدن مذاب است. حرارت لازم برای گرم کردن کوره از گازهای خروجی کوره و یا مواد نفتی تأمین می‌شود. برای تکمیل عمل اکسیداسیون ، هوای گرم نیز به چدن مذاب دمیده می‌شود. زمان عملکرد این کوره طولانی‌تر از روش بسمه است. از این نظر می‌توان با دقت بیشتری عمل حذف ناخالصی‌ها را کنترل کرد و در نتیجه محصول مرغوب‌تری بدست آورد. روش الکتریکی از این روش در تهیه فولادهای ویژه‌ای که برای مصارف علمی ‌و صنعتی بسیار دقیق لازم است، استفاده می‌شود که در کوره الکتریکی با الکترودهای گرافیت صورت می‌گیرد. از ویژگی‌های این روش این است که احتیاج به ماده سوختنی و اکسیژن ندارد و دما را می‌توان نسبت به دو روش قبلی ، بالاتر برد.
    این روش برای تصفیه مجدد فولادی که از روش بسمه و یا روش کوره باز بدست آمده است، به منظور تبدیل آن به محصول مرغوبتر ، بکار می‌رود. برای این کار مقدار محاسبه شده ای از زنگ آهن را به فولاد بدست آمده از روشهای دیگر ، در کوره الکتریکی اضافه کرده و حرارت می‌دهند. در این روش ، برای جذب و حذف گوگرد موجود در فولاد مقدار محاسبه شده‌ای اکسید کلسیم و برای جذب اکسیژن محلول در فولاد مقدار محاسبه شده ای آلیاژ فروسیلیسیم (آلیاژ آهن و سیلیسیم) اضافه می‌کنند. انواع فولاد و کاربرد آنها از نظر محتوای کربن ، فولاد به سه نوع تقسیم می‌شود: فولاد نرم این نوع فولاد کمتر از 0,2 درصد کربن دارد و بیشتر در تهیه پیچ و مهره ، سیم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار می‌رود. فولاد متوسط این فولاد بین 0,2 تا 0,6 درصد کربن دارد و برای تهیه ریل و راه آهن و مصالح ساختمانی مانند تیرآهن مصرف می‌شود. فولاد سخت فولاد سخت بین 0,6 تا 1,6 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی ، تیر ، وسایل جراحی ، مته و ... بکار می‌رود.

    فولاد های مقاوم حرارتی :

    امروزه فولادها در شرایط متغیر و گسترده ای ؛ شامل محیط هایی با دمای بالا و خورنده تحت شرایط تنش استاتیکی و دینامیکی بکار می روند. از قبیل دریچه های موتور هواپیما ، حامل های کوره ، رتورت ها ، واحدهای کراکینگ نفت و توربین های گازی . سه مشخصه برای فلزاتی که در دمای بالا به کار می روند ؛ مورد نیاز است :
    1- مقاومت به اکسیداسیون و پوسته شدن
    2- حفظ استحکام در دمای کاری
    3- پایداری ساختار ؛ با توجه به رسوب کاربیدها ، کروی شدن ، کاربیدهای سیگما، تردی بازپخت
    دیگر ویژگی ها نیز ممکن است در کاربرد مهم باشند ؛ همچون مقاومت ویژه و ضریب حرارتی برای اهداف الکتریکی ، ضریب انبساط برای واحدهای ساختمانی و مقاومت به نفوذ در اثر پدیده سوختن در بعضی کاربردهای کوره ای . در مورد فولادهای توربین های گازی مشخصات دیگری نیز مطرح می شود ، ظرفیت میرایی داخلی و استحکام خستگی ، حساسیت به فاق و استحکام ضربه ای ( سرد و گرم ) ، مشخصه جوشکاری و ماشینکاری ، بویژه در رتورهای بزرگ که باید با حداقل مقاطع جوشکاری شده ساخته شوند .
    پوسته اکسیدی که بر روی آهن شکل می گیرد متخلخل بوده و چسبنده نیست، اما این پوسته در اثر اضافه کردن عناصر ویژه ای به فولاد ، چسبنده و محافظ می شود . این عناصر کرم ، سیلیسیم و آلومینیوم هستند و آنها بوسیله میل ترکیبی زیاد با اکسیژن توصیف می شوند ؛ اما واکنش بوسطه شکل گیری فیلم اکسیدی خنثی به سرعت متوقف می شود. مقاومت به اکسیداسیون فولاد نرم بوسیله شکل گیری آلیاژ آهن - آلومینیوم در سطح ، به مقدار زیادی بهبود می یابد. این عمل به وسیله حرارت دادن در 0C 1000 و تماس با پودر آلومینیوم (calorising ) یا اسپری حرارتی انجام می شود.
    بهبود مقاومت خزشی نیز بوسیله روش های زیر بدست می آید :
    - بالا بردن دمای نرم شدن بوسیله انحلال عناصر آلیاژی
    - استفاده معقول از رسوب سختی در دمای کاری ، بدون پدیده فراپیری . سختی فاز ثانویه شدیدا وابسته به درجه و یکنواختی ، پراکندگی بدست آمده است و ضریب خزش وابسته به دامنه فاصله اجزا است .
    - کنترل درجه کارسختی در بازه دمایی مناسب که اغلب اندازه خزشی اولیه را کاهش می دهد.
    - تغییرات در پروسه تولید ، اکسیژن زدایی و ذرات درون مرزهای کریستالی نیز می توانند روی خواص خزشی تاثیر گذار باشند.
    - ذوب در خلا مزایایی دارد که در روش های معمول نمی توان به آنها دست یافت .
    خواص مکانیکی نیز بوسیله اضافه کردن عناصر گوناگون بهبود بخشیده می شود ؛ کبالت ، تنگستن و مولیبدن باعث استقامت فولاد در برابر عمل تمپر کردن می شود. فولادهای آستنیتی آلیاژی هیچ تغییری ندارندو بنابراین بوسیله سرد کردن در هوا سخت نمی شوند . اما مقاومت به سایش آنها خوب نیست . مقدار کافی از عناصر آلیاژی همچون سیلسیم و کرم خط Ac را بالا می برد. فولاد با درصد بالای نیکل نباید در دمای بالا در تماس با دی اکسید گوگرد و یا دیگر ترکیبات گوگردی قرار گیرد ؛ چون فیلم های کریستالی سولفید نیکل شکل می گیرد.
    در فولادهایی با کرم بالا کاربیدها به هم پیوسته و بزرگ می شوند، که این منجر به کم کردن مسدود شدن رشد دانه های فریت در دمای بالای 0C 700 می شود. رشد بیش از اندازه دانه ها باعث کم شدن تافنس می شود. همچنین رشد دانه در بالای 0C 1000 در فولاد های آستنیتی اتفاق می افتد، اما هیچ مشکلی بوجود نمی آید . چون آنها حتی در شرایط دانه های درشت چقرمه و داکتیل باقی می مانند. هنگام گرم کردن در بازه 0C 500- 900 فولادهای آستنیته ، کاربیدها در طول مرزهای آستنیت رسوب نمی کنند و بعلت اینکه ترک های درون بلوری احتمالا افزایش می یابند اگر فولاد تحت تنش پیوسته در شرایط کششی در این رنج دمایی قرار گیرد. فولادهای فرتیک و آستنیتیک در ترکیب ویژهای بوسیله شکل گیری فاز سیگما ترد می شوند.

