عملیات حرارتی
Download
Report
Transcript عملیات حرارتی
عملیات حرارتی
فهرست مطالب کلی :
منابع :
•
مقدمه
-1آصول عملیات حرآرتی فوالدها و چدنها آز دک تر محمد علی گلعذآر
•
یادآوری
-2عملیات حرآرتی و مهندسی سطح آز دک تر محمد علی گلعذآر
•
عملیات حرآرتی فوالدها
•
عملیات حرآرتی تعادلی
Metals Hand Book, Heat treatment, Vol.3, Ed. 9, -3
ASM
•
عملیات حرآرتی غیر تعادلی
•
سخت کردن سطحی
•
عملیات حرآرتی چدنها
•
عملیات حرآرتی آلیاژهای غیر آهنی
ارزیابی :
Processing
Performance
Microstructure
Properties
Metal Alloys
Ferrous
Steels
Steels
<1.4wt%C
<1.4wt%C
Cast Irons
Cast
Irons
3-4.5wt%C
3-4.5wt%C
Nonferrous
Cu
A
Mg
Ti
چدن
فوالد
FCC ( or Austenite) Iron can
hold up to 2.14% Carbon!
BCC ( or
Ferrite) Iron
has a low
solubility limit
(0.022%)
P 2.14
E
4.30
L + Fe3C
F
G
x
M
O
N
H
0.76
0.022
Pearlite P
C
x’
Cementite Fe3C
6.70
(a) Fine pearlite (b) coarse pearlite. 3000X
عملیات حرآرتی تعادلی و غیر تعادلی
) (BCC
+ Fe3C
) (BCT
) (FCC
عملیات حرآرتی تعادلی و غیر تعادلی
Austenite
(, FCC)
slow
cooling
Coarse pearlite+
proeutectoid phase
moderate
cooling
fast
cooling
Fine pearlite +
proeutectic phase
Bainite
rapid
quenching
Matensite
(BCT)
reheating
Castings
Cold worked
Tempered
martensite
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
9
10
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Homogenizing
همگن کردن
11
عملیات حرآرتی تعادلی )(Equilibrium treatment
آنیل (تابکاری) کردن
Annealing
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Isothermal Annealing
12
)آنیل همدما(ایزوترمال
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Partial Annealing
آنیل جزیی
13
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Partial Annealing
14
آنیل جزیی
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Normalizing
نرماله کردن
15
16
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Normalizing
نرماله کردن
17
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Normalizing
نرماله کردن
18
عملیات حرآرتی تعادلی )(Equilibrium treatment
مقایسه عملیات حرارتی
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
:مقایسه خواص مکانیکی
The effect of carbon and heat treatment on the
properties of plain-carbon steels
19
20
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Spheroidizing
The microstructure of spheroidite, with Fe3C
particles dispersed in a ferrite matrix ( 850).
کروی کردن
21
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Spheroidizing
کروی کردن
22
(Equilibrium treatment) عملیات حرآرتی تعادلی
Stress relieving
تنش گیری
23
عملیات حرآرتی تعادلی )(Equilibrium treatment
خواص مکانیکی ساختارهای تعادلی
24
عملیات حرآرتی -خواص مکانیکی
Brittle
رفتار شکست فلرات و آلیاژها
Ductile
Strain
25
خواص مکانیکی- عملیات حرآرتی
Charpy Toughness (Jol)
رفتار شکست فلرات و آلیاژها
Ductile
Behavior
Brittle
Behavior
Transition
Temperature
(DBTT)
Temperature (°C)
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
TTT نحوه رسم دیاگرام
26
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
Austenite to Pearlite Transformation
TTT نحوه رسم دیاگرام
27
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
28
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
29
TTT انواع دیاگرام
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
Cooling
+ Fe3C
Heating
Q
D = Doexp -
RT
Microstructure of pearlite in 1080 steel, formed
from austenite of eutectoid composition: 2500X
30
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
نحوه تشکیل پرلیت
31
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
نحوه تشکیل پرلیت
Growth and structure of
pearlite: (a) redistribution
of carbon and iron, and (b)
photomicrograph of the
pearlite lamellae (2000)
32
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
(FCC)
(BCC)
تغییر حالت آستنیت
+ Fe3C
(BCT)
33
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
Martensite
34
مارتنزیت
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
35
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
(a) Lath martensite in low-carbon steel ( 80). (b) Plate martensite
in high-carbon steel ( 400).
