وبلاگ تخصصی مهندسی متالورژی صنعتی

مصطفی سخراوی کارشناس مواد و متالورژی صنعتی و مسئول امور آموزشی واحد علوم و تحقیقات خوزستان

عملیات حرارتی فولادهای ماریجینگ

مقدمه:
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.

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 كلريدريك و اسيدنيتريك واسید هیدروفلوریک . اگر چه باید مراقب بود که بیش از حد اسید شوئی نشود


 

+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

عناصر پايه در فناوري نانو

تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، استحكام، مقاومت خوردگي و ... تغيير مي‌يابد. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري‌هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي‌توانيم وجود "عناصر پايه" را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص‌شان در مقياس بزرگتر فرق مي‌كند.

اولين و مهمترين عنصر پايه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي‌باشد. نانوذرات مي‌توانند از مواد مختلفي تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي، ... .

دومين عنصر پايه، نانوكپسول است. همان طوري كه از اسم آن مشخص است، كپسول‌هاي هستند كه قطر نانومتري دارند و مي‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و كپسوله كرد. سال‌هاست كه نانوكپسول‌ها در طبيعت توليد مي‌شوند؛ مولكول‌هاي موسوم به فسفوليپيدها كه يك سر آنها آبگريز و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي‌گيرند، خود به خود كپسول‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه قسمت‌هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي‌شود و از تماس با آب محافظت مي‌شود. حالت برعكس نيز قابل تصور است.


عنصر پايه بعدي نانولوله کربني است. اين عنصر پايه در سال 1991 در شركت NEC كشف شدند و در حقيقت لوله‌هايي از گرافيت مي‌باشند. اگر صفحات گرافيت را پيچيده و به شكل لوله در بياوريم، به نانولوله‌هاي كربني مي‌رسيم. اين نانولوله‌ها داراي اشكال و اندازه‌هاي مختلفي هستند و مي‌توانند تك ديواره يا چند ديواره باشند. اين لوله‌ها خواص بسيار جالبي دارند که منجر به ايجاد کاربردهاي جالب توجهي از آنها مي‌شود

کاربردهاي فناوري نانو
ر حقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهاي نانوذرات مي‌توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي‌نياز از تجديد، شناسايي زود هنگام و بي‌ضرر سلول‌هاي سرطاني، و تجزيه آلاينده‌هاي محيط زيست اشاره کرد. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي مي‌باشند که موارد زير را مي‌توان ذکر کرد:
• تصوير برداري زيستي دقيق
• حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طولاني
• شناسايي و جداسازي كاملاً اختصاصي DNA
• ژن‌درماني كه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت مي‌پذيرد.
• از بين بردن باكتري‌ها
+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

فناوري نانو چيست؟

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).
اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.
واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد
تعريف فناوري نانو از منابع مختلف
ك نانومتر يك هزارم ميكرون است و اگر بخواهيم احساس فيزيكي نسبت به آن داشته باشيم مي‌توان گفت كه يك نانومتر 80000/1قطر موي انسان مي‌باشد اما اين تعريف مقياس نانو، نمي تواند مقايسه درستي باشد چرا که ضخامت موي انسان با توجه خصوصيات فردي هرانسان از چند ده ميكرومتر تا چند صدميكرومتر متغير مي‌باشد.
بنابراين نياز به يك استاندارد براي بيان مفهوم مقياس نانو وجود دارد. با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو مي‌توان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر 10 اتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم مي‌باشد. درك اين موضوع براي افراد معمولي نيز راحت‌تر مي‌باشد. علي‌رغم اينكه درك اندازه يك اتم براي افراد غيرعلمي ساده نمي‌باشد، با اينحال اندازه دقيق اتم براي فهماندن اين مقياس زياد اهميت ندارد. چيزي كه با اين تشابه مشخص مي‌شود، اين است كه نانوفناوري
عبارت است از:
دستكاري كوچكترين اجزاء ماده يا اتم‌ها

+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

تست ذرات مغناطيسي، مايعات نافذ ، التراسونيكNDT

تست ذرات مغناطیسی (MT):

از این روش می توان برای یافتن عیوب سطحی و یا نزدیک به سطح در قطعات فرومغناطیسی استفاده نمود. در این تکنیک تمام یا بخشی از قطعه مغناطیس شده و فلوی مغناطیسی از داخل قطعه عبور داده می شود. هر گاه عیبی در سطح یا نزدیکی سطح قطعه وجود داشته باشد باعث نشت فلوی مغناطیسی در قطعه می گردد و نتیجتا باعث به وجود آمدن دو قطب S,N می گردد. که با پاشیدن ذرات ریز فرومغناطیسی مانند اکسید آهن آغشته به مواد فلروسنت بر روی سطح قطعه می توان ترک را زیر نور ماوراء بنفش مشاهده نمود.