    شناخت فولادهای زنگ نزن

    www.iran-stu.com

    آهن خالص بسیار نرم تر از آن است که بتواند به قصد ساختارش از آن استفاده شود. اما اضافه کردن مقداری از عناصر دیگر ( مانند کربن، منگنز، سیلیکون) به طور مشخص استحکام مکانیکی آن را افزایش می دهد. در مورد کروم اضافه شده به آهن مزیت دیگری وجود دارد که باعث افزایش قابل توجهی در مقاومت خوردگی نسبت به آهن خالص می شود.
    فولاد زنگ نزن یک لغت عمومی برای یک خانواده بزرگ از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی که حداقل% 5/10 کروم دارند، می باشد (مطابق با استاندارد اروپایی EN 10088) . مهمترین ویژگی برای آلیاژهای حاوی کروم در گروه فولادهای زنگ نزن دارا بودن کروم به حدی است که آنها را نسبت به خوردگی، اکسیداسیون و گرما مقاوم می سازد.
    فیلم اکسید کروم نازک ولی فشرده که روی سطح فولاد زنگ نزن تشکیل می شود باعث ایجاد مقاومت خوردگی می شود. از جمله ویژگی های دیگر این آلیاژها شکل پذیری عالی، چقرمگی زیاد در دمای پایین و مقاومت خوب در برابر پوسته شدن، اکسایش و خزش در دماهای بالاست.
    ممکن است عناصر دیگری نظیر نیکل، مولیبدن،کربن، منگنز، نیتروژن، گوگرد، فسفر، سیلیکون و... نیز در این فولاد به کار رود. نیکل عمدتاً موجب بهبود انعطاف پذیری و فرم پذیری فولاد ضدزنگ می شود . مولیبدن نیز باعث افزایش مقاومت خوردگی در محیط های کلریدی و کاهش احتمال ترک برداشتن در آلیاژهای Fe-Cr و آلیاژهای Fe-Cr-Ni می شود. حضور منگنز در فولادهای زنگ نزن باعث افزایش سختی پذیری و نیتروژن نیز باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره ای فولادهای زنگ نزن می شود. کربن نیز یک عنصرآستنیت زای قوی است و استحکام فولاد را افزایش می دهد. اثر کربن در مقاومت به خوردگی در تمام آلیاژهایی که کربن حضور دارد دیده می شود. اگر کربن با کروم یک ترکیب جداگانه مثل کاربید کروم بسازد، با مصرف کروم از محلول جامد اثر نامطلوبی بر روی مقاومت به خوردگی آلیاژ خواهد گذاشت. این اثر زمانی بوجود می آید که آلیاژ به آرامی پس از کار گرم یا آنیلینگ سرد شود که سبب تشکیل رسوب ناخواسته کاربید کروم می شود. این رسوب در مرزدانه ها تشکیل می شود و باعث کاهش مقاومت به خوردگی فولاد می شود.
    فولادهای زنگ نزن به پنج گروه تقسیم می شوند: مارتنزیتی، فریتی، آستنیتی، آستنیتی- فریتی یا دوفازی و رسوب سختی.
    فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی( Fe-Cr-C-(Ni-Mo)) حاوی 5/11تا %18 کروم و در حدود 15/0تا %2/1 کربن است و در مقایسه با دیگر فولادهای زنگ نزن مولیبدن هم در ترکیب آن می تواند استفاده شود. بیشترین کاربرد این فولادها در تیغه های چاقو، ابزار جراحی و شافت ها و ... است.
    فولادهای زنگ نزن فریتی(Fe-Cr-Mo) دارای 5/10 تا %30 کروم و %8/0 کربن است. این فولاد به دلیل افزایش مقاومت به خوردگی در مقابل تنش های کلریدی در سیستم های اگزوز خودرو و قسمت های داخلی خودرو استفاده می شود. این گروه زمانی انتخاب می شوند که چقرمگی ضرورت اولیه نباشد و مقاومت به خوردگی در مقابل تنش های کلریدی مورد نیاز باشد.
    در فولادهای زنگ نزن آستنیتی(Fe-Cr-Ni-Mo) کربن در حد پایین و کمتر از%8/. نگه داشته می شود وکروم در محدوده 16 تا %28 متغیر و میزان نیکل 5/3 تا % 32 است. این آلیاژ با عملیات حرارتی سخت نمی شوند و خواص کلیدی مانند مقاومت به خوردگی، انعطاف پذیری و چقرمگی در این فولادها بسیار عالی است. کاربرد این فولادها در تجهیزات مواد غذایی، تجهیزات محصولات شیمیایی، کاربردهای خانگی و ساختمانی است.
    در فولاد زنگ نزن آستنیتی- فریتی(Fe-Cr-Ni-Mo-N) نیز میزان کربن در حد پایین و کمتر از %3/0 در نظر گرفته می شود. کرم نیز در رنج 21 تا %26 و میزان نیکل حدود 5/3 تا %8 متغیر است. این آلیاژها ممکن است بیش از %4 مولیبدن داشته باشد. این آلیاژ دارای خاصیت مغناطیسی است و استحکام کششی و استحکام تسلیم بالاتری نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارند. کاربردهای متداول این آلیاژ در کارخانه های پتروشیمی، کارخانه های تولید نمک، مبدل های حرارتی و صنعت کاغذسازی است.
    آخرین گروه از فولادهای زنگ¬نزن فولاد زنگ¬نزن رسوب سختی(Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N(PH)) می¬باشد. استحکام بالا، مقاومت خوردگی متوسط، تولید آسان از مزیت های اولیه ارایه شده توسط این نوع آلیاژ است. بعد از عملیات حرارتی در دمای پایین حدود (660-500) درجه سانتیگراد استحکام بسیار افزایش می یابد.
    اگر دماهای کمتر انتخاب شود اعوجاج در قطعه کمتر رخ می دهد که آنها را برای مصارف با دقت بالا می توان به کار برد.
    فولادهای زنگ نزن رسوب سختی شده دارای میکروساختاری از مارتنزیت یا آستنیت می باشد. فولادهای آستنیتی می توانند با عملیات حرارتی تبدیل به نوع مارتنزیتی شوند البته قبل از اینکه رسوب سختی رخ دهد. رسوب سختی زمانی رخ می دهد که عملیات حرارتی باعث تشکیل شدن ترکیبات بین فلزی شود.
    رایج ترین موارد استفاده از این آلیاژ در صنایع هوافضا و دیگر صنایع با تکنولوژی بالاست.

    صنعت فولاد ایران در جهان چه جایگاهی دارد؟ (گزارش آماری)

    جهت آغاز ارایة تحلیل‌هایی از صاحب‌نظران و مسئولین پیرامون صنعت فولاد، لازم است گزارش آماری در خصوص میزان تولید و مصرف، صادرات و واردات و اشتغالزایی و غیرة صنعت فولاد در جهان و ایران ارایه شود. متن زیر که با استناد به آمار ارایه شده توسط مؤسسه بین‌المللی آهن و فولاد (ویرایش سال 2003) تهیه شده است جایگاه ایران و وضعیت صنعت فولاد جهان را به اختصار نشان می‌دهد:
    فولادها ترکیبات بسیار متنوعی از آهن، کربن و عناصر آلیاژی هستند به طوری¬که می‌توان با تغییر مقدار و نوع این عناصر، ترکیبات مختلف فولادی با خواص بسیار جالب و متفاوت را تولید نمود. اگرچه تاریخچه تولید آهن و فولاد به حدود 3000 سال قبل برمی‌گردد، ولی روش¬های جدید جهت تولید محصولات فولادی در قرن 19 میلادی به کارگرفته شدند. توسعه تکنولوژی تولید فولاد در آن زمان، باعث تولید مقادیر بسیار زیاد این محصول گردید و در نتیجه کاربردهای جدیدی جهت استفاده از آن مثلاً در راه‌آهن و صنایع اتومبیل‌سازی به وجود آمد که از آن زمان تا به حال، دامنه کاربرد و تولید این محصول روزبه‌روز گسترش بیشتری یافته است.

    تولید جهانی فولاد خام

    www.iran-stu.com

    درسال 1950 میلادی، مجموع فولاد تولید شده درجهان کمتر از 200 میلیون تن در سال بوده است و این در حالی است که تولید سالیانه فولاد تا پایان سال 2002 بیش از 900 میلیون تن گزارش شده است. جداول زیر میزان فولاد تولید شده و همچنین نرخ رشد تولید فولاد را بین سال¬های 1970 تا 2002 نشان می‌دهند.

    www.iran-stu.com

    از آمارهای فوق نتیجه‌گیری می‌شود که در تمام این سال¬ها لزوماً تولید جهانی فولاد افزایش نیافته و حتی در بعضی موارد، رشد تولید این محصولات منفی بوده است؛ همچنین نشان داده شده است که در چند سال اخیر، تولید فولاد رشد بسیار زیادی داشته است.

