آزمایش فولاد عملیات آنیلینگ

آزمایش فولاد عملیات آنیلینگ

عنوان آزمایش : عملیات آنیلینگ                                                      

هدف آزمایش :

افزایش انعطاف پذیری - یکنواخت کردن ریز ساختار

آماده سازی فولاد برای عملیات حرارتی بعدی

تئوری آزمایش :

از مشخصه های فولاد پس از ریخته گری ریز ساختار

شاخه ای یا (دندریتی) به همراه جدایش مو ضعی در توزیع عناصر آلیاژی می باشد که غیر یکنواختی ریز ساختار وترکیب شیمیایی را بدنبای دارد.

که باعث افت خواص مکانیکی فولاد ازجمله قابلیت تغییر شکل در حالت سرد و گرم و یا کاهش کیفیت یا کارایی

عملیات حرارتی بعدی می باشد لذا برای از بین بردن این غیر یکنواختی ها از عمایات همگن کردن یا آنیل دیفوزیونی را انجام می دهیم. 

آنیل کامل (برای افزایش انعطاف پذیری) عبارت است از حرارت دادن فولادتا درجه حرارت مناسب (برای فولادهای هیپویوتکتوئید حدود ْ۵۰ بالای خط    )

سپس فولاد را به آهستگی (معمولا در کوره)تا درجه حرارت محیط سرد می نمائیم در این روش سرعت سرد شدن  حدود ْ۰۲/۰ در ثانیه می باشد. از این رو این فرایند را آستنیتی کردن نیز نامیده  میشود.   

   پارامترهای مهم در این عملیات  درجه حرارت آستنیته کردنو سرعت سردشدن قطعات است.

 وقتی دمای قطعه فولادی به دمای لازم برای تبدیل آستنیتی می رسد ، آستنیت در طی مراحل جوانه زنی و رشد تشکیل می شود و در این صورت اگر سرعت سرد شدن فولاد از دمای بالا زیاد باشد می تواند به ایجاد ترک و شکست فولاد منجر شود

معمولا ً عملیات آنیل کامل گران تمام میشود ، زیرا که کوره در مدت زمان زیادی اشغال می شود که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست

روش کار :

ابتدا دو نمونه از فولاد مورد نظر که می خواهد عملیات حرارتی روی آن انجام شود تهیه نموده و یک قطعه را به عنوان نمونه شاهد نگه داشته و قطعه دیگر را  درون کوره گذاشته تاحدود  850ºC حرارت داده و تقریباً ۴۵ تا ۵۰ دقیقه در کوره حرارت داده و پس از آن کوره را خاموش کرده و می گذاریم که قطعه در کوره خنک شود

برای انجام عملیات متالوگرافی شروع به سنباده زنی قطعات می کنیم (این نوع سمباده ها از انواع سمباده های پوست وآب هستند به همین جهت ابتدا آنها را به وسیله آب تر می کنیم).

برای شروع کار ابتدا از سمباده شماره۱۲۰استفاده می کنیم و قطعه کار را بر روی آن به صورتی که تمام سطح قطعه کار بطوریکنواخت با سمباده در تماس باشدبا حرکت بالا وپائین بردن قطعه بر روی سمباده که سطح سمباده قبلاًبه وسیله مایع روان ساز(آب) کاملاً تر شده است و نقش مایع روان ساز علاوه بر تسهیل در حرکت کردن قطعه بر روی سطح سمباده باعث راحت تر حرکت کردن ذرات سمباده های جدا شده بر روی سطح سمباده می شوند.

عملیات سمباده زنی را تا هنگامی که تمام خطهایی که بر روی قطعه ما باقی مانده است در جهت سمباده زنی ما باشد ادامه میدهیم.

۲-۲سپس از سمباده شماره ۳۶۰ استفاده می کنیم ،سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم برای آسان تر شدن حرکت قطعه بر روی سطح سمباده و راحت تر حرکت کردن ذرات سمباده های جدا شده بر روی سطح سمباده.

در مرحله۲-۲باید قبل از شروع عملیات سمباده زنی قطعه کار را ۹۰درجه بچرخانیم

دلیل این عمل اینست که ما بتوانیم راحت تر متوجه بشویم که چه زمانی این مرحله از سمباده زنی ما به پایان رسیده است (با توجه به شیارهایی که فقط در جهت سمباده زنی ما بر روی قطعه باقی می ماند).

این مرحله از سمباده زنی حدوداً۳۵ ثانیه طول کشید .

۳-۲اینبار از سمباده شماره ۴۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم این بار نیز قطعه را ۹۰درجه می چرخانیم (که دلیل این امر در مرحله

۲-۲گفته شد).این مرحله تقریباً۲۶ثانیه طول کشید.

۴-۲در این مرحله از سمباده ۸۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم این بار طبق مراحل قبل قطعه را ۹۰درجه می چرخانیم.

۵-۲در این مرحله از سمباده ۱۰۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم وقطعه را ۹۰درجه می چرخانیم و عملیات سمباده زنی را شروع

 می کنیم.

۶-۲ در این مرحله از سمباده ۱۲۰۰ استفاده می کنیم سطح سمباده را به طور کامل باآب تر می کنیم وقطعه را ۹۰درجه می چرخانیم و عملیات سمباده زنی را شروع

 می کنیم.

این مرحله از سمباده زنی آخرین مرحله از سمباده زنی ما می باشد (بسته به نیاز ما به هر چه صیقلی تر شدن قطعه دارد ).

بعد از این مرحله از سمباده زنی قطعه ما به تدریج به صورت صیقلی در می آید .

۱-۳پولیش کاری :

در این مرحله از نمد پشت چسب دار که بر روی آن خمیر الماس و مایع روان ساز (مقدار آن بستگی به نیاز ما برای هر چه صیقلی تر شدن قطعه دارد).

برای این مرحله (بسته به نیاز)از خمیر الماس ۳میکرون استفاده می کنیم.

از خمیر الماس به جهت از بین بردن شیارهایی که از مرحله قبل(سمباده زنی)بر روی قطعه باقی مانده اند استفاده می کنیم .

۲-۳خمیر الماس را بر روی نمد (به مقدارلازم) می مالیم و برای اینکه بهتر و بیشتر بر روی سطح نمد پخش شود به وسیله قطعه کار بر روی نمدو خمیر الماس می کشیم تا اینکار صورت پذیرد.

۳-۳ مایع روان ساز را بر روی سطح نمد می کشیم.

دیسک (که نمد بر روی آن قرار دارد)را روشن می کنیم سرعت (۱)،قطعه را در جهت عکس چرخش دیسک حرکت می دهیم بعد از چند لحظه سرعت را افزایش  می دهیم (۲) وقطعه را مطابق قبل در خلاف جهت گردش دیسک حرکت می دهیم.

این مرحله به پایان رسید،در این مرحله عمق شیارها به ۳میکرون رسیده است.

۱-۴اچ کردن :برای این منظور از وحلول نیتال ۲% استفاده می کنیم .

قطعه را به درون اچانت می بریم(برای نگهداری اچانت ها ازشیشه های در سمباده ای استفاده می کنیم)  بعد از اینکه فطعه را از اچانت خارج کردیم به وسیله الکل آنرا شستشو می دهیم این کار باید سریع انجام شود(بلافاصله پس از خارج کردن قطعه از اچانت).

نمونه هارا در داخل الکل قوطه ور می کنیم بعد از چند ثانیه سطح قطعه کدر می شود

(که بر حسب تجربه زمان آنرا بدست می آوریم ) که البته این امربه جنس قطعه و درصد اسید اچانت مورد استفاده بستگی دارد.

بعد از این مرحله نمونه را با خشک کن خشک می کنیم .

۱-۵برای اینکه ساختار نمونه های مورد آزمایش را ببینیم از میکروسکوپ مخصوص این کار استفاده می کنیم .

در این آزمایش بزرگنمایی را ۴۰۰برابر در نظر می گیریم و میزان شدت نور را با استفاده از قسمتی که در پائین میکروسکوپ تعبیه شده است تنطیم می کنیم .

حال ساختار نمونه های مورد آزمایش را که به وسیله میکروسکوپ مشاهده شده است را در زیر میتوانید ملاحظه نمائید.

نتایج حاصل:

در نتیجه سرد کردن این فولاد در کوره یک فریت دانه ریز و یک پرلیت دانه درشت به دست می آید

با عملیات آنیل ریز ساختار از آن حالت شاخه ای خارج شده و بسیار منظم و همگنتر شده و به طور یکنواخت در تمام سطح قطعه پراکنده شده اند

سؤالات :

۱-یکنواختی ساختار آستنیت و توزیع عناصر آلیاژی در نرماله کردن بیشتر است یا آنیل کردن؟ چرا ؟

در نرماله کردن . با توجه به تعریف : عملیات نرماله کردن عبارت است از حرارت دادن فولاد تا دمای آستنیته مناسب (بر اساس ترکیب شیمیایی قطعه) و نگه داشتن آن به مدت زمان لازم بر اساس ترکیب شیمیایی و ابعاد قطعه و پس از آن سرد کردن فولاد در هوای آزاد تا رسیدن به درجه حرارت محیط  که باعث از بین رفتن غیر یکنواختی ساختار و ترکیب شیمیایی در اثر نفوذ سریع عناصر در دمای بالا می باشد.

     2- علت آستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتوئیدی در دمای بالاتر از A1 به جای دمای بالاتر از Acmدر عملیات آنیل چیست ؟

در فولادهای هایپر یوتکتوئیدی ریز دانه ها در درجه حرارتی حدود ۱۰ºC بالاتر از درجه  حرارت یوتکتوئید (A1 ) صورت می گیرد . حرارت دادن بالاتر از این درجه حرارت باعث ایجاد دانه های آستنیت درشت می شود و در تبدیل در موقع سرد کردن ، لایه های درشت سمنتیت ، پرلیت را احاطه می کند اما به دلیل اینکه این شبکه اضافی سمنتیت ترد است و وجود مرز دانه ضخیم و ترد باعث تضعیف قابلیت براده برداری می شود . بنابراین فولادهای هایپریوتکتوئیدی را هرگز نباید بالاتر از خط Acm   حرارت داد ، زیرا در این صورت در موقع سرد کردن در مرزدانه ها موجود در فولاد به علت سرد شدن پایین در هر یک ازدانه های کریستالی و مرزدانه ها رسوب کرده و سبب بالارفتن تردی فولاد شده .

ریز ساختار نمونه۳۱۱:

ریز ساختار نمونه۳۲۱:

ریز ساختار نمونه۳۳۱: