در پژوهش حاضر تاثیر متغیرهای فرایند آستمپرینگ پی در پی بر روی ریز ساختار و خواص مکانیکی چدن های نشکن غیر آلیاژی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در آزمایش های انجام گرفته، نمونه های چدن داکتیل در دمای ‍c 900 و مدت زمان یک ساعت آستنیته شده و سپس در دماهای 275، 375 درجه سانتی گراد یا هر دو دمای فوق برای زمان های 1 تا 60 دقیقه تحت فرایند آستمپرینگ قرار گرفت و تاثیر درجه حرارت و زمان آستمپرینگ بر ریز ساختار و خواص مکانیکی شامل استحکام کششی، استحکام تسلیم، در صد ازدیاد طول، سختی و انرژی شکست بحث و بررسی شد. یافته های آزمایشی و بررسی های انجام شده نشان داد که در عملیات آستمپرینگ یک مرحله ای با افزایش دمای آستمپرینگ ساختار از فریت بینیتی سوزنی شکل به فریت بینیتی ورقه ای تبدیل می شود. همچنین با افزایش دمای آستمپر سختی، استحکام کششی و استحکام تسلیم کاهش یافته و در صد ازدیاد طول نسبی و انرژی ضربه ای افزایش می یابد. تاثیر زمان در آستمپرینگ یک مرحله ای نیز بدین گونه می باشد که افزایش زمان آستمپر سبب ییشرفت و تکمیل استحاله بینیتی گردیده و سختی کاهش و بقیه خواص مکانیکی (خواص استحکامی، در صد ازدیاد طول نسبی و انرژی ضربه ای) افزایش یافته اند. در نمونه های آسمپر شده دو مرحله ای تغییرات خواص استحکامی بدین صورت بود که در نمونه های آسمپر شده دمای پایین-بالا (lhat) خواص استحکامی در زمان های کوتاه آستمپر کم بوده ولی افزایش زمان آستمپر افزایش می یافت به طوری که در مدت زمان 60 دقیقه استحکام تسلیم 1073mpa و استحکام کششی در حدود1331mpa بدست می آید. در نمونه های استمپر شده دمای بالا-پایین (hlat) خواص استحکامی پس از رسیدن به یک حد اکثر در زمان های بالای استمپرینگ کاهش می یافت و حد اکثر خواص استحکامی در مدت زمان 30 دقیقه (استحکام تسلیم 889mpa و استحکام کششی در حدود 1124mpa) بدست می آید. تغییرات مقاومت به ضربه در نمونه های آستمپر شده دمای بالا-پایین (hlat) بسیار مشابه نمونه های دمای بالا hlat) بوده و حد اکثر مقدار مقاومت به ضربه در مدت زمان 30 دقیقه و در حدود 1/102 ژول بدست آمد. در نمونه های استمپر شده دو مرحله ایسختی در زمان های کوتاه بالا بوده ولی با افزایش زمان آستمپرینگ در ابتدا کاهش یافته و در زمان های طولانی تر مجدداً افزایش می یابد. تغییرات مقاومت به ضربه در نمونه های آستمپر شده دو مرحله ای دمای بالا-پایین (hlat) مشابه نمونه های آسمپر شده یک مرحله ای دمای بالا بوده و حداقل سختی نیز در مدت زمان 20 دقیقه بدست آمده است. ولی در نمونه های آسمپر شده دو مرحله ای دمای پایین-بالا (hlat) مقادیر استحکام ضربه ای خصوصاً در زمان های حدود 30-20 دقیقه بالاتر از نمونه های آسمپر شده یک مرحله ای دمای پایین حاصل شد و حد اکثر مقاومت به ضربه در مدت زمان 30 دقیقه و در حدود 4/64 ژول بدست آمده است.