    بزرگترین شرکت¬های تولید‌کنندة فولاد

    جدول زیر 40 شرکت عمدة تولیدکننده فولاد جهان را در سال 2002 میلادی نشان می‌دهد که برحسب میزان تولید مرتب شده‌اند. در این میان شرکت اروپایی Arcelor با تولید 44 میلیون تن فولاد در سال 2002، بزرگترین شرکت تولیدکننده فولاد جهان است. در این بین، شرکت ملی فولاد ایران (NISCO) به عنوان بزرگترین شرکت تولیدکننده فولاد درخاورمیانه در رده 24 جدول قرار دارد که تولید سالانه آن درسال 2002 برابر 7,3 میلیون تن فولاد خام بوده است.

    www.iran-stu.com

    بزرگ¬ترین کشورهای تولیدکننده فولاد

    به دلیل اهمیت بسیار بالای تولید فلزات اساسی و از جمله فولاد، کشورهای صنعتی جهان هرکدام به دنبال جایگاه ویژه‌ای در تولید این محصول هستند. در این بین کشور چین در سال 2002 میلادی با تولید بیش از 180 میلیون تن فولاد،‌ مقام اول تولید جهانی را دارا است و این در حالی است که کشورهای ژاپن با تولید 107.7 و آمریکا با تولید 2,92 میلیون تن در سال در رده¬های دوم و سوم جهانی قراردارند.
    جدول زیر وضعیت 39 کشور بزرگ تولیدکننده فولاد خام در جهان در سال 2002 میلادی را نشان می‌دهد.

    www.iran-stu.com

    در حال حاضر در بیش از یکصد کشور جهان محصولات فولادی تولید می¬شود که از این میان، کشور ایران در سال 2002 میلادی با تولید 3,7 تن و در حال حاضر با تولید حدود 8 میلیون تن فولاد، به عنوان بیست-و¬دومین تولیدکننده این محصول در جهان و ششمین تولیدکننده بزرگ آسیا مطرح است.
    گـاهـی وقـتـا
    دلـم فـقـط سـنـگـیـنـی نـگـاهـت رو مـیـخـواد
    که زُل بـزنـی بـهـم
    و مـ ـن بـه روی خـودم نـیـارم . . .

    www.iran-stu.com


  2. اين پست فقط براي مهمان نمايش داده مي شود!
     

  3. #2


    محل سکونت
    دل زخمی کویر...
    رشته تحصیلی
    مهندسی متالورژی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی
    علایق
    خـــــــــــــدا
    شغل و حرفه
    دانشجو
    نوشته ها
    866
    تشکر ها
    1,566
    تشکر شده 1,463 بار در 601 ارسال.
    کاربرد انواع مختلف فولاد (2)

    www.iran-stu.com
    کاربرد انواع مختلف فولاد (2)




    تهیه کنندگان : عبدالامیر کربلایی و حسین جمالی
    منبع : راسخون




    عمده‌ترین صادرکنندگان و واردکنندگان فولاد

    با توجه به آمار ارایه شده برای سال 2001 میلادی، ژاپن و روسیه به ترتیب با صادرات 5,29 و 6,25 میلیون تن، بزرگ ترین صادرکننده فولاد جهان بودند؛ درحالی که کشورهای آمریکا و چین به ترتیب با واردات 8,27 و 6,25 میلیون تن،‌ عنوان بزرگ ترین واردکنندگان فولاد در جهان را به خود اختصاص دادند. جالب تر اینکه در این سال، چین به عنوان بزرگ ترین تولیدکننده جهان با 9,150 میلیون تن و آمریکا به عنوان سومین تولیدکننده جهانی فولاد با تولیدی معادل 1,90 میلیون تن در سال معرفی شده بودند. این امر بیان گر این موضوع است که در سال 2001، اگرچه چین و آمریکا جزو بزرگ ترین تولیدکنندگان فولاد بوده اند، ولی حتی به اندازه مصرف داخلی کشورهای خود نیز محصولات فولادی تولید نکرده بودند.
    در این بین اطلاع از وضعیت کشور ایران نیز خواندنی و جالب توجه است. ایران در سال 2001 توانست 9,6 میلیون تن فولاد تولید کند که از این مقدار تنها 600 هزارتن آن را به کشورهای دیگر صادر نمود؛ ‌این درحالی است که ایران با واردات 7,4 میلیون تن فولاد رتبه 17 جهانی واردکنندگان فولاد را در این سال به خود اختصاص داد. البته در حال حاضر ایران توانسته است سقف صادرات فولاد خود را به حدود 5,1 میلیون تن در سال برساند.

    جایگاه فولاد ایران در خاورمیانه

    با توجه به آمار موجود، در سال 2002، از میان کشورهای خاورمیانه ایران با تولید 3,7 میلیون تن و عربستان سعودی با تولید 6,3 میلیون تن فولاد خام، مهم ترین تولیدکنندگان هستند و این درحالی است که مجموع تولید سایر کشورهای خاورمیانه درحدود 3,1 میلیون تن است.
    نکته جالب دیگر در مورد کشورهای خاورمیانه، درصد تولید و مصرف جهانی فولاد در این کشورهاست. در سال 2002، کشورهای خاورمیانه تنها موفق به تولید 2,1 درصد از فولاد جهان شده بودند و این در حالی است که مصرف حدود 2 درصد فولاد جهان برای این کشورها گزارش شده است. این امر می تواند به عنوان یک مزیت برای صنعت فولاد ایران مطرح باشد به این صورت که در کشورهای همسایه ایران، فولاد زیادی تولید نمی شود ضمن اینکه این کشورها از بازار مصرف نسبتا‌‌ً خوبی نیز برخوردار هستند. بنابراین برای محصولات فولادی کشور می-توان یک بازار مصرف بسیار مناسب در کشورهایی مثل عراق، بحرین، افغانستان، پاکستان و حتی ترکمنستان، آذربایجان و ارمنستان پیش-بینی کرد.

    تولیدات چدن در ایران و جهان

    درسال 2002 میلادی کشورهای چین، ژاپن و روسیه به ترتیب با تولید 7,170 و 81 و 2,46 میلیون تن چدن بزرگ ترین تولیدکنندگان این محصول بودند. ایران در این سال 2,2 میلیون تن چدن تولید نمود که تمام این مقدار در کشور مصرف شد و در این زمینه صادرات و وارداتی صورت نگرفت.

    اشتغال زایی صنعت فولاد

    از دیرباز یکی از جنبه‌های مهم صنایع فولادی در جهان،اشتغالزایی این صنعت بوده است به گونه‌ای که در این صنعت، نیروی کار زیادی به طور مستقیم و غیرمستقیم به کار گرفته می‌شده‌اند؛ اما بررسی‌های صورت گرفته از کاهش 65 درصدی نیروی کار در صنعت فولاد جهان بین سال های 1974 تا 2000 میلادی خبر می دهند که علت آن را می‌توان جایگزینی تکنولوژی‌های جدید نظیر ریخته‌گری مداوم و همچنین فرآیندهای کنترل کامپیوتری در این صنعت دانست.
    البته لازم به ذکر است که نیروی کار به کار گرفته شده در صنعت فولاد کشور، با کشورهای پیشرفته و صنعتی بسیار متفاوت است؛ به‌طوریکه در این کشورها برای تولید هر میلیون تن فولاد به طور مستقیم در حدود 1500 نفر نیروی کار لازم است ولی در ایران، برای تولید یک میلیون تن فولاد به نیروی کار مستقیمی در حدود 4 الی 5 هزار نفر نیاز است که در حدود 3 برابر آمار جهانی کشورهای پیشرفته است.

    کاربرد فولاد در قالب‌های تزریق پلاستیک

    انتخاب نوع فولاد نقش مؤثری در عمر، عملکرد و هزینه قالب دارد. در این جا به نقش فولاد در قالب سازی، تأثیر عناصر آلیاژی در فولاد، دسته بندی فولادها، فولادهای اجزای قالب و فولادهای مورداستفاده برای محفظه قالب های پلاستیک (کروکویته) می پردازیم.

    نقش فولاد در قالب سازی

    نمودار زیر، نشانگر هزینه طراحی، مواد، ماشینکاری، مونتاژ، سود و سربار قالب است و نشان می دهد که حدود 28 درصد هزینه کل قالب مربوط به مواد است و این مقدار با توجه به شکل هندسی و پیچیدگی قطعه، تغییر خواهد کرد.

    www.iran-stu.com

    چنانچه در شکل ملاحظه می شود بیشتر هزینه های تولید، توسط قالب به-صورت غیر مستقیم وابسته به فولاد است که با عدم انتخاب فولاد مناسب، باعث تحمیل هزینه های اضافی به قالب شود.

    www.iran-stu.com

    خصوصیات قطعه که برای ساخت قالب و انتخاب فولاد مربوطه مؤثر است عبارتند از:
    • صافی سطح
    • گرین کاری
    • خورنده بودن یا ساینده بودن جنس قطعه
    • دقت ابعادی
    • تیراژ تولیدی
    • زمان ساخت
    جنس قطعات پلاستیکی متنوع است و با توجه به خواص مختلف مواد و به فولادهای متفاوت برای ساخت قالب، نیاز است. در زیر برخی ازانواع پلاستیک هاو خصوصیات فولادهای مناسب برای آنها ارائه شده است.

