فهرست مطالب
نشریه مهندسی متالورژی و مواد
سال بیست و یکم شماره 2 (بهار و تابستان 1389)
- تاریخ انتشار: 1389/08/30
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحه 1خصوصیات لایه کاربیدی که بر روی فلزات و آلیاژها از طریق روش نفوذ فعال حرارتی (TRD) به وجود می آید شامل مقاومت به سایش، اکسیداسیون، خوردگی و نیز افزایش سختی سطح آنها می باشد. در تحقیق حاضر، سینتیک تشکیل لایه کاربید کروم بر روی فولاد 1020 AISI کربن داده شده، با استفاده از روش حمام نمک مذاب در دماهای 900، 1000 و oC1100 به مدت 3 تا 9 ساعت مطالعه شده است. با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، حضور فاز 3C7Cr بر روی سطح فولاد تایید شد. نتایج به دست آمده از مشاهدات سطح مقطع نمونه ها، با استفاده از تصاویر حاصل از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM)، نشان داد که یک لایه کاربید کروم پیوسته و نسبتا یکنواخت بر روی سطح فولاد تشکیل شده است. میکروسختی سطح فولاد پوشش داده شده در محدوده 1321-530 ویکرز (با نیروی 200 گرم) به دست آمد. بررسی سینتیکی لایه کاربیدی نشان داد که یک رابطه سهمی شکل بین ضخامت لایه کاربیدی و زمان غوطه وری نمونه ها در حمام نمک مذاب وجود دارد. افزون بر این، انرژی فعال سازی لازم برای این فرآیند برابر با kJ/mol781/97 به دست آمد. برای پیش بینی ضخامت لایه کاربیدی و میکروسختی سطح فولاد از طریق پارامترهای فرآیند، نمودارهای ایزوضخامت و ایزوسختی پیشنهاد شده است. همچنین امکان استفاده از یک سری روابط ریاضی برای پیش بینی ضخامت لایه کاربیدی و میکروسختی سطح بررسی گردید.
کلیدواژگان: روش نفوذ فعال حرارتی، حمام نمک بوراکس، پوشش کاربید کروم، سینتیک، انرژی فعال سازی -
صفحه 13تاثیر کروم بر ریزساختار و آخال های جوش های چند راهه فولادهای کم آلیاژی مورد بررسی قرار گرفت. جوش کاری به روش الکترود دستی و در وضعیت تخت، بر اساس استاندارد AWS A5.5-96 انجام شد. کروم به شکل فروکروم به پوشش الکترود اضافه گردید به طوری که فلز جوش حاوی مقادیر 05/0، 53/0، و wt.% 91/0 کروم باشد. ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی در ناحیه ستونی و حرارت دیده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزایش مقدار کروم فلز جوش مقدار فریت سوزنی را با کاهش فریت اولیه و فریت با فاز ثانویه افزایش می دهد. مقدار ریزفازها نیز به طور مرتب با افزایش مقدار کروم افزایش می یابد. همچنین به نظر می رسد کروم بر روی مشخصات ظاهری آخال ها (مثل کسر حجمی و اندازه متوسط آنها) و فازهای تشکیل دهنده آنها تاثیری ندارد.
