PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : ریخته گری فولاد



حسین یعقوبی
Thursday 29 November 12, 18:51
در فولاد ريزي دو روش عمده ريخته گري داريم :

1- روش شمش ريزي: كه ريخته گري جهت توليد آلياژ انجام مي شود.
2- شكل ريزي: كه ريخته گري جهت توليد قطعه انجام مي شود.
خواص مكانيكي فولادها :
1- استحكام مناسب كه بين 400تا 2000 مگاپاسكال مي باشد
2- قابليت شكل پذيري بالا
3- مقاومت خستگي مناسب
4- مقاومت در درجه حرارت پايين مقاومت در درجه حرارت بالا
5- قابليت جوشكاريدسته بندي فولاد ها :
معمولا به سه دسته فولاد هاي ساده كربني فولاد هاي پر آلياژي فولاد هاي كم آلياژي انواع فولادهاي ساده كربني :
فولادهاي كم كربن – كربن متوسط و پر كربن :
فولاد هاي كم كربن: كه در اين فولاد ها مقدار كربن كمتر از 0.2% مي باشد لذا قابليت شكل پذيري و فرم دهي بالا دارد كه در صنعت بيشتر در مواردي به كار مي رود كه استحكام پايين همراه با قابليت انعطاف بالا در نظر باشد فولاد هاي كربن متوسط : كه در اين فولاد ها مقدار كربن بين 0.2تا 0.5% مي باشد كه در مقايسه با فولاد كربني استحكام و سختي بالاتري دارند ولي انعطاف پذيري پايين تري دارند كه عموما در صنايع راهسازي و ماشين سازي از اين گروه استفاده مي شود فولاد هاي پركربن : كه در اين فولاد ها مقدار كربن پس از 0.5% مي باشد كه افزايش درصد باعث افزايش سختي و كاهش انعطاف پذيري مي شود در مواردي استفاده مي شود كه نياز به سختي و مقاومت به سايش بالا باشد فولاد هاي كم آلياژي : در اين فولاد ها ميزان عناصر آلياژي كمتر از 8% مي باشد . وجود عناصر آلياژي باعث افزايش خواص مكانيكي فولاد مي شود وجود عناصر آلياژي باعث جلوگيري از تغيير فرم – تابيدگي و ترك خوردن آلياژ در حين عمليات حرارتي مي شود كه عمدتا در ساخت قطعات و قالبهاي خاص صنعتي ساخته مي شود فولاد هاي پرآلياژي : ميزان عناصر آلياژي در اين نوع فولادها بيش از 8% مي باشد و در مواردي مصرف مي شود كه خواص خالي را در نظر داشته باشيم به عنوان مثال مقاومت به خوردگي بالا و مقاومت به سايش بالا و با توجه به اينكه قيمت عناصر بالا مي باشد و همچنين تكنولوژي اضافه كردن اين عناصر نيز بالاتر مي باشد لذا فولاد هاي آلياژي از نظر قيمت بالاتر مي باشد .
انواع كوره هاي ذوب در فولاد ريزي :
كوره هايي كه در ذوب فولاد استفاده مي شود شامل كوره هاي زيمنس مارتين كوره هاي القايي و قوس كوره هاي كوپل و كنوتر دوپله كردن كوپل و كنورترمي باشد .
مراحل دوبله كردن كوپل و كنورتر :
1- تهيه مذاب در كوره كوپل
2- انتقال به پاتيل با جداره بازي و گوگرد زدائي
3- تخليه مذاب در كنورتر به روش اكسيژن و هوا كه با دمش هوا كربن سوخته مي شود و واكنش هاي زيررا به وجود مي آورد .
Fe+O=FeO
Si+FeO=SiO+Fe+Q
Mn+FeO=MnO+Fe+q
C+FeO=CO+Fe+Q
كه كربن لحظه به لحظه مي سوزد و مذاب به مذاب فولادتبديل مي شود وجوشش كربن صورت مي گيرد لحظه اي كه درصد كربن به 0.5% در مذاب مي رسد فرآيند جوشش كربن به حدي مي رسد كه فرآيند حرارت را در مذاب نداريم كه براي افزايش راندمان به جاي هوا اكسيژن تزريق مي كنند در روش هاي جديد براي كنترل بيشتر مذاب مذاب به كورههاي القايي منتقل مي شود و تركيب شيميايي آن كنترل مي شود عمليات كيفي در تهيه قطعات فولادي : شامل اكسيژن زدايي سرباره گيري ريخته گري قطعات تميزكاري و جوشكاري مي باشد .
جهت اكسيژن زدايي در مراحل اوليه از فروسيليس – سيليكم منگنز و فرومنگنز استفاده مي شود در صورتي كه بخواهيم ميزان اكسيژن به زير 0.1% برسد از Alو Ti در آخرين مرحله استفاده مي شود .
تميزكاري: معمولا از طريق شات بلاست و سند بلاست انجام مي شود جوشكاري : كه بر خلاف چدن در قطعات فولادي به علت قابليت جوشكاري بالا انجام مي شود كه شامل پر كردن اثرات انقباضي-گازي و نيامد در كردن در طي فرآيند ريخته گري مي باشد مراحل جوشكاري : انتخاب نوع الكترود و اندازه الكترود عمليات پيش گرم كردن قطعات قبل از جوشكاري عمليات تنش زدايي بعد از جوشكاري تميز كاري تست هاي غير مخرب : نظير ماوراء بنفش التراستيگ ايكسريد تاثير عناصر جزئي بر فولاد ها ساده كربني :