    PC(Poly Carbonate),PMMA(Polymethyl Methacrylate Acrylic) - :

    معمولاً برای لنز های چراغ استفاده می شوند و فولاد مورداستفاده می-بایست خاصیت پولیش پذیری خوب و مقاوم در مقابل خش و اکسید شدن را دارا باشد باتوجه به‌اینکه PC خاصیت جریان پذیری خوبی ندارد و ماده سختی است، فولاد مورداستفاده برای پلیمر فوق باید تنش تسلیم بالا و چقرمگی خوبی داشته باشد.

    - POM (Polyoxymethylene), PA(Nylon):

    دمای تزریق این مواد نسبتاً بالا است و برای بست ها و کلیپ ها، استفاده می شود. با توجه به حساسیت های ابعادی این نوع قطعات، فولاد این قالب ها می بایست سخت و مقاوم در مقابل سایش باشد.

    - PA(Naylon)+GF:

    با توجه به سایندگی الیاف شیشه، فولاد باید مقاوم به سایش باشد.

    -PP(Polypropylene):

    این نوع پلیمر، برای قطعات سپر و گل ‌پخش‌کن استفاده می شود. با توجه به حجم قطعه باید فولاد مربوطه، دارای ثبات ابعادی مناسب، مقاوم در مقابل تنش های فشاری و دارای قابلیت ماشینکاری خوبی بوده و خواص مکانیکی آن یکنواخت باشد.

    - PP(Polypropylene), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene):

    برای قطعات تزیینی خودرو استفاده می شود که معمولاً سطح اینگونه قطعات چرمی کاری (گرین) هستند و فولاد قالب می بایست خاصیت خوبی برای عملیات چرمی کاری (اسیدکاری یا گرین) داشته باشد.

    - PVC (Polyvinyl Chloride):

    این پلیمر به علت آزادسازی گاز کلر و ترکیب آن با آب موجود در هوا،اسیدکلریک تولید می کند و باعث خوردگی قالب می شود. بنابراین استفاده از فولادهای مقاوم در مقابل خورندگی برای قالب های فوق پیشنهاد می‌شود.
    با عدم انتخاب فولاد صحیح، عمر قالب کوتاه می شود و قطعه تولیدی کیفیت مطلوب را نخواهدداشت که منجر به ساخت مجدد قالب و هزینه های اضافی می شود.

    خواص فولاد

    استحکام فولاد پارامتر کلی کیفیت است که برای سنجش آن باید معیارهای گوناگون مکانیکی خواص وجود داشته باشد. این معیارها در ادامه، ارائه شده است .

    خصوصیات مکانیکی فولادها

    - تنش تسلیم (Yield Stress) : میزان تنش کششی که در آن قططه شروع به تغییر شکل پلاستیک می کند.
    - چکشخواری(Ductility Brittleness): قابلیت شکل پذیری ماده درحالت پلاستیک را بدون خطر شکست، چکشخواری می گویند.
    - خزش (creep): مدت زمانی که طول می کشد که قطعه ای، تحت تنش کششی تغییر شکل دائم، داشته باشد.
    -چقرمگی(Toughness): مقدار کار لازم برای شکستن واحد حجم ماده است.
    - سختی(Hardness): مقاومت در مقابل فرو رفتن مواد دیگر در سطح قطعه را سختی یا مقاومت در مقابل خراش می گویند.
    - استحکام در دمای بالا: خواص مکانیکی قطعه نباید با افزایش دما تغییر محسوسی کند.
    خصوصیاتی از فولاد که در قالب های پلاستیک در نظر گرفته می شود و با توجه به انتظارات ما از هر کدام از آنها، نوع فولاد انتخاب می-شود.
    • قابلیت ماشینکاری
    • قابلیت پولیشکاری
    • عملیات حرارتی
    • عملیات به‌سازی سطح
    • مقاوم در برابر سایش
    • مقاوم در مقابل خوردگی
    • مقاوم در مقابل تنش های فشاری
    • قابلیت جوشکاری
    • چقرمگی

    فولادهای قالب های پلاستیک

    فولادهای قالب های پلاستیک با توجه به چقرمگی آنها (نوع عملیات حرارتی) در گروه های زیر به بازار عرضه می شوند:
    پیش سخت شده (Pre Hardened)
    آنیل(Annealed)
    پیر سخت شونده(Age Hardening)

    فولادهای پیش سخت شده (Pre Hardened):

    این فولادها به‌صورت سخت کاری شده و باز پخت شده به بازار ارائه می شوند و مستقیماً می توان نقش قالب را روی آنها اجرا و بهره برداری کرد.

    مزایای این فولادها

    - کوتاه شدن فرایند های ساخت: این فولاد، در فرایند بهره برداری، قبلاً سخت کاری شده و نیازی به عملیات حرارتی و فرایند ماشین کاری بعد از آن را ندارد.
    - عدم ایجاد ترک های ریز در اثر عملیات حرارتی: معمولاًٌ فولادها بعد از عملیات حرارتی در اثر شوک های حرارتی تابیده و در سطح آنها ترک های ریزی به‌وجود می آید. نظر به اینکه این گونه فولادها پیش از عرضه به بازار توسط تولید کننده فولاد سختکاری شده اند و بعد از فرایندهای ماشینکاری نیازی به‌عملیات حرارتی ندارند، ترک های ریز و پسماند تنش های حرارتی در فولاد، وجود نخواهد داشت و طول عمر آن بالاتر خواهدبود.

    معایب این فولادها

    - زمان ماشین کاری این فولادها با توجه به سختی آنها بیشتر از فولادهای آنیل شده است.
    - با توجه به اینکه سختی اینگونه فولادها به‌تدریج از سطح به عمق کم می شود، قالب هایی که توسط اینگونه فولادها تهیه می شوند دارای سختی یکنواخت نیستند.
    - برای رزین هایی که بسیار ساینده یا دارای دمای پروسه بسیار بالا هستند، مناسب نیستند.

    فولادهای پیر سخت شونده(Age Hardening)

    سختی این فولادها شبیه فولادهای پیش سخت شده است که برای افزایش سختی آن می توان فولاد را عملیات حرارتی کرد.
    باتوجه به‌اینکه دمای گرم شدن آن به‌هنگام عملیات حرارتی حدود 500 الی 600 درجه سانتیگراد است، فولاد دچار تابیدگی یا ترک های سطحی نمی شود و می توان آن را بدون فرایندهای جانبی، استفاده کرد.
    ثبات ابعادی اینگونه فولادها در طولانی مدت خوب است.
    مراحل بهره برداری از فولاد
    ماشینکاری نیمه نهایی یا نهایی
    عملیات حرارتی
    ماشینکاری نهایی چنانچه مورد نیاز باشد
    مراحل فرایندهای بهره برداری اینگونه فولادها بیشتر از پیش سخت شده است.

    فولادهای آنیل

    این فولادها به‌صورت آنیل شده به بازار ارائه می شوند.
    مراحل بهره برداری از فولاد
    ماشینکاری اولیه
    عملیات حرارتی
    ماشینکاری نهایی

    مزایای این فولادها

    باتوجه به‌اینکه بعد از ماشینکاری روی فولاد، عملیات حرارتی بر روی آن انجام می‌شود، برخلاف فولادهای پیش سخت شده سطح محفظه قالب دارای سختی و خصوصیات مکانیکی یکنواختی خواهدبود. به‌دلیل آنیل‌بودن فولاد در هنگام ماشینکاری، زمان این فرایند کوتاه تر می شود.

    مقاوم بودن نسبت به سایش و چقرمگی
    معایب

    بعد از عملیات حرارتی احتمال ایجاد ترک های ریز در سطح قطعه و تابیدگی آن وجود دارد که پس از آن با عملیات ماشینکاری نهایی از بین می رود. این موضوع باعث طولانی تر شدن فرایندهای ساخت قالب می-شود.

    فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni)

    یکی از نیازهای اساسی صنایع پیشرفته احتیاج به موادی با قابلیت اطمینان بالا از استحکام و تافنس شکست می باشد . در این راستا محققان زیادی فولادهای استحکام بالای مختلفی را گسترش داده اند ؛ که در این میان تنها فولادهای ماریجینگ توانسته اند به هر دو نیاز صنایع پیشرفته پاسخ گویند . مهمترین کاربرد این فولاد ها در صنایع نظامی ، هوافضا ، اجزاء الکترومکانیکی و ... است.
    این فولادها که تعلق به خانواده آلیاژهای پایه آهن دارند . ابتدا تحت پروسه استحاله مارتنزیت قرار می گیرند و سپس به وسیله پیری یا رسوب سختی دنبال می شوند . که کلمه Maraging از دو کلمه Martensite و Aging گرفته شده است .
    فولادهای ماریجینگ دارای 18 % Ni به دو کلاس گسترده تقسیم می شوند. که بستگی به عناصر تقویت کننده در آنالیز شیمیایی آنها دارد . فولاد ماریجینگ اورجینال در اوایل 1960 معرفی شد ، که کبالت به عنوان عنصر تقویت کننده و استحکام بخش ( 7-12% ) در فولاد ماریجینگ 18 % Ni بکار برده می شد . در اوایل دهه 70 کار بر روی این فولادها کمرنگ شد . که دلیل آن افزایش قیمت کبالت بود که منجر به نوع جدیدی از فولادهای ماریجینگ شد ، این دسته تیتانیوم را به عنوان عامل اصلی تقویت کننده به همراه داشتند. درجه تقویت کبالت یا " C-type 18 Ni Maraging " به وسیله حرف " C " در شناسائی این کلاس انتخاب می شود ؛ همچنین درجه استحکام تیتانیوم یا " T-type 18 Ni Maraging " را با حرف " T " نشان می دهند.
    این دو نوع فولاد با توجه به میزان استحکام آنها به 200 ، 250، 300، 350 درجه پیری طبقه بندی می شوند و به طور C-200 و T-200 آنها را نمایش می دهند . استحکام دهی به وسیله رسوب دهی آسان اجزاء فلزی در حین عملیات پیر سازی صورت می گیرد . که این رسوب سختی به واسطه عناصر آلیاژی همچون Co , Mo , Ti در مارتنزیت Fe-Ni با کربن بسیار کم 0.03% یا کمتر صورت می گیرد.
    فولاد های ماریجینگ در شرایط آنیل محلول سازی تهیه می شوند پس دارای چقرمگی و نرمی نسبی ( 28 - 32 RC ) هستند . پس به سهولت شکل می گیرند و ماشین می شوند . خواص کامل آنها از طریق پیرسازی مارتنزیت بدست می آید .

    خصوصیات فولادهای ماریجینگ :

    الف ) خواص مکانیکی عالی :
    1-استحکام نهایی و استحکام تسلیم بالا
    2-تافنس ، داکتیلیتی و مقاومت به ضربه بالا در مقایسه با فولاد کوئنچ و تمپر شده با استحکام مشابه
    3-استحکام خستگی زیاد
    4-استحکام فشاری بالا
    5-سختی و مقاومت به سایش کافی برای بعضی از ابزار های کاربردی
    ب) خصوصیات عملیات حرارتی :
    1-دمای مورد نیاز برای کوره پایین است
    2-رسوب سختی و عملیات حرارتی پیری
    3-انقباض یکنواخت و قابل پیش بینی در طول عملیات حرارتی
    4-حداقل اعوجاج در طول عملیات حرارتی
    5-سخت شدن بدون کوئنچ کردن
    6-درصد پایین کربن ، که جلوگیری از مشکل دکربوره شدن می کند.
    ج) کارپذیری عالی
    1-ماشینکاری آسان
    2-مقاومت بالا در برابر انتشار ترک
    3-شکل پذیری آسان در حالت سرد ، گرم و داغ
    4-قابلیت جوشکاری خوب به خاطر درصد پایین کربن
    5-مقاومت به خوردگی خوب که نرخ خوردگی آن در حدود نصف فولادهای کوئنچ و تمپر شده است
    این فاکتورها نشان می دهد که فولادهای ماریجینگ در کاربردهایی مثل شفت ها و اجزایی که تحت خستگی ضربه ای همچون کلاچ ها و چکش ها بهترین استفاده را دارد.

  4. #3


    محل سکونت
    دل زخمی کویر...
    رشته تحصیلی
    مهندسی متالورژی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی
    علایق
    خـــــــــــــدا
    شغل و حرفه
    دانشجو
    نوشته ها
    866
    تشکر ها
    1,566
    تشکر شده 1,463 بار در 601 ارسال.
    کاربرد انواع مختلف فولاد (3)



    تولید و فرآوری فولادهای ماریجینگ

    روش متداول برای تولید فولادهای ماریجینگ به ترتیب زیر است :
    1-ذوب و ریخته گری
    2-همگن سازی
    3-آهنگری و نورد گرم
    4-آنیل معمولی
    5-پیر سازی
    در فولادهای ماریجینگ رسیدن به استحکام و تافنس بالا مستلزم کنترل دقیق ریزساختار می باشد. از طرف دیگر چون آخال های موجود در زمینه این نوع فولادها تاثیر منفی شدیدی بر روی تافنس شکست دارند. باید ترکیب ، ابعاد و توزیع آخال ها کنترل گردد. در این نوع فولادها به علت زیاد بودن عناصر آلیاژی جدایش شدید این عناصر در حین انجماد وجود دارد که این جدایش تاثیر زیادی بر روی کاهش قابلیت آهنگری ، نورد گرم و .. خواهد داشت . پس لازم است که شرایط انجمادی مناسب به صورت کنترل شده و سریع برای فولادها مهیا گردد. برای تهیه این فولادها از روش ذوب چند مرحله ای استفاده می شود. روش استاندارد برای تهیه فولادهای ماریجینگ استفاده از روش ذوب تحت خلاء دو مرحله ای می باشد که در آن ابتدا به روش ذوب القائی تحت خلاء آلیاژ سازی صورت گرفته و سپس شمش تهیه شده به روش ذوب مجدد قوسی تحت خلاء الیاژ سازی صورت گرفته و سپس شمش تهیه شده به روش ذوب مجدد قوسی تحت خلا تصفیه می گردد.
    عملیات حرارتی همگن کردن نیز به منظور افزایش قابلیت شکل پذیری شمش ها صورت می گیرد . همگن سازی فولاد ماریجینگ در 1250 c0 به مدت 2 الی 3 ساعت انجام می گیرد و به دنبال آن فولاد تحت کار مکانیکی گرم قرار گرفته و یا اینکه سریع سرد می گردد. این فولادها تحت انواع کارهای مکانیکی از قبیل آهنگری ، نورد ، اکستروژن گرم قرار می گیرند . بعد از مراحل فوق فولادهای ماریجینگ تحت عملیات آستنیته و سپس پیری قرار می گیرند.

    عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ

    فولادهای ماریجنینگ فولادهای پر آلیاژ-کم کربن-آهن ونیکل باساختار مارتنزیتی هستند که دارای ترکیبی عالی از استحکام وتافنسی به مراتب بالاتر از فولادهای پر کربن کوینچ شده می باشند.
    این فولادها دو کاربرد بحرانی ومتمایز فولادهای کربن آبداده که استحکام بالا وتافنس وانعطاف پذیری خوب مورد نیاز است را دارا میباشد . فولادهای کربنی آبداده استحکامشان را از مکانیسمهای تغییر فاز وسخت گردانی بدست میآورند. ( مثل شکل گیری مارتنزیت و بینیت ) واین استحکام پس از رسوب گیری کاربیدها در طول مدت تمپر کردن بدست می آید. درمقایسه فولادهای ماریجینگ استحکامشان را از شکل گیری یک فولاد مارتنزیتی کم کربن انعطاف پذیرو سخت آهن ونیکل بدست می آورند که می توانند بوسیله رسوب گیری ترکیبات بین فلزی در طول مدت پیرسختی استحکام بیشتری داشته باشند. دوره ماریجینگ بر اساس پیرسختی ساختار مارتنزیتی وضع شده است.

    متالورژی فیزیکی:

    قبلا اشاره شد که استحکام وتافنس خوب فولادهای ماریجینگ بوسیله پیر سختی یک ساختار مارتنزیتی کم کربن بسیار انعطاف پذیربا استحکام نسبتا خوب بدست میآید.در حین پیرسازی ساختار مارتنزیتی هدف اصل روش توزیع یکنواخت رسوبات بین فلزی خوب است که صرف تقویت کردن بافت مارتنزیتی می شود. یکی دیگر از هدفهای اصلی در مدت پیر سازی فولادهای ماریجینگ کم کردن یا حذف کردن برگشت فاز نیمه پایدارمارتنزیت به آستنیت و فریت می باشد .

    شکل گیری مارتنزیت :

    مارتنزیت فولادهای ماریجینگ معمولا مکعب مرکز دار (bcc ) کم کربن است که این مارتنزیت شامل چگالی بالای نابجایی می باشد اما نه به صورت دوقلویی. در حین سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی آستنینت fcc بوسیله بازگشت برشی کم نفوذ تجزیه به ساختارهای متعادل به ساختار bcc تبدیل میشود.این تبدیل آستنیت به مارتنزیت ناپایدار اتفاق نمی افتد تا دمای شروع مارتنزیت (Ms) بدست آید ودمای شروع مارتنزیت باید به اندازه کافی بالا باشد بنابراین یک تبدیل کامل به مارتنزیت قبل از خنک شدن فولاد تا دمای اتاق اتفاق می افتد.
    بیشتر انواع فولادهای ماریجینگ دمای شروع مارتنزیت حدود 200 تا300 درجه سانتیگراد را دارند ودر دمای اتاق به طور کامل مارتنزیت هستند . نتیجه ساختار مارتنزیت یک فولاد نسبتا قوی و فوق العاده انعطاف پذیر میباشد .
    عناصر آلیاژی دمای شروع مارتنزیت را بطور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد اما تغییر مشخصه این استحاله به مقدار زیادی بستگی به سرعت سرد شدن دارد.
    اغلب عناصرآلیاژی اضافه شده در فولادهای ماریجینگ (به استثناء کبالت ) درجه حرارت شروع مارتنزیت را کاهش می دهند.
    یکی از دونوع ممکن مارتنزیت که در سیستم آلیاژی آهن- نیکل ممکن است شکل بگیرد بستگی به مقدار نیکل در ماده مورد سوال میباشد.در سرعتهای سرد کردن بالا در فولادهای شامل 5 تا 10 درصد نیکل ،و بیش از 10 درصد پایین آوردن سرعت سرد کردن، لازمه شکل گیری مارتنزیت در فولادها می انجامد وشکل گیری کامل ساختار مارتنزیتی را تعیین می کند.در فولادهای شامل 25 درصد نیکل ، مارتنزیت لایه ای وبالای 25 درصد مارتنزیت دو قلویی داریم .مطالعه برروی آلیاژهای مارجنیگ آهن – 7 درصد کبالت 5 درصد مولیبدن و4/. درصد تیتانیم در ( ماریجینگ 18 درصد نیکل 250 ) شامل مقادیر متفاوت نیکل نشان می دهد که یک ساختار مارتنزیتی لایه ای با مقادیر نیکل بیش از 23 درصد بدست می آید .
    اگر چه مقادیر نیکل بیش از 23 درصد شکل گیری مارتنزیت دو قلویی را نتیجه داده است . معمولا یک ساختار مارتنزیتی لایه ای در فولادهای ماریجینگ ترجیح داده می شود زیرا در مدت پیر سازی این ساختار سخت تر از یک ساختار مارتنزیتی دو قلویی میباشد.

    چگونگی انجام عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ:

    تابکاری انحلالی : تابکاری انحلالی مستلزم حرارت دادن آلیاژی به اندازه کافی،بالای درجه حرارت پایان آستنیت و نگهداری در زمان کافی تا جا گیری عناصر در محلول جامد و سرد کردن آن تا دمای اتاق .متداول ترین سیکل عملیات حرارتی برای فولادهای ماریجینگ 18 درصد نیکل 200 ،250 300 درگیر کردن آلیاژهای در دمای 815 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و سپس سرد کردن آن بوسیله هوا.تولید برای کاربردهای فورجینگ معمولا در حالت آنیل نشده خریداری می شود زیرا حرارت دادن سیکل تابکاری حرارتی قبلی را خنثی میکند .استفاده از خلا ، کنترل گردش هوای اتمسفر ، تمام نمک خنثی یا کوره های سیال تخت برای حداقل کردن صدمات سطحی ممکن است مورد نیاز باشد .
    اثرزمان و درجه حرارت تابکاری بر خواص پیرسازی: اطلاعات نشان میدهد که بیشترین استحکام در دمای تابکاری انحلالی 800 تا815 درجه بوجود می آید. استحکام وانعطاف پذیری پایین تر با درجه حرارت تابکاری از 760 تا 800 درجه ناشی از انحلال ناقل عناصر سخت کننده میباشد و کاهش استحکام مربوط به درجه حرارت تابکاری انحلالی بالای 815 درجه ناشی از درشتی ساختار دانه ها میباشد. سرعت سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی از اهمیت کمتری برخورداراست چون اثر کمتری بر خواص زیر ساختاری ومکانیکی دارد.
    اصلاح دانه ها بوسیله سیکل حرارتی : سیکل حرارتی فولادهای ماریجینگ بین درجه حرارت پایان مارتنزیت و دمای بسیار بالاتر از دمای تابکاری انحلال می تواند برای اصلاح ساختار دانه هایی که درشت هستند استفاده شود.این عمل استحاله برشی کم نفوذ ، مارتنزیت به آستنیت واز آستنیت به مارتنزیت نیروی محرکه برای تبلور مجدد در حین سیکلهای حرارتی تامین میکند.

    پیر سختی:

    نوعی پیر سختی بعد از تابکاری انحلالی معمولا شامل حرارت دادن آلیاژ تا رنج دمایی 455 تا 510 درجه سانتیگراد و نگاه داشتن در این دما به مدت 3 الی 12 ساعت وخنک کردن آن در معرض هوا تا دمای اتاق می باشد. استفاده از فولادهای ماریجینگ در کاربردهای مانند ابزارآلات دایکست لازم است استفاده از یک حرارت پیر سازی تقریبا 530 درجه سانتیگراد که ساختار متعادلی را فراهم می کند و از نظر حرارتی تثبیت شده است. هنگامی که زمان پیر سازی افزایش پیدا میکند تا جائیکه به نقطه ای می رسیم که سختی واستحکام شروع به کاهش میکند به علت شکل گیری بازگشت آستنیت که معمولا از ذرات ریز باندهای آستنیت دور دانه ای قبلی شروع میشود.

    کار سرد وپیر سازی :

    استحکام تسلیم واستحکام نهایی کششی فولادهای ماریجینگ می توانند بوسیله کار سرد قبل از پیر سازی تا 15 درصد افزایش پیدا کنند . بوسیله کار سرد قبل از تابکاری انحلالی ماده بالای 50 درصد کاهش قبل از پیر سازی ،نتیجه رسیده است .این سازگاری کمی با انعطاف پذیری وچغرمگی است .از کاهش سرما بیش از 50 درصد باید خوداری شود زیرا ممکن است که پوسته پوسته شدن تولیدات بوجود آید.

    نیتریده کردن :

    سختی سطح را می تواند بوسیله نیتریده کردن فولادهای ماریجینگ در آمونیاک بدست آید . سطح سختی معادل 65 تا70 راکول سی به عمق 15/0 میلیمتر بعد از نیتریده کردن به مدت 24 الی 48 ساعت در دمای 455 درجه سانتیگراد میتواند بدست آید. نیترده کردن در این دما می تواند همزمان با پیرسختی اتفاق بیافتد . حمام نمک نیتریده کردن برای 90 دقیقه در دمای 540 درجه سانتیگراد بخوبی می تواند این عمل را شکل بدهد اگر چه برای پرهیز از فوق پیر سازی شدن بیش از حد این عمل باید بخوبی کنترل شود. استحکام خستگی ومقاومت به سایش فولادهای ماریجینگ بوسیله نیتریده کردن بهبود پیدا می کنند.

    پخت :