مغناطیس کردن به وسیله کابل (MAGNETIZATION by cable):
گاهی اوقات ابعاد قطعات به اندازه ای بزرگ است که امکان استفاده از کویل امکان پذیر نیست. وقتی این مسئله اتفاق می افتد یک سیم مسی عایق شده ( روپوش دار) را میتوان برای ایجاد میدان مغناطیسی در ماده استفاده کرد. در این روش سیم (کابل) را به دور قطعه می چرخانیم ( شبیه کویل ) تا یک میدان طولی در قطعه ایجاد شود.

استفاده از روش پراد (Use of prode method):
پراد وسیله ای است که با استفاده از عبور جریان از میله های مسی موجب ایجاد یک میدان مغناطیسی موضعی می شود . ( (Local magnetize
بطور کلی با روش پراد بیشترین قدرت آشکارسازی برای عیوب موازی خط جوش وجود دارد.

روش یوک (Yoke):
یوک قطعه ای است فلزی و U شکل با یک سیم پیچ پیچیده شده دور آن که جریان را از خود عبور می دهد. هنگامی که کویل حامل جریان شود در امتداد قطعه یوک ، یک میدان مغناطیسی طولی در قطعه تست ایجاد می شود. در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یوک میدان مغناطیسی خارجی می تواند ذرات آهن را به شدت جذب کند و جهت بررسی عیوب سطحی به کار می رود. اگر ذرات آهن در میدان میان دو قطب یوک اعمال شود. علائم عیوب سطحی را به آسانی می توان مشاهده نمود.
جریان متناوب یکی از مناسبترین جریانهای الکتریکی است که موارد مصرف روزمره دارد به همین دلیل از آن استفاده زیادی به منظور منبعی برای تست ذرات مغناطیسی می باشد.



ذرات (Particles ):
ذرات مورد استفاده در تست MT از موادی که به دقت از لحاظ مغناطیس شوندگی ، شکل و قابلیت نفوذپذیری انتخاب شده اند می باشند. این ذرات، مغناطیس باقی مانده را در خود نگه نمی دارند. این ذرات از براده های تراش کاری هم کوچکترند و در حقیقت این ذرات شبیه پودر می باشند . ذرات بر مبنای روشهای استفاده آنها به دو گروه خشک و تر طبقه بندی می شوند.
ذرات مغناطیسی توسط نشت میدان مغناطیسی جذب می شوند و تجمع ذرات در محل عیب و نشت میدان می توان موجب آشکار شدن علائم عیب شود .
در روش فلروسنت از لامپ UV ( ماوراء بنفش ) که دارای نور مرئی می باشند و به آن نور سیاه نیزگفته می شود استفاده می گردد. پس عملیات تست به وسیله روش فلروسنت در نور مرئی انجام پذیر نیست.
ذرات مغناطیسی باید دارای قابلیت نفوذپذیری زیاد باشند تا اطمینان از این که جذب این ذرات توسط میدانهای ضعیف هم صورت می گیرد حاصل شود و همچنین باید این ذرات قابلیت نگهداری کم داشته باشند تا مغناطیس باقیمانده در آن کم باشد و این مواد باید بلافاصله بعد از قطع میدان برطرف شوند البته اگر جذب نشتی میدان نشوند.
تست ذرات مغناطیسی شامل هفت مرحله اصلی می باشد که این مراحل به ترتیب شامل :
1- آماده سازی سطح قطعه
2- برقرار کردن یک میدان دایروی در قطعه
3- بازرسی برای علائم عیوب طولی
4- برقرار کردن یک میدان طولی در قطعه
5- بازرسی برای علائم حاصل از عیوب عرضی
6- مغناطیس زدایی
7- تمیز کردن کامل سطح قطعه از مواد تست
کاربرد : در صنایع لوله سازی ، خودرو ، فورجینگ ، هوافضا ، کشتی سازی ، بازرسی فنی و غیره و ...
تست مایع نافذ(PT ):

