محاسبه قطر ایده‌ آل در سختی پذیری

تعداد بازدید: 3499
چهارشنبه 03 دي 1393

محاسبه قطر ایده‌ آل در سختی پذیری

با محاسبه قطر ایده‌ آل در سختی پذیری (Determination of Ideal Size in Hardenability) می‌توان فولاد مناسب را برای کاربرد مشخص انتخاب کرد و بنابراین از مصرف فولاد های گران قیمت اجتناب نمود. قطر ایده‌ آل معیار واقعی سنجش و مقایسه سختی پذیری فولاد‌های مختلف است. به علاوه با داشتن قطر ایده‌آل می‌ توان اثرات محیط‌ های سرد کننده مختلف را روی ضخامت پوسته سخت شده مطالعه کرد. در حقیقت باتوجه به قطر بحرانی و قطر ایده‌آل لازم، از به کار بردن فولاد های پر آلیاژ که سختی پذیری زیاد از حد داشته و بنابراین گران قیمت‌ اند اجتناب می‌ شود. از طرفی در صورت نیاز به ضخامت زیادتر پوسته سخت شده می توان با استفاده از قطر بحرانی به جای استفاده از فولاد کربنی ساده و محیط سرد کننده شدید که احتمال ترک برداشتن و یا اعوعاج قطعه را ایجاد می کند،  فولاد آلیاژی مناسب و محیط سردکننده ملایم تری را انتخاب کرد، به طوری که ضمن حصول ضخامت سخت شده مورد امکان ترک خوردن نیز برطرف شود. قطر ایده‌ آل را می‌ توان با استفاده از ترکیب شیمیایی و یا به کمک آزمایش‌ های استاندارد بر روی نمونه‌ های فولادی و نتایج به دست آمده از آن ها محاسبه کرد.

محاسبه قطر ایده‌ آل با استفاده از ترکیب شیمیایی

قطر ایده‌ آل را برای فولاد های کم آلیاژ و آلیاژ متوسط می‌ توان به کمک درصد عناصر آلیاژی محلول در آستنیت و عدد اندازه دانه به دست آورد. برای این منظور، از نمودار های موجود که اثر پارامتر های مزبور را بر روی قطر ایده‌آل مشخص می‌ کنند استفاده می‌ شود. اثر درصد کربن و عدد اندازه دانه و اثر عناصر آلیاژی به ترتیب در نمودارهای رسم شده در شکل‌ های زیر نشان داده شده است. برای تعیین قطر ایده‌ آل یک فولاد، ابتدا به شکل الف مراجعه شده و با توجه به درصد کربن و عدد اندازه دانه فولاد مقدار DIC حساب می‌ شود. سپس با مراجعه به شکل ب اثرات هر یک از عناصر آلیاژی به صورت یک عدد F)) مشخص شده و با استفاده از معادله زیر قطر ایده‌آل فولاد مربوطه محاسبه می‌ شود. مقدار DI را معمولا برحسب اینچ نشان می‌ دهند.

قطر بحرانی ایده‌ آل برحسب درصد کربن و عدد اندازه دانه آستنیت برای فولادهای کربنی ساده

الف) قطر بحرانی ایده‌ آل برحسب درصد کربن و عدد اندازه دانه آستنیت برای فولادهای کربنی ساده

 اثرات عناصر آلیاژی مختلف بر روی سختی پذیری

ب) اثرات عناصر آلیاژی مختلف بر روی سختی پذیری

 

لازم به ذکر است که نمودار های فوق از آزمایش‌ های متعددی که به ترتیب روی فولاد های کربنی ساده و آلیاژی با درصدهای مختلف کربن و عنصر آلیاژی انجام گرفته استنتاج شده و توسط مؤسسه آهن و فولاد آمریکا نیز تأیید شده است.

 

در رابطه با فولاد هایی که بیشتر از0.8 درصد کربن داشته باشند از شکل الف در صورتی می‌ توان استفاده کرد که در دمای آستنیته کردن تمامی کربن به صورت محلول در آستیت باشد. ولی معمولا چنین نیست و با توجه به اینکه این نوع فولاد ها را در دمایی بین Acm و A1 حرارت داده و سپس سریع سرد می‌ کنند، در دمای آستنیته کردن مقداری از کربن به صورت کاربید در ساختار باقی می‌ ماند. در حقیقت انحلال تمامی کاربیدها به صورت محلول در آستنیت، اولا منجر به تشکیل مقدار زیادی آستنیت باقیمانده در ساختار و در نتیجه کاهش سختی شده و ثانیا می‌تواند منجر به رشد سریع دانه‌ ها شود. بنابراین، اگر در هنگام سخت کردن فولاد های کم آلیاژ و یا آلیاژ متوسط از گستره دمایی معمولی برای آستنیته کردن استفاده شود انتظار می‌ رود که با افزایش درصد کربن بیشتر از 0.8، سختی پذیری کاهش یابد. این موضوع به این دلیل است که، کربن اضافی با عناصر آلیاژی که سختی پذیری را افزایش می‌ دهند (نظیر کرم و مولیبدن) ترکیب شده و تشکیل کاربید می‌ دهد. بنابراین نقش آن ها به عنوان یک عنصر آلیاژی افزایش دهنده سختی پذیری از بین می‌ رود. با وجود کاهش سختی پذیری، فولاد های پرکربن (مثلا 1 درصد کربن) کاربرد فراوانی دارند، زیرا کاربید های تشکیل شده باعث افزایش مقاومت فولاد در برابر سایش می‌ شود.