    عملیاتی است برای حذف هیدروژن که در دمای پایین بین150 تا 200 درجه سانتیگراد قرارمیگیرد. تردی هیدروژن ممکن است در فولادهای ماریجینگ اتفاق بیافتد وقتی که در معرض کارهای الکترومکانیکی مثل آبکاری قرار میگیرد. حذف هیدروژن کار مشکلی است باید در یک سیکل عملیات حرارتی (پخت) بین 3تا 10 ساعت قرار بگیرد.
    سند بلاست موثرترین روش برای حذف اکسید ناشی عملیات حرارتی است . فولادهای ماریجینگ را میتوان بوسیله مواد شیمیائی تمیز کننده مثل اسید شوئی در محلول اسید سولفوریک یا محلول اسید کلریدریک و اسیدنیتریک واسید هیدروفلوریک . اگر چه باید مراقب بود که بیش از حد اسید شوئی نشود
    عملیات حرارتی که روی این نوع فولادها انجام می گیرد عبارت است از عملیات محلول سازی در دمای بالاتر از 1000 C0 و نگهداری در این دما به مدت یک ساعت به منظور اینکه کاربیدهای آلیاژی کاملا حل شوند و ساختار 100% آستنیته تشکیل گردد.
    به علت وجود عناصر آلیاژی منحنی TTT برای این فولاد به سمت راست حرکت می کند. پس با سرد کردن این فولاد در هوا نیز ساختاری مارتنزیتی داریم که مارتنزیت بدست آمده نرم بوده و قابلیت کار مکانیکی دارد. ساختار مارتنزیتی ایجاد شده را در 480-500 درجه تمپر می کنند. این تمپر کردن منجر به یک رسوب سختی قوی می گردد. رسوبات بین فلزی به واسطه مارتنزیت که فوق اشباع از عناصر آلیاژی است صورت می گیرد . ساختار فولادهای ماریجینگ تجاری با حداکثر سختی می تواند شامل رسوبات کوهرنت از فاز نیمه پایدار Ni3Mo و Ni3Ti باشد. ذرات میان مرحله ای اینتر متالیک در فولاد ماریجینگ به شدت پراکنده هستند که ناشی از رسوب آنها در نابجایی ها است . ساختار فولادهای ماریجینگ دارای دانسیته بالایی از نابجایی ها است . که در چیدمان مجدد لتیس مارتنزیت ظاهر می شوند . در مارتنزیت دوقلویی نشده ، چگالی دیسلوکیشن ها 1011 - 1012 cm-2 است که مشابه فلزات شدیدا کار سخت شده است.
    این طور فرض می شود که رسوب فازهای میان مرحله ای در هنگام تمپر کردن فولادهای ماریجینگ مقدم تر از جدایش اتم های اجزاء آلیاژی در دیسلوکیشن ها است . این اتمسفر شکل گرفته در دیسلوکیشن ها به عنوان مراکزی برای تمرکز لایه های بعدی مارتنزیت که با عناصر آلیاژی اشباع شده اند بکار می رود. در فولادهای ماریجینگ ساختار دیسلوکیشن ها که در ضمن استحاله مارتنزیت شکل می گیرد . بسیار پایدار است . و در طی گرمادهی بعدی و در دمای بهینه تمپرینگ عملا بدون تغییر می ماند .
    دانسیته بالای دیسلوکیشن ها در طی تمپرینگ ممکن است به علت فضای محسوس و پین شدن انها بوسیله تفرق رسوبات باشد . نگه داری زیاد در یک دمای تمپر بالا ( بیشتر یا 550 C0 ) می تواند رسوبات را درشت و فضای میان ذره ای را افزایش دهد . که بر خلاف آن از دانسیته دیسلوکیشن ها کاسته می شود . با زمان نگه داری بالا رسوبات سمی کوهرنت اینتر متالیک با رسوبات درشت اینکوهرنت از فازهای پایداری چون Fe2Mo یا Fe2Ni جایگزین می شوند. در دمای افزایش یافته تمپرینگ ؛ فولادهای ماریجینگ ممکن است متحمل استحاله معکوس مارتنزیت شوند . به طور کلی می توان گفت که خصوصیات استحکامی این نوع از فولاد ها بعد از یک نرمی به سوی ماکزیمم افزایش پیدا می کند . سختی موثر به علت شکل گیری جدایش در دیسلوکیشن ها و شکل گیری رسوبات کوهرنت از فازهای میانی همچون Ni3Ti و Ni3Mo است . دلیل نرم شدن را نیز می توان گفت که به علت جایگزینی رسوبات پراکنده که فضای میان ذره ای زیادی دارند و استحاله معکوس مارتنزیت است.

    استفاده از کامپوزیت‌ها به جای فولاد

    استفاده از مصالح جدید و به خصوص کامپوزیت‌ها به جای فولاد در دهة اخیر در دنیا به شدت مورد علاقه بوده است. کامپوزیت‌ها از یک مادة چسباننده (اکثراً اپوکسی) و مقدار مناسبی الیاف تشکیل یافته است. این الیاف ممکن است از نوع کربن، شیشه، آرامید و ... باشند، که کامپوزیت حاصله به ترتیب، به نام AFRP, GFRP, CFRP خوانده می‌شود. مهمترین حسن کامپوزیت‌ها، مقاومت بسیار عالی آنها در مقابل خوردگی است. به همین دلیل کاربرد کامپوزیت‌های FRP در بتن‌آرمه به جای میلگردهای فولادی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است لازم به ذکر است که خوردگی میلگرد در بتن مسلح به فولاد به عنوان یک مسئلة بسیار جدی تلقی می‌گردد. تاکنون بسیاری از سازه‌های بتن‌آرمه در اثر تماس و مجاورت با سولفاتها، کلرورها و سایر عوامل خورنده دچار آسیب جدی گردیده‌اند، چنانچه فولاد به کار رفته در بتن تحت تنش‌های بالاتر در شرایط بارهای سرویس قرار گیرند، این مسئله به مراتب بحرانی‌تر خواهد بود. یک سازة بتن‌آرمة معمولی که به میلگردهای فولادی مسلح است، چنانچه در زمان طولانی در مجاورت عوامل خورنده نظیر نمک‌ها، اسیدها و کلرورها قرار می‌گیرد، قسمتی از مقاومت خود را از دست خواهد داد. به علاوه فولادی که در داخل بتن زنگ می‌زند، بر بتن اطراف خود فشار آورده و باعث خرد شدن آن و ریختن پوستة بتن می‌گردد.
    تاکنون تکنیک‌هایی جهت جلوگیری از خوردگی فولاد در بتن‌آرمه توسعه داده شده و به کار رفته است که در این ارتباط می‌توان به پوشش میلگردها توسط اپوکسی، تزریق پلیمر به سطح بتن و یا حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود هر یک از این روش‌ها تا حدودی و فقط در بعضی از زمینه‌ها موفق بوده‌اند. به همین جهت به منظور حذف کامل خوردگی میلگردها، توجه محققین و متخصصین بتن‌آرمه به حذف کامل فولاد و جایگزینی آن با مواد مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. در همین راستا کامپوزیت‌های FRP )پلاستیک‌های مسلح به الیاف) از آنجا که به شدت در محیط‌های نمکی و قلیایی در مقابل خوردگی مقاوم هستند، موضوع تحقیقات گسترده‌ای به عنوان یک جانشین مناسب برای فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌های ساحلی و دریایی گردیده‌اند.
    لازم به ذکر است که اگر چه مزیت اصلی میلگردهای از جنس FRP مقاومت آنها در مقابل خوردگی است، با این وجود خواص دیگر کامپوزیت‌های FRP نظیر مقاومت کششی بسیار زیاد (تا 7 برابر فولاد)، مدول الاستیسیتة قابل قبول، وزن کم ، مقاومت خوب در مقابل خستگی و خزش، عایق بودن در مقابل امواج مغناطیسی و چسبندگی خوب با بتن، مجموعه‌ای از خواص مطلوب را تشکیل می‌دهد که به جذابیت کاربرد FRP در بتن‌آرمه افزوده‌اند. اگر چه بعضی از مشکلات نظیر مشکلات مربوط به خم کردن آنها و نیز رفتار کاملاً خطی آنها تا نقطة شکست، مشکلاتی از نظر کاربرد آنها فراهم نموده‌اند که امروزه موضوع تحقیقات گسترده‌‌ای به عنوان یک جانشین مناسب برای فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌های ساحلی و دریایی گردیده‌اند.
    با توجه به آنچه که ذکر شد ، بسیار به جاست که در ارتباط با کاربرد کامپوزیت‌های FRP در بتن‌ سازه‌های ساحلی و دریایی مناطق جنوبی ایران و به خصوص منطقة خلیج‌فارس، تحقیقات گسترده‌ای صورت پذیرد. در همین راستا مناسب است که تحقیقات مناسبی بر انواع کامپوزیت‌های FRP(AFRP, CFRP, GFRP) و میزان مناسب بودن آنها برای سازه‌های دریایی که در منطقة خلیج‌فارس احداث شده است، صورت پذیرد. این تحقیقات شامل پژوهش‌های گستردة تئوریک بر رفتار سازه‌های بتن‌آرمة متداول در مناطق دریایی (به شرط آنکه با کامپوزیت‌های FRP مسلح شده باشند) خواهد بود. در همین ارتباط لازم است کارهای تجربی مناسبی نیز بر رفتار خمشی، کششی و فشاری قطعات بتن‌آرمة مسلح به کامپوزیت‌های FRP صورت پذیرد.
    لازم به ذکر است که چنین تحقیقاتی در 10 سال اخیر در دنیا صورت گرفته که نتیجة این تحقیقات منجمله آئین‌نامة ACI-440 است که در چند سال اخیر انتشار یافته است. با این وجود کامپوزیت‌های FRP در ایران کماکان ناشناخته باقی مانده است و به خصوص کاربرد آنها در بتن‌آرمه در سازه‌های ساحلی و دریایی کاملاً دور از چشم متخصصین و مهندسین ایرانی بوده است. تحقیقاتی که در این ارتباط صورت خواهد گرفت، می‌تواند منجر به تهیة دستورالعمل و یا حتی آئین‌نامه‌ای جهت کاربرد FRP در بتن‌آرمه به عنوان یک جسم مقاوم در مقابل خوردگی در سازه‌های بندری و دریایی ایران گردد. این حرکت می‌تواند فرهنگ کاربرد این مادة جدید در بتن‌آرمة ایران را بنیان گذارد و از طرفی منجر به صرفه‌جویی‌ میلیاردها ریال سرمایه‌ای ‌شود که متأسفانه همه ساله در سازه‌های بتن‌آرمة احداث شده در مناطق جنوبی ایران (به خصوص در مناطق بندری و دریایی)، به جهت خوردگی میلگردها و تخریب و انهدام سازة بتنی، به‌هدر می‌رود.
    مآخذ :
    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    [برای مشاهده لینک عضو شوید! ]

