عنوان

تاثیر ریزساختار بر رفتار سایشی چدن‌های کاربیدی

۴۸۴۴پ

فارسی

تاثیر ریزساختار بر رفتار سایشی چدن‌های کاربیدی

[پایان نامه]

سجاد یانس

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۱۰۸ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی مواد- ریخته‌گری

۱۴۰۱/۱۱/۰۱

سایش مواد یکی از علل تخریب بخش عمده¬ای از قطعات است. در تجهیزاتی که تحت سایش هستند چدن¬ها به دلیل ویژگی روان¬سازی گرافیت¬ها رفتار خوبی در برابر سایش از خود نشان می¬دهند. پارامتر¬های مختلفی مانند کاربید¬ها در ریزساختار چدن می¬توانند این رفتار سایشی آلیاژ را تحت تاثیر قرار بد¬هند. هدف از انجام این پروژه بررسی تاثیر عملیات حرارتی و میزان کاربید موجود در زمینه بر روی خواص سایشی چدن¬های با گرافیت کروی در شرایط سایش لغزشی خشک می¬باشد. بدین منظور ابتدا سه ترکیب هیپویوتکتیک از چدن نشکن با درصد¬هاي Si مختلف و به روش کروی کننده¬ی داخل محفظه قالب درون قالب¬های ماسه¬ای ریخته¬گری شدند. با استفاده از آنالیز کوانتومتری مشخص شد که ریزساختار دو ترکیب چدن شامل کاربید¬های یوتکتیک ناشي از کم بودن کربن¬معادل در زمینه پرلیتی و با کسر حجمی گرافیت پایین بوده و سومین ترکیب چدن عاری از کاربید با زمینه فریتی و با کسر حجمی گرافیت بالا مي¬باشد. هر سه ترکیب چــدن تحت عـملیات حـرارتی نرماله¬سازی، کــوئنچ و عملیات حرارتی آســتمپر در دمـا¬های آسـتمپر 275، 325 و °C375 و با زمان¬های آستمپر متفاوت قرار گرفتند. در ادامه با استفاده از آزمون پراش اشعه ایکس کسر حجمی فازهای برخی از نمونه¬ها محاسبه گردید. بعد از عملیات حرارتی نخست در بررسی تصاویر فلزنگاری مشخص شد که بخش زیادی از کاربید¬ها در مرحله آستنیته شدن در °C900 در آستنیت حل شده¬اند و کسر حجمی کاربید¬ها کاهش یافته است. کاهش کسر حجمی کاربید¬ها در نمونه¬های آستمپر شده بیشتر اتفاق افتاده است و در نمونه¬های کوئنچ شده ساختار هندسی کاربید¬های باقی¬مانده اکثرا از نوع لدبوریتی می¬باشند. در ادامه نمونه¬های ریختگی و عملیات حرارتی شده هر سه ترکیب چدن، توسط آزمون سایش پین روی دیسک با استاندارد ASTM G99 و در شرایط لغزشی خشک با اعمال نیروی50 نیوتن و مسافت 500 متر و با سرعت دیسک ساینده 05/0 متربرثانیه مورد بررسی قرار گرفتند. در آزمون سایش کاربید¬های لدبوریتی به دلیل استحکام پایین اغلب رفتار تخریبی از خود نشان داده و با اینکه در زمینه سخت مثل مارتنزیت¬ریز قرار داشتند و حداکثر سختی را در بین نمونه¬ها به¬دست آورده¬اند اما منجر به مقاومت سایشی عالی نشدند و کاهش جرم بیشتری را در آزمون سایش داشتند. چدنی که کسر حجمی بیشتری از گرافیت را داشته، در تمامی ریزساختار¬ها مقاومت سایشی عالی را به¬همراه داشته است و کاربید¬ها اغلب موجب افت خواص سایشی شده¬اند. در چدن-های کاربیدی ریزساختار¬های پرلیتی و آسفریتی حاصل از دما¬هاي آستمپر 275 و °C325 مقاومت سایشی خوبی را از خود نشان داده¬اند. در بررسی¬های سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص گردید که برای نمونه¬ها در حالت ریختگی، نرماله شده و کوئنج شده اغلب مکانیزم سایش خراشان و سایش اکسیداسیون رخ داده است و برای نمونه-های آستمپر شده مکانیزم¬های سایش بالقوه¬ای و متعددی نظیر سایش خراشان، سایش چسبنده، سایش اکسیداسیون و لایه¬لایه¬شده¬گی اتفاق افتاده است.

Abrasion of materials is one of the causes of destruction of industrial parts. In equipment that is subject to wear, cast iron shows good behavior against wear due to the lubricating property of graphites. Various parameters such as carbides in the microstructure of cast iron can affect the wear behavior of the alloy. The purpose of this project is to investigate the effect of heat treatment and the amount of carbide in the matrix on the wear properties of cast iron with spheroidal graphite in dry sliding wear conditions. For this purpose, three hypoeutectic compositions of ductile iron with different percentage of Si were cast in sand molds by in-mold spheroidizing method. Using spark emission Spectroscopy, it was determined that eutectic carbides were created on the microstructure of two cast iron compounds resulting from low carbon-equivalent and with pearlitic matrix and low graphite volume fraction and the third composition of carbide-free cast iron with ferritic matrix and high graphite volume fraction has been created. All three cast irons were subjected to normalizing, quenching and austempering heat treatments at 275°C, 325°C and 375°C austempering temperatures with deferent austempering times. the volume fraction of the phases of some samples was calculated using X-ray diffraction test. In the following, the as-cast and heat-treated samples of all three cast irons were tested by the pin-on-disk wear test with ASTM G99 standard test method in dry sliding wear conditions with an applied force of 50 N and wear distance of 500m and with an abrasive disk speed of 0.05 m/s. After the heat treatment, in the examination of the metallographic images, it was found that a large part of the carbides were dissolved in the austenite during the austenitization at 900 °C and the volume fraction of the carbides decreased. The reduction of the volume fraction of carbides has occurred more in the austempered samples. In the quenched samples, the morphology of the remaining carbides are mostly ledburitic type, which often showed destructive behavior in the wear test due to their low strength, and even though they were in a hard matrix such as martensite, and the maximum hardness have obtained among the samples, but they did not lead to excellent wear resistance and had more mass loss in the wear test.Cast iron, which has a larger volume fraction of graphite, has excellent wear resistance in all microstructures, and carbides often cause a decrease in wear properties. In carbidic cast irons, pearlite and ausferrite microstructures obtained from austempering temperatures of 275 and 325°C have shown good wear resistance. In the examination of the wear surfaces by scanning electron microscope, it was found that for as-cast, normalized and quenched samples, abrasive wear and oxidation wear mechanisms often occurred, and for austempered samples, multiple potential mechanisms such as abrasive wear, adhesive wear, oxidative wear and delamination have occurred.

The effect of microstructure on wear bahaviour of carbidic cast irons

چدن‌های کاربیدی

نرماله

پین روی دیسک

چدن‌های کاربیدی، نرماله، کوئنچ، آستمپر، ریزساختار، سايش، پین روی دیسک

Carbidic Cast Irons, Normalization, Quenched, Austempering, Microstructure, wear, pin on disc

یانس، سجاد

یزدانی

یوزباشی

، ساسان

، میرنریمان

استاد راهنما

استاد مشاور

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

20230501

مواد، ۷۰۷۲۷، ۱۴۰۱

p

TF

92029

a

Y