کلیدواژگان: کروم، ریزساختار، آخال ها، جوش های چند راهه، فولادهای کم آلیاژی، جوش کاری الکترود دستی -
صفحه 29خوردگی حفره ای فولاد در بتن یکی از دغدغه های اساسی مهندسان عمران در بهره برداری بهینه از سازه های مسلح شده بتنی در محیط های آبی می باشد. معرفی روشی سهل و مطمئن برای پیش بینی امکان وقوع خوردگی حفره ای مورد توجه محققان خوردگی بوده است. هدف از تحقیق حاضر مقایسه مقادیر پتانسیل حفره دار شدن اندازه گیری شده از روش های پلاریزاسیون با پتانسیل متغیر و آمپرمتر با مقاومت صفر(Zero resistance ammeter) است. همچنین در این مقاله نقش بازدارنده نیتریت در حفره دار شدن فولاد ساده کربنی توسط دو روش یاد شده بررسی گردیده است. بررسی انجام شده بر روی رفتار پلاریزاسیون با پتانسیل متغیر فولاد ساده کربنی در محلول حفره بتن (محلول اشباع هیدرواکسید کلسیم) بیانگر رفتار رویینگی تا وقوع فرایند فرا رویینگی ناشی از اکسیداسیون آب است. همچنین دیده شد که اضافه شدن 5/0 مولار نمک کلرید سدیم به همین محلول باعث وقوع خوردگی حفره ای در پتانسیل 327 میلی ولت می گردد. اضافه نمودن یون بازدارنده نیتریت به میزان 5/0 مولار به محلول حفره بتن حاوی 5/0 مولار یون کلراید، باعث انتقال پتانسیل خوردگی فولاد به سمت مقادیر آندی تر به میزان 562 میلی ولت شده است. روش آمپرمتر با مقاومت صفر برای اندازه گیری پتانسیل و شدت جریان اتصال دو الکترود یکسان از فولاد مورد آزمایش در محلول های یاد شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به دست آمده از تغییرات شدت جریان اتصال نشان دهنده وجود رویینگی فولاد در محلول های حفره بتن و محلول حفره بتن حاوی یون های کلراید و نیتریت است حال آنکه خوردگی حفره ای فولاد در محلول اشباع حفره بتن حاوی یون کلراید پس از 300 ثانیه به وقوع می پیوندد. وقوع خوردگی حفره ای را می توان با استفاده از نتایج حاصله به افزایش پتانسیل خوردگی از پتانسیل خوردگی به دست آمده از روش آمپرمتر با مقاومت صفر پیش بینی کرد که نتایج آن با پتانسیل خوردگی حفره ای به دست آمده از روش پلاریزاسیون با پتانسیل متغیر قابل مقایسه است.
کلیدواژگان: محلول حفره بتن، خوردگی حفره ای، بازدارنده نیتریت، آمپرمتر با مقاومت صفر (ZRA) -
صفحه 47در فرآیند تولید، نرمال کردن معمولا پس از عملیات آهنگری و قبل از عملیات کوئنچ و تمپر بر روی قطعات صنعتی انجام می شود. این عملیات موجب یکنواخت و ریز شدن ریزساختار می گردد. با توجه به تاثیر کم عملیات نرماله بر خواص مکانیکی فولاد Ck45 آهنگری، کوئنچ و تمپرشده و ضرورت کاهش هزینه های تولید، حذف این عملیات پس از آهنگری مطلوب به نظر می رسد. نتایج بررسی های ریزساختاری، سختی سنجی و آزمایش کشش، تاثیر بسیار کم عملیات نرماله را بر خواص یاد شده تایید می نمایند. لکن خواص خستگی از اهمیت بالائی برخودار می باشد که موضوع اصلی این تحقیق است. عمر خستگی قطعات در حالت آهنگری، کوئنچ و تمپرشده و حالت آهنگری، نرماله، کوئنچ و تمپرشده مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 64 آزمون خستگی خمشی دورانی (R=-1) در چهار دامنه تنش مختلف انجام شد. این آزمایشات در تنش های متوسط به بالا، 59/0 تا 68/0 برابر استحکام کششی، انجام شد. متوسط عمر نمونه های نرماله، کوئنچ و تمپرشده در دامنه تنش های 508، 516، 534 و 583 مگاپاسکال به ترتیب برابر با 261هزار، 194هزار، 119هزار و 54هزار سیکل و متوسط عمر نمونه های کوئنچ و تمپرشده در تنش های یاد شده به ترتیب برابر با 209هزار، 138هزار، 101هزار و 46هزار سیکل بود. مقایسه نتایج در هر دامنه تنش نشان دهنده متوسط عمر بیشتر نمونه های نرمال شده می باشد لکن به خاطر تعداد محدود نمونه ها در هر سطح تنش آزمون واریانس، اختلاف معنی داری را میان عمر خستگی در دو حالت عملیات حرارتی تایید نمی نماید. در واقع توان آزمون آماری در تشخیص اختلاف بین متوسط طول عمر کم است. از این رو، نویسندگان مقاله روشی را برای هم ارزسازی نتایج چهار سطح تنش پیشنهاد نموده و پس از هم ارز نمودن، تمام نتایج را در یک آزمون میانگین با واریانس نامعلوم و توان بیشتر مقایسه کردند. نتیجه آزمون واریانس در این حالت حاکی از اختلاف میانگین دو جامعه در سطح معنی دار 5% بوده و عمر متوسط خستگی قطعات نرمال شده حداقل 18% بیش تر از عمر قطعات نرمال نشده تخمین زده می شود.
کلیدواژگان: عمرخستگی، فولادکم کربن آهنگری شده، عملیات نرماله، بررسی آماری -
صفحه 57در این مقاله، چگونگی استفاده از سنگ ساینده در آزمون پین روی دیسک برای ارزیابی رفتار سایش ساینده چند نوع فولاد با ریزساختارهای اولیه متفاوت، مورد بررسی قرار گرفت. عواملی نظیر نوع فلز مورد آزمایش، نوع سنگ ساینده، میزان نیروی عمود بر پین، سرعت خطی دیسک و طول مسیر سایش بر میزان و مکانیزم سایش مطالعه شد. نتایج نشان داد که سختی اولیه فولاد نمی تواند به تنهایی مقاومت به سایش یک فولاد را تعیین نماید بلکه به ساختار اولیه و تغییرات ساختاری آن در اثر نیروهای سایشی باید توجه داشت. همچنین با انتخاب و طراحی صحیح آزمایش، استفاده از سنگ های ساینده می تواند روش مناسبی برای ارزیابی رفتار سایشی و تریبولوژیکی مواد مقاوم به سایش نظیر فولاد هادفیلد باشد. درحالی که این روش برای فولادهای نرم (ساده کربنی) مناسب نیست.
کلیدواژگان: پین روی دیسک، سنگ ساینده، تریبولوژی، سایش، سایش ساینده، فولاد هادفیلد -
صفحه 71در این تحقیق خواص و رفتار مکانیکی کامپوزیت های ذره ای زمینه فلزی بر پایه آلیاژ یوتکتیکی Si 12%Al- و ذرات تقویت کننده TiC Al2O3 و B4C ساخته شده به روش ریخته گری گردابی در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. از پارامترهای مورد بررسی می توان به درصد ذرات استحکام دهنده، دمای ریختن مذاب، سرعت و زمان هم زدن مذاب و نوع همزن اشاره نمود. به دلیل سبک بودن و قابلیت اکسیداسیون ذرات بخصوص در مورد TiC و B4C اضافه کردن آنها به واسطه فویل های آلومینیومی انجام گرفته که توزیع بهتری را نشان می دهد و شدت اکسیداسیون کمتری حاصل می شود. نتایج نشان می دهد که ریخته گری مذاب در بازه دمایی C 750-700، سرعت هم زدن در بازه 750-700 دور بر دقیقه، استفاده از همزن با پره های توربینی و با زاویه 30 درجه نسبت به محور دوران، افزودن ذرات سرامیکی تقویت کننده با نرخ 2/1-275/0 گرم بر ثانیه و زمان همزدن حداکثر تا 6 دقیقه برای ذرات کاربیدی و حداکثر تا 17 دقیقه برای آلومینا، کامپوزیتی با توزیع یکنواخت تری از ذرات و با خواص مکانیکی بالاتر را داده بدون اینکه مشکلات مربوط به جذب گاز های محیطی و اکسیداسیون را به دنبال داشته باشد. مشاهدات میکروسکوپی و نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان می دهد که Al-Al2O3 و در درجه بعد Al-TiC قابلیت تر شوندگی و توزیع بالاتری در مذاب نسبت به Al-B4C دارند به طوری که افزایش تا کمتر از 25% برای آلومینا و کمتر از 18% برای کاربید تیتانیم و زیر 10% کاربید بور توزیع ذرات یکنواخت بوده و خواص مکانیکی افزایش می یابد. با وجود این کامپوزیت B4C %10 Al- بالاترین خواص مکانیکی را داده است.
