نشریه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد
پیاپی 2 (پاییز 1386)

فولاد CE2 از خانواده فولادهای سمانتاسیون و یکی از فولادهای پرکاربرد در ماشین سازی و ساخت قطعات می باشد. فرآیند های نیتراسیون گازی به طور معمول نتایج مناسبی در بهبود سطح این فولاد ندارند. روند تحقیقات اخیر نشان می دهد با استفاده از فرآیند های پلاسمایی، نیتراسیون این فولاد با خواص مطلوب تر امکان پذیر شده است. در این تحقیق تاثیر فرآیندهای ترموشیمیایی، نیتراسیون گازی و نیتراسیون پلاسمایی بر رفتار تریبولوژیکی فولاد سمانتاسیون CE2 بررسی گردید. برای بررسی رفتار تریبولوژیکی از آزمایش سایش، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، آزمایش ریزسختی سنجی و زبری سنج استفاده گردید.
بررسی ها نشان داد که فولاد CE2 تحت فرآیند نیتراسیون پلاسمایی رفتار سایشی بهتری نسبت به فرآیند نیتراسیون گازی نشان می دهد، همچنین تغییرات زبری سطح آن نسبت به قبل از عملیات، کمتر از نمونه نیتراسیون گازی بوده است.

آلیاژ GG25 یکی از پر مصرف ترین آلیاژهای چدنی در صنایع ماشین سازی می باشد. در این تحقیق رفتار اصطکاکی و مقاومت به سایش در سطوح تبریدی و بور داده شده آلیاژ GG25 بررسی شد. خصوصیات ساختاری اعم از ریز ساختار، توزیع سختی، خصوصیات سطح و کاهش وزن در نمونه ها به صورت تابعی از نیرو های اعمالی بررسی شد. سطوح تبریدی حاوی لدبوریت با لایه های سمنتیتی و سطوح بور داده شده حاوی ترکیبات Fe3B، Fe23B6 و Fe2B می باشد. نتایج نشان می دهد که خصوصیات سطح و مقاومت به سایش سطوح بور داده شده حاوی ترکیبات Fe2B و Fe3B دارای برتری نسبت به سطوح تبریدی و عملیات حرارتی نشده است.

تنگستن جزء مهمترین فلزات دیرگداز به شمار می آید و با توجه به کاربرد وسیع و استفاده روز افزون تنگستن در صنایع مختلف و همچنین عدم استحصال آن در ایران، سرمایه گذاری بر روی آن ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق، نحوه بازیابی فلز تنگستن به روش ذوب قلیایی، از قراضه های کاربید تنگستن (WC) انجام شد. قراضه کاربید تنگستن همراه با نیترات سدیم تحت عملیات ذوب قرار گرفت. تنگستات سدیم حاصل از ذوب قلیایی توسط کلریدکلسیم به تنگستات کلسیم تبدیل شد. با اضافه کردن اسیدکلریدریک به تنگستات کلسیم، اسیدتنگستیک تولید و با کلسینه کردن آن اکسیدتنگستن حاصل گشت. عملیات احیاء اکسید تنگستن در دمای C°850 و زمان یک ساعت در محیط هیدروژن خالص انجام گرفت. آنالیز فازی و اندازه گیری دانه ها به کمک دستگاه XRD و میکروسکوپ نوری صورت پذیرفت. اندازه متوسط دانه های پودر تنگستن کمتر از 4 میکرومتر اندازه گیری شد.

چدن های پرسیلیسیم مقاوم به خوردگی با 15 درصد سیلیسیم از ارزان ترین آلیاژهای مقاوم به خوردگی در محیط های اسیدی می باشند ولی ریخته گری این چدن ها بسیار مشکل است و ضایعات زیاد در روند تولید باعث افزایش قیمت آنها می شود. این تحقیق جهت بهبود بخشیدن به ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ مذکور انجام شد. هشت ذوب چدن با ترکیب پایه یکسان با 5/14% سیلیسیم و افزودن عناصر آلیاژیCa، Ti، Ni، Nb، Mo، Mg، Cu و Cr در قالب های ستاره ای با ضخامت مقاطع مختلف ریخته گری شدند. نتایج نشان داد نمونه حاوی 3/1 درصد مس دارای ساختار تقریبا یکنواختی در ضخامت های 5، 10 و30 میلیمتر است و حضور مس باعث می شود در همه ضخامت ها گرافیت های ورقه ای نوع A تشکیل شوند. تنش شکست برای این نمونه 172 مگا پاسکال اندازه گیری شد که نسبت به بقیه ذوب ها بجز ذوب حاوی کرم- مولیبدن بالاتر بود.