منگنز : جزء عناصر موجود در فولاد هاي ساده كربني مقدار آن 0.6تا 0.85 درصد كه پيش از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي در فولاد ها مي باشد باعث افزايش سختي استحكام و مقاومت به ضربه فولاد مي شود مي تواند به عنوان اكسيژن زدا درفولاد ها استفاده شود .
Si سيليس : به عنوان اكسيژن زدا استفاده مي شود مانع از پايداري سمنتيت مي شود مقدار آن 0.06% مي باشد و بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي مي شود
Niو Cu : تا حدود 0.5 باعث افزايش سختي پذيري و خواص مكانيكي مي شود كه پايدار كننده ي آستينيت مي باشد بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي محسوب مي شود ساير عناصر آلياژي نظير كرم موليبدن واناديم و تنگستن تا حدود 0.05% در فولاد هاي ساده كربني وجود دارد كه باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود
Al&TI :به عنوان اكسيژن زدا در مراحل توليد استفاده مي شود.
ازت : مقدار آن بين 0.005 تا 0.12 درصد مي باشد تا اين مقادير باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود بيش از اين مقدار به علت تشكيل مك و حفره گازي در قطعات توليدي باعث كاهش خواص مكانيكي مي شود گوگرد : از عناصر مضر در فولاد مي باشد به علت تشكيل فاز FeSتا سولفيد آهن كه فازي با نقطه ذوب پايين و ترد مي باشد و در مراحل انتهايي انجماد در مرز دانه رسوب مي كند باعث كاهش شديد خواص مكانيكي مي شود همچنين به هنگام عمليات حرارتي به علت ذوب موضعي در مرز دانه باعث ايجاد ترك موسوم به ترك سرخ مي شود وجود منگنز تشكيل فاز MnS يا سولفيد منگنز را مي دهد اين فاز نرم بوده و تاثير سوءكمتري نسبت به FeS دارد MnS در داخل دانه پخش مي شود .
فسفر : تمايل به جدايش بيشتري دارد لذا در محل هايي كه آخرين انجماد را دارند جمع مي شوند تشكيل فاز فسفيد آهن ياFe3P را مي دهد اين فاز تشكيل يوتكتيك سه تايي مي دهد كه نقطه ذوب پايين دارد كه در مرز دانه ها رسوب كرده و باعث شكست دانه ها مي شود ميزان فسفر و گوگرد كمتر از 0.05 درصد مي باشدسيستم راهگاهي در فولاد ريزي :
شامل حوضچه بارريز – راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه راهگاه اصلي آشغالگير كانال هاي فرعي و اصلي مي باشد .
عموما نوع سيستم راهگاهي فشاري بوده s>r>g نكاتي كه در طراحي سيستم راهگاهي در فولاد ريزي بايد درنظر بگيريم :
بين راهگاه بارريز و حوضچه بارريز شيب زيادي وجود داشته باشد وجود اين شيب از نفوذ آخال و هوا به داخل سيستم راهگاهي مي شود .
راهگاه بارريز مخروطي مي باشد گوشه هاي راهگاه اصلي و فرعي گرد مي شود انتهاي راهگاه اصلي بعد از آخرين راهگاه فرعي ادامه پيدا مي كند تا ناخالصي ها وارد سيستم راهگاهي نشود در انتهاي راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه را در نظر مي گيرند مقطع راهگاه اصلي به طرف راهگاه فرعي كم مي شود حدالامكان از راهگاه اصلي و فرعي عريض استفاده نشود انجماد جهت دار به طرف تغذيه جنس راهگاه اصلي در مورد قطعات بزرگ از مواد ديرگداز با نقطه زينتر بالا باشد تقسيم بندي سيستم راهگاهي بر اساس ابعاد قطعات : عموما چهار نوع راهگاه در فولاد ريزي وجود دارند
1) راهگاه از بالا براي قطعات با ارتفاع كم
2) راهگاه از بقل براي قطعات با ارتفاع متوسط وابعاد بزرگ
3) راهگاه از پايين براي قطعات با ارتفاع بلند در حالت بايد فوق ذوب زياد در نظرگرفته شودتا از انجماد زود رس در سطح مذاب جلوگيري شود
4) راهگاه پله اي : كه براي قطعات با ارتفاع زياداستفاده مي شود هر يك اين روش نسبت به روش فوق اين است كه مذاب در هر لحظه مذاب گرم به سطح مذاب هدايت مي شود براي جلوگيري از ورود آخال از راهگاه هاي مورب استفاده مي شود.
تعيين ابعاد سيستم راهگاهي :
نكته : در بين راهگاه اصلي و فرعي معمولا يك آشغال گير قرار مي دهند تعين ابعاد آشغال گير:
آشغال گير و فيلتر محفظه اين دو بين راهگاه اصلي و فرعي مي باشد كه به منظور آخال گيري و جدا كردن آخال و جلوگيري از ورود آن ها به محفظه قالب تهيه ميشود
تعيين ابعاد سيستم راهگاهي اصلي –بارريز – فرعي شامل تعيين پشت سيستم راهگاه


خلاصه نکات مهم فولادها:
-فولادها ، آلياژهايي هستند از آهن و كربن كه عناصر ديگري نيز مانند منگنز ، سيليسيم ، فسفر ،گوگرد و...به همراه دارند ، در اين ميان كربن نقش مهمي دارد و مقدار آن تعيين كننده قسمت اعظم خصوصيات آنها ( قابليت كوره كاري ، آبكاري ، ريخته گري ، نقطه ذوب ،و... ) مي باشد ، شايان ذكر است مقدار درصد كربن در فولادها كمتر از 06/2مي باشد ، وچنانچه مقدار درصد كربن در آهن از 06/2 تا67/6 درصد باشد به آن چدن ، مي گويند.

تقسيم بندي فولادها به روشهاي مختلفي صورت مي گيرد، از جمله:
-تقسيم فولادها از نظر عناصر تشكيل دهنده :
1-فولادهاي ساده كربني ( كم كربن ، با كربن متوسط ، پر كربن )
2-فولادهاي نيمه آلياژي ( داراي عناصر آلياژي مانند : كرم ، نيكل ، موليبدن ، منگنز ، واناديوم ، ولفرام و...به مقداركمتر از %5 هستند.)

3- فولادهاي آلياژي (داراي عناصر آلياژي بالاتر از %5 هستند .)
-تقسيم فولادها از نظر روش توليد :
1-فولادهاي توماس بسمر، 2-فولاد هاي L.D 3-فولاد هاي زيمنس مارتين، 4-فولادهاي قوس الكتريك ،
-تقسيم فولادها از نظر كاربرد :
1-فولادهاي ساختماني، 2-فولادهاي ابزار سازي ، و...
-فولاد ها از نظر ساختار ميكروسكپي نيز به انواع مختلفي تقسيم بندي مي شوند اين ساختارهاي ميكروسكپي عبارتند از :
1- فريتي 2- پرليتي 3-فريتي،پرليتي 4-بينايت 5-مارتنزيت


منبع : goldmetal.blogfa.com

حسین یعقوبی
Thursday 29 November 12, 19:49
روشهای تولید فولاد :


روش بسمر:

در این روش ، ناخالصی*های موجود در چدن مذاب را به کمک سوزاندن در اکسیژن کاهش داده ، آن را به فولاد تبدیل می*کنند. 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 می*کنند تا ناخالصی*های کربن و گوگرد به*صورت گازهای SO2 و CO2 از محیط خارج شود و ناخالصی*های فسفر و سیلیس موجود در چدن مذاب در واکنش با اکسیژن موجود در هوا به*صورت اکسیدهای غیر فرار P4O10 و SiO2 جذب جدارهای داخلی کوره شوند و به ترکیبات زودگداز Mg3(PO4)2 و MgSiO3 تبدیل و سپس به*صورت سرباره خارج شوند.
سرعت عمل این روش زیاد است، به همین دلیل کنترل مقدار اکسیژن مورد نیاز برای حذف دلخواه ناخالصی*های چدن غیرممکن است و در نتیجه فولاد با کیفیت مطلوب و دلخواه را نمی*توان به این روش بدست آورد.
روش کوره باز :در این روش برای جدا کردن ناخالصی*های موجود در چدن ، از اکسیژن موجود در زنگ آهن یا اکسید آهن به جای اکسیژن موجود در هوا در روش بسمه (به منظور سوزاندن ناخالصی*هایی مانند کربن ، گوگرد و غیره) استفاده می*شود. برای این منظور از کوره باز استفاده می*شود 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 می*شود. برای تکمیل عمل اکسیداسیون ، هوای گرم نیز به چدن مذاب دمیده می*شود. زمان عملکرد این کوره طولانی*تر از روش بسمه است. از این نظر می*توان با دقت بیشتری عمل حذف ناخالصی*ها را کنترل کرد و در نتیجه محصول مرغوب*تری بدست آورد.

روش الکتریکی:

از این روش در تهیه فولادهای ویژه*ای که برای مصارف علمی *و صنعتی بسیار دقیق لازم است، استفاده می*شود که در کوره الکتریکی با الکترودهای گرافیت صورت می*گیرد. از ویژگی*های این روش این است که احتیاج به ماده سوختنی و اکسیژن ندارد و دما را می*توان 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 می*رود. 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 می*دهند. در این روش ، برای جذب و حذف گوگرد موجود در فولاد مقدار محاسبه شده*ای اکسید کلسیم و برای جذب اکسیژن محلول در فولاد مقدار محاسبه شده ای آلیاژ فروسیلیسیم (آلیاژ آهن و سیلیسیم) اضافه می*کنند.
همچنين از كانورتور ها نيز براي اين منظور استفاده ميكنند

تبدیل آهن به فولاد

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم ، کروم ، تیتانیم ، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می*کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن ، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می*گیرند. در دمای زیاد ، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده ، کربید آهن (Fe3C) به نام«سمانتیت» تشکیل می*دهند. این واکنش ، برگشت*پذیر و گرماگیر است.هرگاه فولادی که دارای سمانتیت است، به*کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن ، جابجا شده ، کربن به*صورت پولکهای گرافیت جدا می*شود و به فلز ، رنگ خاکستری می*دهد. برعکس ، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتا به شکل سمانتیت که رنگ روشنی دارد، باقی می*ماند. تجزیه سمانتیت در دمای معمولی به اندازه*ای کند است که عملا انجام نمی*گیرد.فولادی که دارای سمانتیت است، از فولادی که دارای گرافیت است، سخت*تر و خیلی شکننده*تر است. در هر یک از این دو نوع فولاد ، مقدار کربن را می*توان در محدوده نسبتا وسیعی تنظیم کرد. همچنین ، می*توان مقدار کل کربن را در قسمتهای مختلف یک قطعه فولاد تغییر داد و خواص آن را بهتر کرد. مثلا بلبرینگ از فولاد متوسط ساخته شده است تا سختی و استحکام داشته باشد و لیکن سطح آن را در بستری از کربن حرارت می*دهند تا لایه نازکی از سمانتیت روی آن تشکیل گردد و بر سختی آن افزوده شود.