    آفتاب
    دانشنامه? رشد
    مراجع:
    گلعذار، محمدعلی - عملیات حرارتی فولادها - انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان- 1383
    • M. S. Andrade, O. A. Gomes, J. M. C. Vilela, A. T. L. Serrano and J. M. D. de Moraes, Formability Evaluation of Two Austenitic Stainless Steels, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Science & Engineering, 24, 47-50 2004.
    • A. Westgren and G. Phragmen, X-ray studies on the crystal structure of steel, Journal of Iron Institute, 105, 241-262, 1922.
    • H. K. D. H. Bhadeshia, Bainite in Steels, 2nd Edition, Institute of Materials, Woodhead Pub Ltd, 2001, ISBN 1861251122
    • Zenji NISHIYAMA, Atsuo KORE"EDA and Ken"ichi SHIMIZU, Morphology of the Pearlite Examined by the Direct Observation Method of Electron Microscopy, Journal of Electron Microscopy, 7, 41-47, 1959.
    • V. B. Spiridonov, Yu. A. Skakov and V. N. Iordanskii, Microstructure of martensite in chromium-nickel steel, Metal Science and Heat Treatment, 6, 630-632, 1964. doi:10.1007/BF00648705
    • . The family of steels for plastic moulding- LUCCHINI SIDERMER -MECCANICA- June 2005
    • . Tool steels for the plastics industry-Edelstahlwerke Buderus AG-2007
    • . Plastic mould steels-FLETCHER EASYSTEEL-2007
    • . Steels for plastic moulding-EDELSTAHL WITTEN- KREFELD GMBH-2007
    • . Plastic mould steels- BOHLER-11.2003
    • . Plastic mould steels- ESCHMANN STAHL-2007
    • . Table of plastic steels properties- ASSAB-2008

  5. #4


    محل سکونت
    دل زخمی کویر...
    رشته تحصیلی
    مهندسی متالورژی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی
    علایق
    خـــــــــــــدا
    شغل و حرفه
    دانشجو
    نوشته ها
    866
    تشکر ها
    1,566
    تشکر شده 1,463 بار در 601 ارسال.
    کاربرد انواع فولاد 4



    فولاد
    اصطلاح فولاد برای آلیاژهای آهن که بین ۰/۰۲۵ تا حدود ۲ درصد کربن دارند بکار می‌رود فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

    www.iran-stu.com
    کاربرد انواع مختلف فولاد
    از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

    ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد
    آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد دو هدف دنبال می‌شود:
    • سوزاندن ناخالصی‌های چدن
    • افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن
    منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO۲) در می‌آید. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO۲) است، بکار می‌برند:
    • (MnO + SiO۲ -------> MnSiO۳(l
    و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:
    • (MgO+SiO۲------->MgSiO۲(l
    (۶MgO + P۴O۱۰ -------> ۲Mg۳(PO۴)۲(l

    کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها
    معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ۱۰۰ تا ۲۰۰ تن آهن مذاب جای می‌گیرد.
    بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند باز می‌گردانند.

    روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن
    در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش ۳۰۰ تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.
    اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO۲ رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، بطوری که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنشها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی‌ این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

    تبدیل آهن به فولاد آلیاژیآهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن (Fe۳C) به نام «'سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:
    • Fe۳C <------- گرما + ۳Fe + C
    هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولکهای گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن‌ها که درصد کربن در آنها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملا انجام نمی‌گیرد.

    عملیات حرارتی
    گرم کردن و سرد کردن زمانبندی شدهٔ فلزات، سرامیک‌ها و آلیاژها را به منظور بدست آوردن خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب،‌ عملیات حرارتی می‌نامند. عملیات حرارتی برای مواد غیرفلزی مانند شیشه‌ها و شیشه-سرامیک‌ها نیز بکار می‌رود.

    عملیات حرارتی فولادها
    کربن‌دهی سطحی
    بازپخت کامل (آنیلینگ)
    آنیلینگ جهت کروی کردن سمنتیت
    نرماله کردن (نرمالیزاسیون)
    کوئنچ‌کردن
    برگشت دادن (تمپر کردن)

    نمودار فازی آهن-کربن


    www.iran-stu.com


    نمودار فازی آهن-کاربید کربن
    نمودار تعادلی آهن-کربن (Fe-C) راهنمایی است که به کمک آن می‌توان روش‌های مختلف عملیات حرارتی، فرآیندهای انجماد، ساختار فولادها و چدن‌ها و... را بررسی کرد.
    قسمتی از این نمودار که در متالورژی اهمیت بیشتری دارد، قسمت آهن-کاربیدآهن (سمنتیت) است.
    چون کاربید آهن یک ترکیب شبه‌پایدار است، بنابراین دیاگرام آهن-کربن را سیستم شبه‌پایدار می‌نامند. حالت پایدار کربن در فشار اتمسفر، کربن آزاد (گرافیت) است.
    قسمت‌هایی که در نمودار با حروف یونانی مشخص شده‌اند، نشانگر محلول‌های جامد از نوع بین‌نشینی هستند.
    تحولات هم‌دما (ایزوترم) در سیستم آهن-کربن شبه پایدار
    خطوط افقی در نمودار، نشان دهندهٔ استحاله‌های هم‌دما هستند.
    • استحالهٔ یوتکتیک : دما ۱۱۴۸ºC، غلظت کربن ۴٫۲۰ درصد
    • استحالهٔ یوتکتوئید : دما ۷۲8ºC، غلظت کربن ۰٫۸۰ درصد
    • استحالهٔ پریتکتیک : دما ۱۴۹۵ºC، غلظت کربن ۰٫۱۸ درصد
    البته باید توجه داشت که غلظت‌ها و دماهای ذکرشده برای آهن-کربن خالص بوده و با حضور عناصر آلیاژی دیگر، این ثابت‌ها تغییر می‌کنند.

    آلوتروپ‌های آهن
    • آهن آلفا
    • آهن گاما
    • آهن دلتا
    فازها و ساختارهای مخلتف نمودار فازی
    • فریت
    • اوستنیت
    • سمنتیت
    • لدبوریت
    • پرلیت
    • بینیت
    • مارتنزیت

    www.iran-stu.com


    آهن آلفا
    آهن آلفا یکی از آلوتروپ‌های آهن است. این آلوتروپ از دمای ۲۷۳- درجه سانتیگراد تا ۹۱۰ درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است.
    ثابت شبکهٔ آهن آلفای فرومغناطیس، ۲/۸۶ آنگستروم است.

    آهن گاما
    آهن گاما یکی از آلوتروپ‌های آهن است که در محدودهٔ دمایی ۹۱۲ تا ۱۳۹۴ درجه سانتیگراد پایدار بوده و ساختمان بلوری fcc (مکعبی مرکزپر) دارد.

    آهن دلتا
    آهن دلتا یکی از آلوتروپ‌های آهن است که از دمای ۱۴۰۱ درجه سانتیگراد تا ۱۵۳۹ درجه سانتیگراد (نقطهٔ ذوب آهن) پایدار است.
    آهن دلتا دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است. آهن دلتا دارای خاصیت پارامغناطیس بوده و ثابت شبکه‌ی آن بزرگ‌تر از آهن آلفا است.
    ثابت شبکهٔ آهن دلتا، ‎۲/۹۳ آنگستروم است.

    فریت
    به محلول جامد از نوع بین‌نشینی کربن در آهن آلفا α-Fe (آهن مکعبی مرکزپر) فِریت گفته می‌شود.
    حداکثر غلظت کربن در فریت حدود ۲/. درصد وزنی و در دمای ۷۲۷ درجه سانتیگراد است.
    مقاومت کششی فریت در حدود ۴۰۰۰۰ پسی (psi) است.

لیست کاربران دعوت شده به این موضوع

کلمات کلیدی این موضوع

علاقه مندی ها (Bookmarks)

علاقه مندی ها (Bookmarks)

www.iran-stu.com مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •  
Published By : vBstyle.iR