مقاله بررسی بهینه سازی فرآیند عملیات حرارتی فولاد ابزار تندبر

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 22 صفحه

چکیده :

فولاد آلیاژی  AISI M42 از جمله فولادهای ابزار تندبر ( High Speed steels ) که این فولادها برای شکل دهی و ماشینکاری مواد و ابزارهایی نظیر ، ابزارهای برشی سنبه و ماتریسهای برش،  خم­کاری، فرم دادن، کشش به کار می روند . در این پژوهش تأثیر فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی برای دستیابی به سختی پذیری و ساختار مناسب بر روی 50 نمونه از جنس DIN 1.3247 تحقیق گردیده است.

برای انجام این آزمایش از چهار کوره حمام نمک دمای بالا و پایین به ترتیب برای آستنیته­کردن و کوئنچ کردن استفاده شد. آزمایش­ها برای به دست­آوردن شرایط بهینه دما و زمان آستنیته­کردن و تمپرکردن  انجام گردید و سپس با توجه به شرایط به دست­آمده از این نتایج  سیکل مناسب انتخاب گردید . آزمایش­های سختی­سنجی، متالوگرافی و بررسی با میکروسکوپ نوری انجام گردید .

سیکل عملیات حرارتی بهینه شامل پیشگرم­کردن نمونه در سه مرحله که شامل مرحله اول 0C 450 که در داخل کوره المنتی و مرحله دوم 0C 850 و  مرحله سوم0C 1050 در داخل کوره حمام نمک  به مدت 2 دقیقه انجام می­گردید.  سپس نمونه در دمای0C1170 جهت آستنیته کردن به مدت 2 دقیقه در داخل کوره حمام نمک نگهداری گردید . در مرحله بعد نمونه در حمام نمک 515 به مدت 2 دقیقه کوئنچ گردید . در انتها برای رسیدن به خواص نهایی نمونه 2 بار در دمای 540 به مدت 1 ساعت تمپر گردید .   

نتایج نشان می دهد که عملیات حرارتی انجام شده از تشکیل کاربید های لایه ای و رشد  دانه ها در نمونه جلوگیری می گردد .

مقدمه

خواص متنوع فولاد ها باعث شده تا بیشترین کاربرد را در صنایع نسبت به سایر آلیاژهای فلزی به خود اختصاص دهند . بخشی از کاربرد وسیع فولادها ناشی از عملیات حرارتی پذیری آنها می باشد زیرا با اعمال سیکل های مختلف عملیات حرارتی می توان به ریز ساختار های متنوع ، همراه با محدوده وسیعی از خواص مکانیکی دست یافت .

فولادهای ابزار (Tool steels) گروهی از فولادهای کربنی (Carbon steels) و فولادهای آلیاژی هستند که با عملیات حرارتی آنها می‌توان خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوبی در آنها به وجود آورد، به طوری که بتوان از آنها ابزارهایی نظیر ابزارهای برشی سنبه و ماتریسهای برش، خمکاری، فرم دادن، کشش، قالب‌های پلاستیک و اکستروژن ساخت. فولادهای ابزار به فرم های میلگرد، شمشال، بلوکه‌های فورج شده و ریخته‌گری شده و در حالت آنیل شده در بازار عرضه می‌شوند.

فولادهای ابزار به طور کلی بدین صورت دسته‌بندی می‌شوندکه سخت شونده در آب، سخت‌شونده در روغن، سخت شونده در هوا، مقاوم در برابر ضربه، گرم‌کار، تندبر، فولاد قالب ‌های پلاستیک و فولادهای خاص. در هر دسته، فولادهای مختلف با آنالیز شیمیایی و ویژگی‌های مختلف قرار می‌گیرند.

فولاد M42  جزء فولاد های ابزار تندبر می باشد که به طور وسیعی در ساخت ابزار آلات و تجهیزات برشکاری مورد  استفاده قرار می گیرد . این فولاد ها معمولاً به صورت عملیات حرارتی ( آبدهی و بازگشت ) بکار می رود لذا شناخت و بررسی پارامترهای موثر بر عملیات حرارتی و بهینه سازی خواص آن از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است .

گزارش کار آزمایشگاه عملیات حرارتی و کارگاه عملیات حرارتی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 31
فهرست مطالب:

عملیات حرارتی آنیل کردنAnealing

آنیل کامل:

آنیل همدما:

نرماله کردن:Normalizing

سخت کردن سطحی:

عملیات حرارتی کوئنچ(Quench )

عیب های ایجادشده در قطعه:

تمپرکردن Tempering = بازپخت:

روش  انجام دادن آزمایش در کارگاه:

نتایج سختی سنجی آزمایشات

نتیجه گیری:

عملیات حرارتی آنیل کردنAnealing

واژه آنیل دارا ی معنی، مفهوم و کاربرد وسیعی است بدین صورت که به هر نوع عملیات حرارتی که منجر به تشکیل ساختاری بجز مارتنزیت و یا سختی کم و انعطاف پذیری باشد اطلاق می شود.

 تقسیم بندی عملیات حرارتی آنیل براساس دمای عملیات به روش سردکردن، ساختار و خواص نهایی.

 آنیل کامل:

 آنیل کامل عبارت است حرارت دادن فولاد در گسترده دمایی مرحله آستنیت و سپس سردکردن آهسته معمولاً در کوره است. و تحت این شرایط آهنگ سردشدن در محدوده 02/0 درجه سانتیگراد بر ثانیه است. گستره دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل تابع درصد کربن فولاد است. بطورکلی در عملیات آنیل کامل فولادهای هیپویوتکتوئید را در ناحیه تک فازی آستنیت و فولادهای هایپریوتکتوئید را در ناحیه آستنیت سمنتیت حرارت می دهند.

 علت آستنیته کردن فولادهای هاپیرتوکتوئید در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت این است که سمنتیت پروتکتوئید در این فولاد به صورت کروی و مجتمع شده درآید.

 در عملیات آنیل کامل، هدف از آستنیته کردن فولادهای هاپرتوکتوئید در ناحیه دوفازی آستنیت سمنتیت عبار ت از شکستن شبکه پیوست کاربید است و تبدیل آن به ذات ریز و کروی شکل مجزا از یکدیگر است.

نیروی محرکه در این عملیات عبارت  از کاهش انرژی فصل مشترک ناشی از کروی شدن ذرات کاربید و در نتیجه کاهش مقدار فصل مشترک آستنیت – کاربید است.

 د رعملیات آنیل کامل نه تنها دمای آستنیته کردن بلکه آهنگ سردشدن نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

 سردکردن آهسته که معادل سردشدن در کوره است باعث می شود که ابتدا فریت و سپس پرلیت از آستنیت بوجود آید بعلت سردشدن آهسته، فریت تشکیل شده دارای دانه های درشت و هم محور بوده و پرلیت دارای فاصله بین لایه ای نسبتاً زیاد( پرلیت خشن یا درشت) است. از جمله مشخصه های مکانیکی این میکروساختار عبارت از کاهش سختی و استحکام و افزایش انعطاف پذیری است. اگر واژه آنیل بدون پسوند استفاده شود منظور همان آنیل کامل است.