36
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
Bainite
بینیت
37
(Time Temperature Transformation ( TTT دیاگرآم
Bainite
بینیت
انواع بینیت
38
39
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
سختی وسختی پذیری
40
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
سختی وسختی پذیری
41
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
سختی وسختی پذیری
42
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
سختی وسختی پذیری
43
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
تعیین سختی پذیری
44
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
تعیین سختی پذیری
8750H Steel
(Non equilibrium treatment) عملیات حرآرتی غیرتعادلی
Hardening
:سخت کردن
45
(Non equilibrium treatment) عملیات حرآرتی غیرتعادلی
Severity of the quench
:)H(شدت سردکنندگی
46
47
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
مطالعه فصل تمپر کردن از ک تاب دک تر گلعذار
(Non equilibrium treatment) عملیات حرآرتی غیرتعادلی
تنشهای حاصل از سخت کردن
Formation of quench cracks caused by residual stresses
produced during quenching
48
49
عملیات حرآرتی غیرتعادلی )(Non equilibrium treatment
سخت کردن فوالدهای پر کربن و آلیاژی
دیگر روشهای سخت کردن:
Others Hardening Methods
(Non equilibrium treatment) عملیات حرآرتی غیرتعادلی
Others Hardening Methods
The austempering and isothermal anneal heat
treatments in a 1080 steel
:دیگر روشهای سخت کردن
50
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Carburizing
51
کربوره کردن
Cementation
در حالت جامد-
Cyaniding
در حالت مایع-
Gas Carburizing
در حالت گاز-
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Carburizing
52
کربوره کردن جامد
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Carburizing
53
کربوره کردن جامد
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
54
Carburizing
کربوره کردن جامد
Cyaniding
کربوره کردن مایع
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Suitable Temperature
•Between 495 and 565°C (for Steels)
2
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
نفوذ در حالت جامد
• Fick’s second law
Error function
56
Self diffusion [m2 /s]
activation energy
Q [J/mol],[Kcal/mol]
• Diffusion coefficient D = D exp - d
o
RT
[8.31J/mol-K]
gas constant
[0.987kcal/mol-K]
• Diffusion depth
سخت کردن سطحی ) (Case-Hardening Process
57
جدول رآهنمای تابع خطا
Y
Erf
0
0
0.22
0.2
0.43
0.4
0.6
0.6
0.78
0.8
0.85
1
x
= C(x, t) Co1 erf
2 Dt
Cs Co
=Y
x
2 Dt
مسئله :یک قطعه فوالدی حاوی 0.1%Cرآ می خوآهیم در کربوره کنیم بطوریکه در عمق 0.5mmغلظت به
حدآقل 0.45%Cبرسد محیط کربن ده غلظت سطحی برآبر با 1%فرآهم می کند .مطلوب آست موآرد زیر رآ محاسبه کنید؟
آلف -زمان الزمD=1.4*10-7
ب – آگر عمق نفوذ دو برآبر شود زمان الزم
if
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Flame Hardening
58
سخت کردن شعله ای
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Flame Hardening
59
سخت کردن شعله ای
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
Induction Hardening
60
سخت کردن القایی
(Case-Hardening Process ) سخت کردن سطحی
61
)Precipitation/Age Hardening (عملیات حرآرتی آلیاژهای غیر آهنی
2
انواع روشهای مستحکم کردن فلزات و
:الیاژها
:الیاژهای مهم
2024(Al-4.5%Cu; CuAl2), Ann=30, Age=70, Wr+Age=75KSi
7075(Al-5.6%Zn, 1.6%Cu, 2.5%Mg;AlMgCu),Ann=33, Age=80, Wr+Age=83KSi
)Precipitation/Age Hardening (عملیات حرآرتی آلیاژهای غیر آهنی
:مرحل عملیات حرارتی سختی رسوبی
(a) Phase diagram for the aluminum-copper alloy system. (b) Various
micro- structures obtained during the age-hardening process
2
)Precipitation/Age Hardening (عملیات حرآرتی آلیاژهای غیر آهنی
The effect of aging temperature and time on the yield
strength of an Al-4% Cu alloy
2
Plasma Hardening
What is Plasma?
65
Plasma Hardening
Plasma torch in operation
66
Plasma Hardening
67
In a plasma arc torch, the plasma gas serves as a resistive heating
element to convert electricity into heat. Because it is a gas and cannot
melt, temperatures in excess of 7000°C can be produced.
Plasma Hardening
Plasma hardening die steel
68
Thermal Spray Coating
Definition
6
Thermal Spray Coating
7