کلیدواژگان: کامپوزیت، آلومینیم، ریزساختار، خواص مکانیکی، ریخته گری گردابی، اکسید آلومینیم، کاربید تیتانیم، کاربید بر -
صفحه 85در این مقاله واکنش پذیری نانوپودر آلومینیم تحت اتمسفر هوا بررسی شده است. نانوپودر آلومینیم به روش تبخیر - چگالش تولید گردید. رفتار حرارتی این نانوپودر با اندازه متوسط ذرات 45 نانومتر تحت اکسیداسیون غیر همدما به روش آنالیز حرارتی افتراقی و وزن سنجی حرارتی مطالعه شد. همچنین نتایج مربوط به نانوپودر با پودر میکرونی مورد مقایسه قرار گرفت. از پارامترهایی مانند دمای آغاز واکنش اکسیداسیون و دمای سرعت حداکثر اکسیداسیون به منظور ارزیابی واکنش پذیری نانوپودر بهره گیری شد که مقادیر به دست آمده برای نانوپودر مورد بررسی به ترتیب °C490 و °C528 بود. ملاحظه شد که واکنش پذیری بالای نانوپودر افزون بر مساحت سطح بسیار بالای آن به انحراف شکل ذرات از حالت کروی و همچنین گستره وسیع اندازه ذرات مربوط است.
کلیدواژگان: نانوپودر آلومینیم، تبخیر، چگالش، واکنش پذیری
-
Page 1Carbide layer produced by thermal reactive diffusion (TRD) technique onto metals and alloys has characteristic properties including wear, oxidation and corrosion resistance as well as relatively high surface hardness. In the present work, kinetics of formation of chromium carbide layer on carburized AISI 1020 steel at temperatures of 900, 1000 and 1100 ºC for 3 to 9 hours was studied. The presence of Cr7C3 phase formed on the surface of specimens was confirmed by X-ray diffraction analysis. Cross-sectional observations of optical and SEM micrographs showed that chromium carbide layer formed on the steel surface were continuous and relatively uniform. The surface microhardness values for the coated steel samples were between 530 and 1321 HV (under 200g load). The evaluation of kinetics of chromium carbide layer formed using salt bath method showed that there is a parabolic relationship between the layer thickness and the soaking time. In addition, the activation energy for chromium carbide formation on carburized AISI 1020 steel in borax salt bath was obtained to be 97.781 KJ/mol. Moreover, the contour diagrams were suggested for prediction of thickness of carbide layer and surface microhardness. The possibility of using a series of mathematical equations for predicting carbide thickness and surface microhardness was also investigated.
-
Page 13Effect of chromium content on the microstructure and inclusions formation in low alloy steel multipass welds was investigated. Manual metal arc welding was performed in flat position according to AWS A5.5-96 standard. The ferro-chromium content in the coating was varied such that the final weld metal consists of 0.05, 0.53 and 0.91 wt.% chromium. Microstructure was studied by optical and scanning electron microscope in both columnar and reheated regions of the weld metal. The results showed increase in acicular ferrite formed at the expense of primary ferrite and ferrite with second phase with steady refinement of microstructure. Amount of microphases also increase as the chromium content of the weld metal increases. It is believed that chromium does not affect apparent characteristics (such as volume fraction and average size) and chemistry of inclusions.
-
Page 29Pitting corrosion of embedded mild steel in concrete is one of the main concerns of civil engineers. Introducing a reliable measuring method for prediction its corrosion has been intensely considered by corrosion researchers. The aim of the present study is to demonstrate the pitting potential measurement correlation between potentiodynamic polarization and zero resistance ammeter on two identical electrode techniques. Potentiodynamic polarization of mild steel in concrete pore solution (saturated Ca(OH)2) shows passivition prior to transpassivity due to water oxidation. Addition of 0.5 M NaCl to the above solution caused pitting corrosion at 327 mV. Meanwhile the presence of nitrite ions as an inhibitor by addition of 0.5M NaNO2 to the concrete pore solution containing 0.5M NaCl caused an increase of 562 mV in pitting potential. Zero resistance ammeter (ZRA) technique was employed to measure the galvanic current density and potential of two coupled identical electrodes of investigated mild steel in the mentioned environments. The results of ZRA investigation revealed passivity behavior in concrete pore solution and concrete pore solution containing chloride and nitrite ions but pitting corrosion in concrete pore solution containing chloride ions after 300 second of immersion. Pitting corrosion occurrence was attributed to the establishment of pitting criteria by exceeding pitting corrosion from pitting potential. The value of pitting potential obtained by ZRA technique was very close to the one measured by potentiodynamic polarization technique.