تست مایع نافذ ، یکی از روشهای آزمایش غیر مخرب است که موجب آشکارسازی عیوب سطحی می شود و لذا تست مایع نافذ روشی است که در جهت پیدا کردن ناپیوستگی های سطحی به کار برده می شود. عموما همه مواد ( به جز مواد با سطح متخلخل ) را می توان به وسیله این روش و به طور معمول تست نمود.
بطور خلاصه ، روش انجام این تست به صورت ذیل است :
ابتدا مایع نافذ بر روی سطح قطعه اعمال می شود. سپس بعد از گذشت مدت زمان معینی ، مایع نافذ اعمال شده از سطح پاک می شود و ماده ظاهر کننده بر روی سطح اعمال می شود. بعد از مدت زمان معین ، مایع نافذ نفوذ کرده در ناپیوستگی های سطحی بیرون کشیده شده و علائم کاملا مشخص را در روی سطح آشکار می کند.
با استفاده از این روش می توان عیوبی از قبیل ترکها ، حفرات گازی و درزهای به سطح رسیده را آشکار نمود.



حال به طور خلاصه مراحل تست مایع نافذ را بررسی می کنیم :

1- آماده سازی سطح
سطح تست را باید کاملا تمیز نمود و هر گونه عوامل مزاحم و زائد از قبیل آلودگیها ، چربیها، گریس و روغن ، جرقه جوش ، پوسته اکسیدی و ... را باید از سطح پاک کرد که این کار را می توان با کهنه آغشته به مواد پاک کننده و یا در صورت نیاز به وسیله برس سیمی یا سنگ جت و یا سندبلاس انجام داد.

2- اعمال مایع نافذ
بعد از مرحله تمیزکاری سطحی ، باید مایع نافذ را برروی سطح اعمال نمود که این عمل را با توجه به امکانات و یا شرایط قطعه می توان بوسیله اسپری کردن ، غوطه وری قطعه در مخزن نافذ و یا به وسیله فرچه رنگ انجام داد.

3 – پاک کردن نافذ اضافی
بعد از گذشتن زمان معین ( معمولا بین 5 تا 30 دقیقه ) که بستگی به شرایط سطحی و حساسیت قطعه دارد ، باید سطح را از مایع نافذ اضافی پاک کرد که این عمل را عموما با پارچه آغشته به محلول پاک کننده که توسط شرکت سازنده نافذ توصیه می شود و یا آغشته به آب ( برای نافذ پاک شونده با آب ) باید به دقت انجام داد ولی باید توجه کرد که از اعمال محلول پاک کننده به طورمستقیم بر روی سطح تست خودداری شود چون احتمال خروج مایع نافذ از درزها و ناپیوستگی های سطحی وجود دارد. و در این صورت آشکارسازی عیب مختل می شود. رنگ یک ماده نافذ عموما قرمز است.

4 - اعمال ماده ظاهر کننده بر روی سطح
این ماده عموما از ذرات شبیه گچ به طور خشک و یا محلول در این ماده نفتی تشکیل شده و طبق خاصیت اسمز ( موئینگی ) موجود بیرون کشیدن مایعات نافذ از درزها و ناپیوستگیها می شود. ( رنگ این ماده عموما سفید است ) و لذا علائم حاصل از عیوب ( رنگ قرمز ) در این زمینه سفید ( ماده ظاهر کننده ) آشکار می شود و با وضوح خوبی قابل روئیت می شود.

5 – بازرسی
باید توجه داشت که عملیات بازرسی را بعد از گذشت زمان معین ( معمولا 15 تا 30 دقیقه ) انجام داد تا از خروج مایع نافذ از درزها توسط ظاهرکننده اطمینان حاصل شود.
کاربرد : در صنایع لوله سازی ، خودرو، کشتی سازی وبازرسی فنی و .....

تست التراسونیک ( UT ):

در این روش امواج مافوق صوت با فرکانسهای بالا به درون قطعه فرستاده می شوند. این امواج در مواد ( قطعات ) با دانه بندی ریز می توانند مسافت زیادی را طی کنند. فرکانس مورد استفاده بین 0.1 تا 25 مگا هرتز می باشد. سرعت صوت در جامدات معمولا بین 1000 تا 6000 متر بر ثانیه می باشد. به این ترتیب طول موج صوت مورد استفاده می تواند بین 0.1 تا 10 میلی متر باشد. تکنیک کار معمولا بدین صورت است که با قرار دادن پراب بر روی قطعه کا ر امواج صوتی به درون آن فرستاده می شود که در صورت وجود عیب در داخل قطعه ( به علت تغییر امپدانس ) موجب انعکاس بخشی کل امواج می گردد. پالس فرستاده شده انعکاسات بر روی صفحه CRT نمایش داده می شود و با کالیبره نمودن صفحه CRTبر حسب یک پالس مرجع که معمولا انعکاس از دیوار پشت قطعه و یا سطح منعکس کننده می باشد می توان فاصله عیب از سطح قطعه را مشخص نمود. در این روش که به روش A اسکن موسوم است اطلاعات دریافتی به صورت پالس می باشد که از روی محل پالس روی صفحه نمایشگر و ارتفاع و شکل آن پالس می توان به موقعیت ، اندازه و ماهیت عیب پی برد البته با تکنیکهای دیگر که به B,C اسکن موسوم است می توان اطلاعات دو بعدی و تصویر از سطح مقطع را به دست آورد که اغلب در تستهای دقیق و پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد .
کاربرد : در صنایع لوله سازی ، هوافضا ، کشتی سازی و غیره .........
+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

جوشکاری آلیاژهای فولاد

جوشکاری آلیاژهای فولاد ( با برق)
برای مصارف در صنعت فولاد را با مواردی از قبیل منگنز- نیکل – تنگستن و کرم ترکیب می کنند. این آلیاژهای فولاد را با قوس الکتریکی می توان به هم جوش داد ولی جوش کاری آنها به مراتب سخت تر از آهن است. زیرا در بعضی موارد و اوقات آلیاژ اصلی فولاد در نتیجه حرارت زیاد تجزیه می شود یا باعث سخت شدن قسمت گرم شده گشته و در سطح جوشکاری شده ترکهائی ایجاد می شود. ضمناً شلاکه (گل جوش) و گاز حاصل از سوختن پوسته الکترود در گرده جوشکاری باقی می ماند و باعث کم شدن استحکام جوش می شود.
جوشکاری آلیاژهای فولاد با کربن کم و زیاد و متوسط ( با برق )
فولادهای با آلیاژ کربن کم و متوسط را می توان بدون اشکال جوش داد ولی جوشکاری فولادهای با کربن زیاد مشکلتر است و برای جلوگیری از ترک هائی ریز گرده جوش باید الکترودهای مخصوص به کار برد.

نکاتی که در موقع جوشکاری آلیاژهای فولاد باید رعایت شود
1. لبه قطعات کار را قبل از جوشکاری نسبت به ضخامت آنها آماده کنید و فاصله درز جوش کمتر از درز جوش آهن باشد.
2. قبل از شروع جوشکاری قطعات حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد گرم کنید.
3. الکترود را مناسب با جنس کار با پوشش مناسب و مخصوص و متناسب با قطر کار انتخاب کنید.
4. شدت جریان دستگاه جوش را حتی المقدور کمتر انتخاب کنید.
5. در پاس اول جوشکاری برای اینکه جوش نفوذ بیشتری داشته باشد و به اندازه کافی گرده جوش پهن باشد با سرعت آهسته تری دست را حرکت دهید.
6. سعی کنید که گرده جوش به شکل محدب قرار گیرد و از گرده های جوش مقعر که باعث ترک بیشتری میشود خودداری کنید.

جوشکاری روی سطوح گالوانیزه و یا رنگ دار
پاین سطوح را باید به وسیله مشعل یا برش کاری قبل از کار نمودن سوزاند و چون رنگ و مواد گالوانیزه بخارهای مضر سلامتی صادر خواهند کرد باید توجه نمود که از ماسک تنفسی مناسب استفاده نمود و ضمناً سطح سوزانده شده برای عملکرد بعدی با برس تمیز شده و پاک شود.
جوشکاری فولاد منگنزی ( با برق(
مقدار منگنز فولاد بین 2 تا 14 درصد تغییر می کند و بر دو نوع است. فولاد با منگنز کم ( حدود 2 درصد) و فولاد با منگنز زیاد ( حدود 12 تا 14 درصد).
این آلیاژ بیشتر برای مقاومت در برابر سایش در وسایلی مانند وسائل سنگ خوردکنی و بیلهای خاک برداری به کار می رود.

نکاتی که در جوشکاری این آلیاژ باید رعایت شود
1. لبه های کار را پخ بزنید و سطح جوشکاری کاملاً تمیز کنید.
2. برا ی جلوگیری از ترک زیاد حتی المقدور شدت جریان را کمتر انتخاب کنید زیرا فولاد منگنزی در اثر حرارت زیاد ترک خواهد خورد.
3. الکترود از نوع فولاد منگنزدار که دارای حدود 2/1 درصد کربن و 11 تا 14 درصد منگنز و درصدی کمی از مواد دیگر می باشند والکترود را از نوع آلیاژ آنها و یا نیکل و منگنز انتخاب کنید.
4. جوشکاری را به طول 5 سانتیمتر انجام دهید و بعد از اتمام 5 سانتیمتر جوش فرصت دهید که کاملاً خشک شود و سپس گرده بعدی را شروع کنید. برای خنک کردن از هوای تحت فشار یا از پارچه مرطوب استفاده کنید. حرارت قطعه کار باید طوری باشد که بتوان در محلی که حدود 15 سانتیمتر گرده جوش باشد دست زد.
+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

آزمایش خزش

یکی دیگراز آزمایشهای مهم آزمایش خزش و نمودار سه مرحله ایی آن است

آزمون خزش تغيير شكل مداوم در دماهاي بالا را وقتي تنش كمتر از حد تسليم است تعيين مي كند .نتايج اين آزمون در طراحي اجزاي ماشيني كه در دماي بالا قرار دارند اهميت دارد.خزش خاصيت بسيار مهم مواد در كاربرد هاي دماي بالا است و مي توان آن را به صورت ((جريان مداوم و آهسته ي مومسان تحت بار يا تنش ثابت ))تعريف كرد. به طور كلي خزش به آهنگ تغيير شكلي وابسته است كه در دماي كاركرد فلز و تحت تنشهاي پايينتراز تنش فلز ادامه يابد .خزش در هر دمايي رخ مي دهد ولي اهميت خزش به ماهيت ماده و مقدارتغيير شكل مجاز قطعه بستگي دارد .
آزمون خزش همان آزمون كششي است كه در تنش و دماي ثابت انجام مي شود . در اين آزمون از يك وسيله
بسياردقيق اندازه گيري طول ويك وسيله گرم كردن نمونه در شرايط كاملا كنترل شده استفاده مي شود . منحني خزش كل يادرصد ازدياد طول بر حسب زمان رسم مي شود.
منحني( الف) مرحله هاي مختلف خزش را نشان مي دهد . در آغاز بار گذاري ازدياد طول آني كشساني پديد مي آيد. سپس يك مرحله مقدماتي گذرا به وجود مي آيد كه طي آن لغزش و كار سختي در اغلب دانه هاي داراي جهت مطلوب روي مي دهد. آهنگ خزش(مماس بر منحني)ابتدا بالاست و به تدريج تا حداقلي كاهش مي يابد .پس از اين به مرحله دوم يا خزش حالت پايا مي رسيم كه طي آن تغيير شكل با آهنگ تقريبا ثابت
ادامه مي يابد.در طي مرحله بين آهنگ كار سختي و آهنگ نرم شدن ناشي از باز يابي يا تجديد تبلور تعادل به وجود دارد. در بعضي موارد تحت تنشهاي متوسط ممكن است آهنگ خزش بسيار آهسته كاهش يابد و مرحله ثانويه تا مدتي دراز ادامه پيدا كند(منحني ب) ولي اگر تنش به مقدار كافي بالا باشد مرحله سومي نيز وجود دارد كه در آن آهنگ خزش شتاب يابدتا شكست رخ دهد.
بين خواص مكانيكي ماده در دماي معمولي و خواص خزشي آن يا ارتباط اندك وجود دارد و يا هيچ ارتباطي وجود ندارد. به نظر مي رسد كه اندكي تغيير در ريز ساختار و مراحل ساخت بر خزش اثر شديد دارد. اندازه دانه ي فلز عامل مهمي در تعيين مشخصه هاي خزشي آن است در حالي كه در دماي محيط استحكام تسليم و استحكام نهايي مواد دانه ريز از مواد دانه درشت بيشتر است در دماهاي بسيار بالا عكس مطلب فوق صادق است.اين موضوع پذيرفته شده است كه در دماهاي بالا ممكن است مرز دانه ها به صورت مركزهايي براي توليد نابجاييهايي كه مايه ي خزش مي شوند عمل كنند . حضور اتمهاي ماده ي
حل شده حتي به مقدار جزيي از طريق تداخل با حركت نابجاييها در ميان بلور سبب كندي خزش مي شود . عامل موثرتر در كندي خزش وجود فاز دوم قوي و پايداري با پراكندگي خوب است.

برخي از خواص خزشي آلياژهاي گوناگون
فولادهاي ساده كربني و فولادهاي كم آلياژ به طور گستر ده اي در محيطهاي با دماي متوسط به ويژه دماهاي پايينتر از 480درجه سانتي گراد به كار مي روند. در دماهاي پايين به سبب لايه اي بودن كاربيدها افزايش مقدار كربناستحكام خزشي را بهبود مي بخشد. در دماهاي بالا به سبب كروي شدن كاربيدها عكس اين مطلب صادق است و افزايش مقدار كربن موجب كاهش استحكام خزشي مي شود.
ساختار مناسب فولادهاي ساده كربني براي كار در دماي بالا ساختار يكنواخت شده است . ساختار تابكاري شده پايداري كمتري دارد و مايل است به سرعت كروي در آيد و در نتيجه استحكام خزشي
را كاهش مي دهد. استفاده از آلومينيوم به عنوان عامل اكسيژن زدا در فولاد سازي سبب دانه ريزي فولاد
و كاهش استحكام خزشي مي شود
در فولادهاي كم آلياژ كه كمتر از 10درصد عنصر آلياژي دارند. مولبيدن و واناديم مؤثرترين عناصر در افزايش مقاومت خزشي اند مقدار كربن معمولا كمتر از15ر0 درصد نگه داشته مي شود.فولاد با 5ر0 درصد مولبيدن براي لوله هاي حمل مواد نفتي و لوله هاي گرمكن تا 455درجه سانتي گراد به كار برده مي شود بالاتر از اين دما روند كروي و گرافيتي شدن قوت مي گيرد كه با كاهش در استحكام خزشي توام
است.افزودن يك درصد كروم به اين مقاومت در برابر گرافيتي شدن را افزايش مي دهد و اين فولاد براي لوله هاي حمل مواد نفتي و لوله هاي ديگ بخار تا دماي 540درجه به كار برده مي شود


+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

آزمایشهای مکانیکی

امروز می خواهم در مورد آزمایش سختی سنجی برای شما مطلب بنویسم که این آزمایش از آزمایشهای مخرب برای تست قطعه مور نظر ماست


تعریف خاصیت سختی با آزمون ویژه ای که برای تعیین مقدار آن به کار می رودمشکل است.مقدار سختی را نمی توان مانند استحکام کششی مستقیما در طراحی به کار بردزیرا مقدار سختی به تنهایی اهمیت ندارد.
سختی خاصیت اساسی ماده نیست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد.مقدار سختی بدست آمده در یک آزمون ویژه فقط معیاری برای مقایسه مواد با عملیات انجام شده است.طریقه ی آماده سازی نمونه و آزمون معمولاساده است و نتایج را می توان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کاربرد.سختی سنجی به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار می رود.عملیات گرمایی یا کار روی فلز معمولا به تغییر سختی منجر می شود.اگر طی فرایند مشخصی روی یک ماده معین عملیاتی انجام شودکه به سخت شدن ماده بیانجامد سختی سنجی وسیله ی سریع وساده ای برای بازرسی وکنترل آن ماده و فرآیند است.
آزمونهای مختلف سختی سنجی به سه دسته تقسیم می شود:
*سختی کشسان
*مقاومت در برابر برش یا سایش
*مقاومت در برابر فرو رفتن
آزمایشی که در آزمایشگاه خواص مکانیکی انجام شد آزمون مقاومت در برابر فرو رفتن بود که شرح آن به تفصیل خواهد آمد
این آزمون غالبا با اثر گذاری بر نمونه ای نجام می شود که بر تکیه گاه صلبی


قرار می گیرد.دندانه ای نیزبا شکل ثابت و مشخص تحت باری استاتیکی مستقیما یا با اهرم برنمونه فشار می آورد .بسته به نوع آزمون سختی با عددیبیان می شود که یابا عمق اثر ناشی از بار و دندانه مشخص نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است . روشهای معمول آزمون سختی با دندانه در زیر آمده است:
سختی سنجی برینل
ابزار سختی سنجی برینل معمولا شامل یک پرس هیدرولیک عمودی است
که با دست کار می کند و یک دندانه ساچمه ای که بر نمونه فشرده می شود
(شکل 1 )در روش استاندارد به ساچمه ای به قطر 10mm تحت بار 3000kg برای فلزات آهنی یا500kg برای فلزات غیر آهنی نیاز است. در مورد فلزات آهنی بار به مدت حداقل 10ثانیه و برای فلزات غیر آهنی به مدت 30ثانیه اعمال می شود . قطر اثر ایجاد شده به کمک یک میکرو سکوپ شامل چشمی مدرج که معمو لا به دهم میلیمتر تقسیم بندی شده است و با آن می توان تا 0.05mm را تخمین زداندازه گیر ی می شود.
عدد سختی برینل(HB) مساوی است با نسبت بار بر حسب کیلو گرم به سطح اثر بر حسب میلیمتر مربع که از رابطه زیر محاسبه می شود:


=L بار اعمال شده بر حسب kg
D = قطر ساچمه بر حسب mm
=d قطر اثر ساچمه بر حسب mm
معمولا به کمک جداول موجود که مستقیما قطر اثر را به عدد سختی برینل تبدیل می کنند و دیگر نیازی به محاسبه فوق نیست(جدول 1).
عدد سختی برینل که با علامت HB بدون پسوند عددی نشان داده می شود به


مفهوم رعایت شرایط استاندارد یعنی ساچمه با قطر 10mmو بار 3000kg
است که به مدت 10 تا 15 ثانیه اعمال شود.در شرایط دیگر عدد سختی برینل و علامت HBاعداد دیگری که نشانگر شرایط آزمون است همراه می شود.
به این ترتیب:قطر ساچمه و بار و زمان اعمال بار. مثلا 30/500/1075HB
که نشان می دهد سختی 75 با ساچمه ای به قطر 10mmو بار 500kgکه به مدت 30ثانیه اعمال شده به دست آمده است.
عدد سختی برینل اندازه گیری شده با ساچمه استاندارد را می توان حداکثر به حدود 500HB رساند با سختتر شدن نمونه ساچمه خود نیز تغییر شکل می دهد و نتیجه ی حاصل دقیق نخواهد بود.حد بالای سختی اندازه گیری شده را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربید به جای فولاد سخت شده افزایش داد در آن حالت امکان آزمون قطعات با سختی حدود 650HB نیز وجوددارد.
دو نوع سختی دیگر نیز به نامهای سختی سنجی ویکرزکه با HV و سختی سنجی راکول که با HR نشان می دهند وجود دارد که در جدول 1 آمده است.
از مزایای و معایب روش برینل اینست که چون سطح اثر بزرگ است فقط نمونه های ضخیم مورد آزمایش قرار می گیرند.البته بزرگی سطح اثر وقتی مزیت محسوب می شود که ماده همگن نباشد.سطح نمونه ی آزمون در روش برینل نباید لزوماٌ به صافی سطوح مورد نیاز در سختی سنجی با دندانه های کوچکتر باشد.همچنین خواندن سختی از صفحه مدرج ساده تر از استفاده از میکروسکوپ برای اندازه گیری قطر سطح اثر است.به علت تغییر شکل ساچمه فولادی روش برینل برای سختیهای بالای 500HB دقیق نیست . گستره ی کاری آن را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربیدی تا 650HB
افزایش داد.
+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  | 

معرفی

با سلام به تمامی مهندسین متالورژی
بنده مصطفی سخراوی کارشناس رشته متالورژی صنعتی از دانشگاه آزاد واحد اهواز با  همکاری اساتید محترم و جمعی دیگر از دانشجویان محترم این واحد برای ثبت مطالب علمی در مورد این رشته جذاب در خدمت شما هستیم امیدواریم که استفاده لازم و کافی  راببرید.
+ نوشته شده در  ساعت   توسط mostafa sakhravi  |