مهمترین ماده اولیه رنیوم در طبیعت مولیبدنیت می باشد. در فرایند تشویه مولیبدنیت برای تولید اکسید مولیبدن، رنیوم به صورت اکسید از کوره خارج و در غبارگیرها و فیلترها جمع آوری می گردد. با توجه به میزان کم رنیوم دراین غبار پس از انحلال آن توسط آب گرم عملیات تخلیص به روش های مختلف چون استخراج حلالی، رزین تعویض یونی و زغال فعال انجام می گیرد. در استفاده از زغال فعال از تماس محلول لیچینگ با این جاذب یون های رنیوم، ReO-4 و مولیبدن، MoO2-4، با جذب سطحی از محلول جدا می گردند. سپس در دو مرحله ابتدا یون مولیبدات و سپس یون پررنات از جاذب باز پس گرفته می شوند. در مرحله اول تهی سازی لازم است بیشترین مقدار یون مولیبدن و کمترین مقدار یون رنیوم دفع گردد و در مرحله دوم باید محلول دفع بیشترین مقدار یون رنیوم را دفع نماید. در این مقاله از اسید کلریدریک، سود، کربنات سدیم و کلرید سدیم برای دفع مولیبدن و از تیوسیانات آمونیوم، اتانول، متانول، استون، پروپانول و ایزو پروپانول برای دفع رنیوم استفاده و تاثیر غلظت این محلول ها به ترتیب بر میزان دفع مولیبدن و رنیوم بررسی و تعیین گردیده است.

عملیات حرارتی سطحی فولادهای با کربن متوسط برای ایجاد یک لایه سخت شده همراه با تافنس مغز در مهندسی سطح توسعه یافته است، به طوری که امروزه از منابع مختلف انرژی نظیر حرارت دهی شعله ای و القایی برای دستیابی به این مهم بهره گرفته می شود. در این میان استفاده از انرژی لیزر نیز بعنوان یکی از منابع حرارتی سودمند در این زمینه در حال تحقیق و گسترش است. از جمله مزایای استفاده از لیزر در عملیات حرارتی سطحی فلزات می توان به امکان حرارت دهی موضعی، عدم ایجاد اعوجاج، قابلیت عملیات حرارتی نواحی خاص و کاهش زمان عملیات اشاره نمود. برای این کار تا کنون از لیزرهای مختلفی نظیر Nd:YAG، CO2 و لیزرهای پرقدرت اگزایمر استفاده شده است. در این تحقیق تاثیر انرژی لیزر Nd:YAG و سرعت روبش آن بر روی سختی سطح دو نوع فولاد ساختمانی 1.1186 و 1.6582 که هر دو دارای میزان کربن مساوی (4/0 درصد) و منگنز مساوی (8/0 درصد) بوده اما فولاد 1.6582 دارای عناصر آلیاژی نیکل، کرم و مولیبدن است، بررسی شده است. انرژی لیزر در محدوده 200 تا 600 میلی ژول انتخاب و با سرعت های روبش سطحی بین10 تا 150 میلی متر بر دقیقه، بر روی سطح فولاد اعمال شد. آزمون های میکروسختی سنجی افزایش سختی سطوح عملیات لیزری شده را نشان داد که حاکی از تغییرات ریز ساختاری در این سطوح است. این میزان سختی و همچنین عمق سخت شده بسته به انرژی و سرعت روبش متفاوت بود. عمق سختی در هر دو نوع فولاد ساده و آلیاژی بیشتر از 7/0 میلی متر مشاهده شد.

با وجود اینکه امروزه آلیاژهای سرب کم آنتیموان به دلیل پتانسیل اضافی و خوردگی کمتر، در باتری های بدون نیاز به نگهداری استفاده می شود، اما به دلیل استفاده از سلنیم به عنوان اصلاح کننده ساختار مشکلات دیگری نظیر محیط زیست، قیمت تمام شده و راندمان تولید باعث شده است که از سایر عناصر مانند مس برای اصلاح ساختار استفاده شود. در این تحقیق نقش مس به عنوان عنصر جایگزین در آلیاژهای سرب- سلنیم در خواص ریختگی آلیاژ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار مس در آلیاژ سرب کم آنتیموان اگرچه سیالیت کاهش یافته است، اما میزات اتلاف مذاب سرب و عناصر آلیاژی مخصوصا در محدوده غلظتی 02/0 تا 04/0 درصد وزنی به شدت کاهش می یابد.

برای حذف آستنیت باقیمانده از برخی از انواع فولادهای ابزارتحت شرایطی می توان از عملیات تکمیلی سردکردن زیر صفر استفاده کرد. فاز نیمه پایدار آستنیت از طرفی مقاومت به سایش را کاهش داده و از طرفی دیگر با تبدیل شدن به مارتنزیت باعث تغییر ابعاد ناخواسته می شود و در نتیجه دقت ابعادی کاهش می یابد. این عملیات در مورد فولادهایی که نیاز به دقت ابعادی بالایی دارند و یا فولادهایی که نیاز به مقاومت به سایش بالایی دارند به نحو وسیعی به کار می رود. در این تحقیق تاثیر عملیات سرد کردن زیر صفر تا دمای C °63- و تاثیر زمان نگهداری در دمای مزبور بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عملیات زیر صفر کاری باعث بهبود رفتار سایشی فولاد مورد مطالعه می شود. این بهبود در حدی است که می توان زمان نگهداری بیشتر را جایگزین دمای پایین تر نمود. در حالت کرایو 20 رفتار سایشی به میزان 4%-7% نسبت نمونه ای که کرایو نشده بهبود نشان داد. این میزان برای نمونه های کرایو 40 و کرایو عمیق (غوطه وری در نیتروژن مایع) به ترتیب 10% و 40% مشاهده شد.