-
Page 47A common process in auto-parts manufacturing consists of forging, normalizing, quenching and tempering. Normalizing treatment is usually employed to improve machinability of steel, and to homogenize and refine the microstructure. For simple parts, production cost would be reduced if normalizing stage were eliminated. In this paper, the effect of normalizing treatment on fatigue life of a quenched and tempered carbon steel has been studied. Samples were taken from forged, quenched and tempered parts at industrial conditions. Sixty four fatigue specimens were tested using a rotary bending fatigue machine (R=-1) at four different stress amplitudes between 500 and 600MPa. Results showed minor effect of normalizing on microstructure, hardness and tensile properties. However, specimens normalized after forging indicated improved fatigue life at the same stress amplitude. Average fatigue lives at 508, 516, 534 and 583MPa were 261000, 194000, 119000 and 54000 cycles respectively for normalized quenched and tempered samples and 209000, 138000, 101000 and 46000 cycles for quenched and tempered samples. Due to variation of fatigue life results, Student's t-test was employed to prove any meaningful difference of fatigue life for specimens with or without normalizing treatment. Student's t-test is often used to determine if the averages of two samples are significantly different. The test approved the difference with 95% confidence. Fatigue life of normalized samples was estimated at least 18% higher than the life of samples without normalizing.
-
Page 57In this paper, how to use the abrasive wheel in the pin on disk test was evaluated and developed for tribological studies of steels. Parameters such as type of pin (steel), type of abrasive wheel, normal load on pin, linear velocity of disk and sliding distance were studied. The results showed that initial hardness can not merely determine the wear resistance of a metal whereas it may be related to the surface hardness resulting from work hardening during abrasive. In addition, in the pin on disk method, using the abrasive wheel is a good choice for evaluation of tribological behavior of high wear resistance metals such as Hadfield steels while, it is not appropriate and proper for mild steel.
-
Page 71Al-12%Si metal matrix composites reinforced with 6-25 vol% of Al2O3, TiC and B4C reinforcement particles, were fabricated by stir casting. The microstructure, density, porosity, micro-hardness, tensile strength of composites were evaluated. Microstructure and mechanical properties characterization showed uniform reinforcement distribution and increasing of hardness and tensile strength of composites samples with increasing of Al2O3 (25 vol%), TiC (18 vol%) and B4C (10 vol%). For Al-5% Al2O3, various parameters of stir casting processing such as temperature of molten metal, rate and time of stirring, Type of agitator, were investigated. The results show that fabrication of composites in condition of 700- 750 rpm for agitator, 17 minutes of agitation for alumina and 6 min for carbides particlrs, using of zirconia- coated agitator with blades in angle of 30° in relation to rotation axis, adding of ceramic particles with speed of 0.375-1.2 gr/sec, temperature of casting of 700-750°C give the optimum reinforcement distribution, wetting and quantity of porosity.
-
Page 85In this paper aluminum nanopowder reactivity was investigated under air atmosphere. Aluminum nanopowder was produced through evaporation-condensation method. The thermal behavior was studied via non-isothermal oxidation of nanopowders with average particle size of 45 nm by differential thermal analysis and thermogravimetry analysis. Comparisons were also made to the micrometer sized particles. Several parameters have been used to characterize the reactivity of aluminum nanoparticles, including the onset and temperature of maximum oxidation rate, which were 490 °C and 528 °C, respectively. It was found that beside the superior surface area, the high reactivity of nanopowders may be attributed to the deviation of nanoparticles from spherical shape and broad particle size distribution.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.