محاسبه قطر ایده‌آل به روش گراسمن

برای تعیین قطر ایده‌آل و در نتیجه سختی پذیری به روش گراسمن باید تعدادی گلوله یا میله فولادی با قطر های مختلف در محیط مورد نظر سریع سرد شوند. سپس تمام گلول‌ه ها یا میله‌ ها از وسط به دو نیم شده و به کمک متالوگرافی ریز ساختار آن ها بررسی شود. قطر گلوله یا میله‌ ای که در مرکز آن 50 درصد مارتنزیت داشته باشد، همان قطر بحرانی فولاد مورد نظر در محیط سرد شده است. به کمک شدت سردکنندگی محیط استفاده شده، مشخص می‌ شود و قطر ایده‌ آل به دست می‌ آید. لازم به یادآوری است که با اندازه گیری سختی مرکز گلوله‌ ها یا میله‌ های سریع سرد شده و رسم تغییرات سختی برحسب قطر گلوله یا میله‌ ها نیز می‌ توان قطر بحرانی را مشخص کرد. در حقیقت روش دوم ساده‌ تر و تا حدودی دقیق‌ تر از روش اول است.

آزمایش جامینی برای تعیین سختی پذیری

گر چه آزمایش گراسمن یکی از روش‌ های دقیق برای تعیین سختی پذیری است ولی به علت هزینه نسبتا زیاد و زمان طولانی آزمایش، امروزه کاربرد صنعتی چندانی نداشته و به جای آن از آزمایش جامینی استفاده می‌ شود. برای این منظور از یک نمونه استوانه‌ ای به قطر 25 میلی متر (1 اینچ) و طول 100 میلی متر (4 اینچ) و مطابق شکل زیر استفاده می‌ شود. از آنجایی که ساختار اولیه فولاد اثر قابل توجهی روی سختی پذیری آن دارد بهتر است نمونه‌ ها قبل از آزمایش نرماله شوند. در این روش نمونه مورد نظر را تا دمای سخت کردن فولاد حرارت داده و به مدت تقریبا 20 دقیقه در آن دما نگه می‌ دارند. پس از آن به کمک یک فواره آب با فشار و دبی مشخص، نمونه را از یک انتها توسط آب 25 درجه سانتی گراد سرد می‌ کنند. فاصله فواره از انتهای نمونه در حدود 5.12 میلی متر (0.5 اینچ) است. تحت این شرایط، آهنگ سرد شدن نقاط مختلف نمونه از انتهای سریع سرد شده (آب پاشیده شده) به سمت دیگر کاهش می‌ یابد. پس از سرد شدن، دو طرف نمونه موازی طول آن به اندازه 0.4 میلی متر از هر طرف سنگ زده و سختی نمونه در امتداد محور طولی از یک انتها به انتهای دیگر و به فواصل 1.5 میلیمتر (یک شانزدهم اینچ) اندازه گیری می‌ شود. به این ترتیب منحنی تغییرات سختی برحسب فاصله از انتهای سریع سرد شده که به نمودار جامینی موسوم است را رسم می‌ کنند.

 

شمایی از نمونه جامینی در دستگاه جامینی در حال سرد شدن

 

شکل، ابعاد و فواصل استاندارد در رابطه با نمونه و آزمایش جامینی

نتایج حاصل را معمولا به صورتی که در شکل زیر آمده نشان می‌ دهند. همان گونه که ملاحظه می‌ شود، در این شکل ترکیب شیمیایی فولاد، عدد اندازه دانه و دمای نرماله و سخت کردن آن آمده است. علاوه بر آن، بر روی محور افقی بالایی آهنگ سرد شدن نقاط مختلف نمونه جامینی مشخص شده است.

روش نشان دادن سختی پذیری یک فولاد با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش جامینی. اطلاعات داده شده در این شکل مربوط به فولاد 8650 AISI  است

باتوجه به اینکه درصد مجاز عناصر آلیاژی برای هر فولاد با یک مارک استاندارد مشخص بین یک حداقل و یک حداکثر می‌ تواند تغییر کند، تغییرات سختی برحسب فاصله از انتهای سریع سرد شده برای هر نوع مشخصی از فولاد ها به جای یک خط به صورت یک نوار است (شکل زیر). انتهای بالایی این نوار مربوط به حداکثر درصد عناصر آلیاژی و انتهای پایینی آن مربوط به حداقل درصد عناصر آلیاژی است. بنابراین، منحنی جامینی برای هر ذوبی از فولاد یاد شده باید در گستره نوار سختی پذیری آن قرار گیرد.

گستره سختی پذیری برای فولاد H8750

منابع و پیوندها

Determination of Ideal Size in Hardenability
آزمایش جامینی
تست جامینی
محاسبه قطر ایده‌آل به روش گراسمن
محاسبه قطر ایده‌ آل با استفاده از ترکیب شیمیایی
برچسب ها: سختی پذیریترکیب شیمیاییعملیات حرارتی
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان ارومیه 97     ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی ساختمان کیش 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی عمران و ساختمان کیش 97     ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر