تحقیق مقاله کاربرد نمودار های تعادلی

نمودارهای تعادلی کاربردهای صنعتی مفید دارد ، که مواردی از آن در ذیل مشخص می شود :

1 غلظتی را که در آن مخلوطی از اجزای سازنده آلیاژ ، بالاترین و پایین ترین نقطه ذوب را دارد .

2 محدوده حراراتی را که یک ماده می تواند حرارت داده شود ، بدون اینکه فعل و انفعال تبدیل از نوع کریستال به نوعی دیگر در حالت جامد ، تجزیه و یا جدایش در آن انجام گیرد .

3 تعداد و نسبتهای حجمی فازهایی که در غلظتهای معینی تشکیل می شود .

4 غلظتهایی را که برای آلیاژ های ریخته گری مناسب است .

5 امکان تشکیل فازهای جدید در نتیجه انجام فعل و انفعالاتی در مرز مشترک فازهای مختلف مواد زینتر شده در حین حرارت دادن .

6 امکان تبدیل فاز در درجه حرارتهای پایین در هنگام سرد شدن .

7 امکان ایجاد تغییراتی در حالتهای تعادل نیمه پایدار برای کاربردهای طولانی مدت .

         نمودارهای تعادلی سیستم دو جزئی برای تعداد زیادی از مواد فلزی و سرامیکی استفاده ندارد . زیرا نظم و ترتیب قرار گرفتن مولکولهای بزرگ اغلب از حالت تعادل بسیار دور بوده و هنوز هم تا حدودی ناشناخته باقی مانده است .

چدن

       تمام آلیاژ های آهن کربن که دارای بیش از 2%کربن است ، چدن نامیده می شود . مقدار ماکزیمم درصد کربن چدن به ندرت بیش از 3 / 4% خواهد شد . معمولاً مقدار درصد سیلیسم و فسفر چدن بیش از فولادها است . معمولاً چدن دارای خاصیت ریختگی خوب و تغییر شکل پذیری بدی است . چدن نسبت به رنگ سطح شکست بین سفید ، خاکستری و مختلط تقسیم بندی می شود. چدن سفید :  در چدن سفید ، رنگ سطح شکست به واسطه عدم وجود گرافیت سفید است . چدن سفید طبق سیستم آهن کربن نیمه پایدار و منجمد می شود . آلیاژی با c 3% را درنظر می گیریم که به صورت زیر متبلور می شود .

         شکل( 6 40 ) نشان می دهد که ابتدا در درجه حرارتc o 1300 محلول جامد کریستالی آستنبت تشکیل می شود . با کاهش دما از مقدار مذاب کاسته شده و به مقدار محلول جامد افزوده می شود . با کاهش دما درصد کربن مذاب در امتدادBC افزایش می یابد . در درجه حرارتc o 1147 باقیمانده مذاب به صورت واکنش یوتکتیکی تجزیه می شود .

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)

c3   γ + Fe       مذاب ( L )

چدن خاکستری : یکی از انواع چدن که بیش از دیگر انواع کاربرد دارد چدن خاکستری است . مقطع شکست این نوع چدن ، که در آن قسمت عمده یاتمامی کربن بصورت آزاد ( گرافیت )   است ، به رنگ خاکستری تیره یا سیاه دیده می شود .

چدن خاکستری طبق سیستم پایدار آهن گرافیت منجمد می شود . مسیر انجماد طبق شکل ( 640 ) برای آلیاژ 2 با c 3% بررسی شده است . تبلور اولیه محلول جامد γ کمی پایینتر از c o 1153 و         c 25/4 % به نقطه یوتکتیک ( ć ) سیستم آهن گرافیت می رسد .

         مهمترین خواص چدنهای خاکستری ، که سبب کاربرد صنعتی آن شده است ، نقطه ذوب پایین ، سیالیت بالا ، انقباض کم در حین انجماد ، قابلیت جذب ارتعاش ، قابلیت ماشین کاری بالا و قیمت نسبتاً ارزان آن است .

         با ادامه کاهش دما از آستنیت در امتداد خط Éś  گرافیت جدا می شود . به طوری که آستنیت بالاخره به ترکیب یوتکتویید (ś ) با c 7/0% می رسد ، شکل ( 6 40) . آستینت ترکیب یوتکتویید به صورت زیر تجزیه می شود :

(/k) گرافیت + (p/ ) فریتγ(ś) → 

چدن خالدار یا مختلط

        این نوع چدن بین چدن سفید و چدن خاکستری است . این نوع چدن تحت شرایطی از ترکیب شیمیایی مذاب و سرعت سرد شدن ، که در آن قسمتی از کربن در حین انجماد به صورت گرافیت و بقیه به صورت سمنیت رسوب می کند به دست می آید . قسمتهایی که با سرعت کافی سرد شده باشد تبدیل به چدن سفید می شود . یکی از مهمترین کاربردهای این نوع چدن در ساخت قطعاتی است که باید علاوه بر داشتن سطحی سخت و مقاوم در مقابل سایش ، دارای مقاومت به ضربه خوبی هم باشد . بنابراین ، این نوع قطعات را معمولاً به گونه ای ریخته گری می کنند که در سطح آنها لایه ای از چدن سفید و در داخل چدن خاکستری به وجود آید . بدین منظور می توان مذاب با ترکیب شیمیایی مناسب را در قالبهای فلزی یا گرافیتی ریخته گری کرد .

افزایش درصد عناصر کربن و سیلیسیم شرایط را برای جدا شدن گرافیت مناسبتر می سازد . عناصر آلیاژی دیگر مانند نیکل شبیه سیلیسیم عمل می کند ، بدین معنی که تمایل را برای تشکیل گرافیت قویتر می کند . فلزاتی مانند ، کُرُم یا مولیبدن ، سمنتیت را پایدارتر می سازد و از به وجود آمدن گرافیت جلوگیری می کند . با اضافه کردن فلزاتی مثلMo,Ni,Cr و … می توان به چدنهای آلیاژی با خواص ویژه ای مانند افزایش مقاومت خوردگی و مقاومت سایشی دست یافت .

فولاد ها و تأثیر عناصر آلیاژی بر آنها

         معمولاً فولادها از نقطه نظرهای زیر تقسیم بندی می شوند :

1 براساس کاربرد ، مانند فولاد ساختمانی ، فولاد ابزار ، فولاد ابزار گرم کار ، ابزار سردکار و …

2 براساس مقدار عناصر آلیاژی ، مانند فولادکربنی ، منگنزدار ، نیکل دار ، کُرُم و نیکل دار ، مولیبدن دار و …

3 براساس ساختار میکروسکوپی ، مانند فولاد فریتی پرلیتی ، پرلیتی ، پرلیتی آستنیتی ، مارتنزیتی و …