هدف از انجام پژوهش حاضر را می توان بررسی نحوه تاثیر گذاری توامان میزان حضور عناصر نادر خاکی و همچنین سرعت انجماد بر مورفولوژی گرافیت در قطعات ریختگی از چدن با گرافیت فشرده برشمرد. به منظور لحاظ نمودن سرعت های متفاوت انجماد و همچنین شبیه سازی شرایط حضور مقاطع با ضخامت های متفاوت در قطعات ریختگی، در پژوهش حاضر مدل پلکانی به کار گرفته شد. بررسی تاثیر میزان حضور عناصر نادر خاکی بر مورفولوژی گرافیت نیز توسط افزودن 17/0، 185/0، 2/0، 22/0 و 24/0 درصد وزنی میش متال به انجام رسید. سپس متالوگرافی در پله های متفاوت نمونه های پلکانی ریخته شده صورت پذیرفت. در ادامه نیز روش هار متفاوت مبتنی بر به کارگیری نرم افزار پردازشگر تصاویر جهت ارزیابی مورفولوژی گرافیت فشرده مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین ساختار سه بعدی گرافیت فشرده نیز توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. بر پایه نتایج حاصل امکان دستیابی به ساختار قابل قبول چدن با گرافیت فشرده در صورت فشرده سازی با 17/0، 185/0، 20/0 و 22/0 درصد وزنی میش مثال، تنها با افزایش ضخامت به 12 میلی متر میسر گردید. این امر حساسیت چدن با گرافیت فشرده به سطح مقطع را به اثبات می رساند. در صورتیکه در نمونه فشرده سازی شده با 24/0 درصد وزنی میش متال، حصول ساختار چدن با گرافیت فشرده به ضخامت 25 میلی متر انتقال پیدا نمود. همچنین مدورتر شدن گرافیت های فشرده را می توان مطرح ترین تاثیر افزایش میزان حضور عناصر نادر خاکی در فرایند تلقیح برشمرد. غلبه رشد در راستای طولی در فرایند رشد گرافیت را نیز می توان پیاده عمده کاهش سرعت انجماد بر مورفولوژی گرافیت بر پایه معیار گردی از بیشترین انطباق با مورفولوژی ظاهری برخوردارد می باشد. بررسی ساختار سه بعدی گرافیت فشرده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز حضور سه سطح از چینش صفحات گرافیتی را تایید نمود. همچنین می توان به امکان شکل گیری ساختارهای دیگری از گرافیت در برخی از نمونه های فشرده سازی با میش متال نیز اشاره نمود.

هدف از انجام تحقیق حاضر جایگزینی فولاد bs.970 grade 214a15 یا sae1118 و سمانته شده توسط چدن نشکن آستمپر شده (adi) در کاربردهای سایشی می باشد. بدین منظور و باتوجه به مطالعات انجام شده، نمونه های چدن نشکن آلیاژی با مقادیر 1/0، 15/0، 2/0، و 25/0 درصد وزنی مولیبدن گردید و پس از آستنیته کردن به مدت 90 دقیقه در دمای c 900، به مدت 30، 60، 90 و 120 دقیقه در دماهای 260، 290 و c 320 آستمپر گردیدند. باتوجه به نتایج آزمون سختی سنجی و ضربه شارپی و ملاحظات اقتصادی، آلیاژهای حاوی 15/0 درصد وزنی مولیبدن برای انجام آزمون سایشی و جایگزینی با فولاد مورد نظر انتخاب شدند. آزمون سایش به روش block on ring و در نیروهای 50، 75، و 100 نیوتن بر روی نمونه های آستمپر شده و ریختگی حاوی 15/0 درصد وزنی مولیبدن و نمونه فولادی انجام گرفت. نتالیج آزمون سایش نشان دهنده بهبود قابل توجه در خواص سایشی نمونه ریختگی در اثر آستمپرینگ بوده است. همچنین در هر سه نیروی اعمالی در آزمون سایشی نمونه ای که به مدت 90 دقیقه در دمای 260c آستمپر شده. بهترین مقاومت سایشی را از خود نشان داد و مقدار آن نسبت به نمونه فولادی در نیروهای فوق به ترتیب 46/1، 68/1 و 39/3 برابر بوده است. نتایج همچنین بیانگر افزایش مقاومت سایشی نمونه های آستمپر شده با کاهش دمای آستمپر است. در ادامه آزمون کشش بر روی نمونه انجام گرفت و خواص سختی و ضربه و سایش و کشش آن ها در ارتباط با مقدار آستنیت واکنش نکرده و آستنیت باقیمانده مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپی سطوح ساییده شده و سطح مقطع برش عمودی و براده های حاصل از سایش و همچنین xrd براده های سایشی حاکی از مکانیزم غالب ورقه ای شدن در نمونه های آستمپر شده است. ‍

در تحقیق حاضر با توجه به نقش موثر فیلتر گذاری در سیستم راهگاهی به منظور آرام سازی و تصفیه مذاب، به بررسی و مقایسه استحکام شکست خمشی و قابلیت اطمینان قطعات تولیدی با مذاب تصفیه شده با فیلتر، در مقایسه با قطعات خاصل از مذاب تصفیه نشده پرداخته شد. مبنای انجام پروژه موجود بر بارریزی صفحاتی با شرایط مختلف استوار بود. در مرحله اول با شیشه گذاری در یک سمت قالب از حرکت مذاب فیلم برداری شد. پس از تحلیل جریان و محاسبه سرعت واقعی مذاب در قالب، چگونگی اثر فیلتر در کاهش تلاطم و بهبود حرکت مذاب مورد مطالعه قرار گرفت. صفحات بارریزی شده تحت آزمون های خمش، پرتو نگاری، مایع نافذ، دانسیته به روش غوطه وری درصد تخلخل ظاهری قرار گرفتند. پس از انجام مراحل یاد شده سطح مقطع شکست قطعات بررسی شد. با انجام مراحل دقیق متالوگرافی بر روی فیلترهای استفاده شده در سیستم راهگاهی، تصاویری با میکروسکوپ نوری و الکترونی (sem) تهیه و از فازهای مختلف مشاهده شده آنالیز نقطه ای گرفته شد. در نهایت عملکرد فیلتر به عنوان حذف کننده ناخالصی های اکسیدی و از بین برنده جریان اغتشاشی موفقیت آمیز شناسایی شد. به منظور شناسایی بهترین محل فیلتر گذاری و دمای بارریزی بهینه، نتایج بدست آمده با فیلتر گذاری در راهباره و دو دمای بارریزی 680 c ‍ و 750 c مورد مقایسه قرار گرفت. آزمایش ها نشان دادند که فیلتر قرار گرفته در ابتدای راهباره در حذف آخال و آرام سازی جریان مذاب بسیار موفق تر از فیلتر جایگذاری شده در ابتدای راهبار عمل می کند. دمای بهینه برای آرام سازی و افزایش سیالیت مذاب 680 c تشخیص داده شد. صفحات ریختگی تولیدی در این شرایط دارای کمترین میزان تخلخل ظاهری (3/0%) و بالاترین دانسیته (2g/cm) بودند. بارسم نمودار وایبل برای استحکام شکست خمشی کمترین میزان پراکندگی در بارریزی صفحات با فیلتر موجود در ابتدای راهباره و دمای بارریزی 680 c شناسایی شد. مدول وایبل در این شرایط 64/8 به دست آمد.

عیب نشتی از جمله عیوب ریخته گری است که باعث فرار یا ورود سیال به سیستم از طریق ناپیوستگی های موضعی موجود در جداره سیستم خواهد شد. عیب نشتی از ن جهت که با هدر رفتن مواد یا انرژی یا با مساله آلودگی زیست محیطی یا خطر مالی و جانی ممکن است توام گردد حایز اهمیت است. محور این تحقیق ارزیابی عوامل تاثیرگذار بر نشتی است که در این راستا از یک مدل با جداره نیم کره ای با ضخامتهای مختلف استفاده شد و سپس نمونه هایی به صورت کف ریز و سرریز تهیه شدند. تاثیر فشار روی نشتی نیز مورد بررسی قرار گرفت. با بررسی شکست از محل نشتی عیوبی از قبیل حبابهای باقیمانده و فیلمهای اکسیدی تاخورده و سطوح دندریتی پوشیده شده از فیلم اکسیدی مشاهده شد. بروز اکثر نشتی در قطعات سرریز در مکانهایی از قطعه که در معرض سقوط مذاب قرار دارد رخ داد و مشاهده گردید که با کاهش ضخامت نمونه سرریز احتمال بروز نشتی میتواند افزایش یابد. نشتی در فشارهای پایین در حد 4bar رخ میدهد و افزایش فشار بیش از این حد تاثیری روی نشتی ندارد.

در این پژوهش تاثیر درصد کربن، سیلیسیم و کربن معادل مذاب چدن خاکستری روی تغییرات منحنی سرد شدن و درجه حرارتهای لیکوئیدوس و یوتکتیک ، با استفاده از روش آنالیز حرارتی مورد بررسی قرار گرفت و معادلاتی برای تعیین ترکیب شیمیایی در محدود کربن معادل 4/3 درصد - 3ˆ3 درصد بدست آمد. کیفیت متالورژیکی مذاب عالم موثری است که این معادلات را تغییر می دهد و تاثیر برخی از شاخص های عملی آن مورد بررسی قرار گرفت : مقدار فوق ذوب بیشتری از 180 درجه سانتی گراد درجه حرارت های لیکوئیدوس و یوتکتیک را نسبت به فوق ذوب های کمتر، افزایش می دهد. افزودن مواد شارژی (فروسیلیسیم) به مذاب پایه و بالابردن توان کوره القایی، همچنین نگهداری مذاب در کوره، درجه حرارتهای بحرانی انجماد را بالا می برد و تاثیر این عوامل بیشتر از میزان فوق ذوب است . نقطه یوتکتیک کاربیدی و میزان تاثیر سیلیسیم روی آن بر اساس شرایط متالورژی مذاب متغیر و در محدوده 4/54 درصد - 4/37 درصد است . در نهایت مشخص شد که آنالیز حرارتی روش مفیدی برای تعیین ترکیب شیمیایی (درصد کربن ، سیلیسیم و کربن معادل) جدنها در مقیاس صنعتی است ولی در استفاده از آن باید به شرایط ذوب ، عملیات شارژ و آلیاژسازی توجه کافی داشت . همچنین این روش می تواند برای کنترل کیفیت متالورژیکی مذاب و میزان اکسیداسیون آن نسبت به یک شرایط مبنا مورد استفاده قرار گیرد.

در این پژوهش اصلاح ساختار آلیاژهای آلومینیم - سیلیسیم تجاری با ترکیب یوتکتیک (11-13%si) و هیپریوتکتیک (17-19%si) که از نظر ساختاری و مکانیسم انجماد فازهای اولیه و ثانویه تفاوت بارزی نشان می دهند، با افزودن مواد حاوی فسفر و استرانسیم مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت و به منظور ارائه یک روش کنترلی کبفی رسم نمودارهای سرد شدن به وسیله تکنیک آنالیز حرارتی، همراه با آزمایش های متالوگرافی و ساختارشناسی استفاده به عمل آمد. مشخص گردید که در آلیاژهای هیپریوتکتیک ، افزودن حدود 0و1 درصد قسقر بهترین ریزدانگی را به همراه دارد، همچنین بهترین پارامترها در مطالعات آنالیز حرارتی، تغییرات درجه حرارت جوانه زنی، تغییرات منحنی مایع غیر تعادلی و دامنه انجماد قبل و بعد از افزودن مواد ریزکننده بوده و در عین حال شکل مشتق اول منحنی سرد شدن مبین کیفیت ریزدانگی است . در مورد آلیاژهای یوتکتیک 0.05 تا 0.075 درصد استرانیسم، منجر به بهسازی ساختاز شده و آنرا کاملا فیبری می نماید. بهترین پارامترها در مطالعات آنالیز حرارتی، تغییرات درجه حرارت جوانه زنی آلومینیم، اختلاف درجه حرارت ماکزیمم و مینیمم یوتکتیک و تغییرات درجه حرارت یوتکتیک قبل و بعد از افزودن ماده بهساز بوده و از روی منحنی سرد شدن و مشتق اول آن کیفیت بهسازی قابل پیش بینی است . به منظور ایجاد سیلیسیم اولیه در آلیاهای یوتکتیک ، میزان بهینه فسفر 0.05 تا 0.075 درصد است که در این حالت درجه حرارت جوانه زنی سیلیسیم اولیه و منحنی مایع بهترین پارامترهای بررسی آنالیز حرارتی می باشد.

در این پژوهش تاثیر افزودن مواد مرکب جدید با ترکیب های al-ti-b و al-ti فوب ، بر روی سیالات ، ریزساختار و خواص کششی مقاطع نازک در مقایسه با برخی جوانه زاهای معمول چدن خاکستری مورد مطالعه قرار گرفته است . مدل مورد استفاده، مدل 8 تسمه ای آزمایشات سیالیت ، با مقاطع دارای ضخامت های مختلف 0/5 الی 8 میلیمتر بوده و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی بر روی تسمه های مدل فوق صورت گرفته است . در تحقیق حاضر مقدار 0/1 درصد از مواد کامپوزیتی al-ti/b(15/1) و al-ti/b(5/2)، به عنوان ترکیبات حاوی ti و b در دمای 1400 درجه سانتی گراد به پاتیل اضافه گردید. نتایج بدست آمده نشانگر آنست که هر دوی این مواد، سیالیت را کاهش داده و ساختار را کاملا سفید می کنند. همچنین افزایش 0/1 درصد از جوانه زای al-ti8 درصد، در شرایط یکسان از نظر ویژگیهای مذاب ، مورد آزمون قرار گرفت تا نتایج حاصل از آن با مطالعه اثر 0/1 درصد ار جوانه زاهای sic، tic، fetic قابل مقایسه باشند. با تغییر مقدار درصد جوانه زای al-ti8 درصد از 0/05 درصد و افزایش آن در درجه حرارت 1445+-5 مشاهده گردید که سیالات افزایش یافته و فاز تبریدی نیز کاهش می یابد. به دلیل افزایش فاز غیرتبریدی و پراکندگی درصدهای بالای سلهای یوتکتیکی در زمینه، خواص کششی بهبود یافته و کاهش سختی در مقاطع با مدولهای ریختگی متفاوت مشاهده گردید.

بررسی اثرات دما و زمان آستنیته کردن بر خواص مکانیکی چدنهای نشکن آستمپر ‏‎(adi)‎‏ غیر آلیاژی بیانگر آن است که در دمای آستمپرینگ 375 درجه سانتی گراد با افزایش دمای آستنیته کردن در محدوده 860 تا 940 درجه سانتی گراد مقادیر سختی، استحکام تسلیم، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول کاهش می یابد. با کاهش دمای آستمپرینگ به 275 درجه سانتی گراد رفتار چدن تغییر کرده به نحوی که با افزایش دمای آستنیته کردن در همان محدوده، مقادیر سختی و استحکام تسلیم کاهش یافته، مقادیر استحکام کششی بدون تغییر مانده و میزان درصد ازدیاد طول افزایش می یابد. نتایج بدست آمده بیانگر این است که تغییر زمان آستنیته کردن از 5/0 ساعت به 1 یا 2 ساعت در محدوده دمایی یاد شده سبب بروز تغییرات در خواص کششی و سختی در دمای آستمپرینگ 275 و 375 درجه سانتی گراد نشده است.

تشخیص سودمندی فرایند استمپرینگ، تلاشهایی را در سراسر جهان برای توسعه چدنهای ‏‎adi‎‏ آلیاژی و غیرآلیاژی بدنبال دارد. در بعضی کاربردها، بدست آوردن استحکام و ازدیاد طول نسبی بالاتر و همچنین هزینه کمتر منجر به انتخاب چدن ‏‎‏‎adi‎‏ غیرآلیاژی و مقابل چدن ‏‎adi‎‏ آلیاژی می شود. محدودیتی که در استفاده از چدنهای ‏‎adi‎‏ غیرآلیاژی وجود دارد، قابلیت آستمپرینگ پائین این نوع چدنها می باشد که می توان با تغییر شرایط عملیات حرارتی تا حدودی آنرا بهبود بخشید.با توجه به تاثیر مدلو قطعه (سرعت سرد شدن حین عملایت آستمپرینگ) بر ریز ساختار و همچنین تاثیر بر سینتیک استمپرینگ و در نتیجه خواص مکانیکی چدن ‏‎adi‎‏، در این تحقیق سعی شده است که در چدن نشکن غیرآلیاژی، ماکزیمم مدول قطعه آستمپر شده بدون ایجاد پرلیت (بررسی آستمپرپذیری 1) در دماهای آستنیته و استمپر مختلف بدست آمده و همچنین تاثیر مدول قطعه بر سینتیک آستمپرینگ (بررسی آستمپرپذیری 2) و خواص مکانیکی چدن ‏‎adi‎‏ غیر آلیاژی مورد بررسی قرار گیرد.نتایج آزمایشات متالوگرفای نشان می دهد که افزایش دمای آستنیته از دمای ‏‎870 c‎‏ به ‏‎925 c‎‏ منجر به کاهش آستمپرپذیری 1 میشود. در این حالت، ماکزیمم مدول قطعه آستمپر شده به ترتیب از‏‎0/65 cm‎‏ (معادل صخامت ‏‎25 mm‎‏) به (معادل ضخامت ‏‎20 mm‎‏) کاهش می یابد. همچنین نتایج متالوگرفی نشان می دهد که تاثیر کاهش دمای آستمپر از ‏‎370 c‎‏ به ‏‎315 c‎‏ در افزایش آسمتپرپذیری 1 به اندازه تاثیر اهش دمای آستنیته از ‏‎925 c‎‏ به ‏‎870 c‎‏ نمی باشد.بررسیهای انجام شده توسط آنالیز تصویری و ‏‎xrd‎‏ در ‏‎y‎‏ بلوکهای با ضخامت 13 و 75 میلیمتر نشان می دهند که کاهش مدول قطعه منجر به کاهش مقدار ‏‎uav‎‏ و افزایش سرعت واکنش مرحله 1 آستمپرینگ (کاهش ‏‎t1‎‏) و افزایش مقدار استنیت باقیمانده می شود. همچنین با کاهش مدول قطعه، زمان رسیدن به ماکزیمم آستنیت باقیمانده، کاهش یافته و سرعت واکنش مرحله 2 آستمپرینگ افزایش می یابد (کاهش ‏‎t2‎‏). نتایج بدست آمده بیانگر کاهش ‏‎t1‎‏ و ‏‎t2‎‏ در دمای آستمپر ‏‎315 c‎‏ نسبت به دمای آستمپر ‏‎370 c‎‏ می باشد.بررسیهای خواص مکانیکی نشان می دهند که نمونه با مدول پائین علاوه بر داشتن خواص مکانیکی بهتر نسبت به نمونه با مدول بالا، در زمانها آستمپر کوتاهتری به خواص مکانیکی ماکزیمم می رسد.

آلیاژهای منیزیم سبک ترین آلیاژهای صنعتی هستند که به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا و همچنین مقاومت به خوردگی خوب در صنایع خصوصا صنایع هوافضا و اتومبیل سازی مورد توجه بوده اند. در میان آلیاژهای منیزیم آلیاژ ‏‎az91‎‏ که خواص مکانیکی و قیمت مناسبی دارد از پرمصرف ترین این آلیاژهاست. در تحقیق حاضر بر روی ارتباط بین وضعیت ریخته گری این آلیاژ با ریزساختار و خواص مکانیکی آن مطالعه شده است. ابتدا نمونه های تست کشش در سه دمای ریخته گری 700 و 750 و 800 درجه سانتی گراد و با محافظت پودر گوگرد در قالب ماسه ‏‎co2‎‏ تولید شدند و تست کشش بر روی آنها انجام شد و مقاطع آنها توسط میکروسکوپ نوری، الکترونی و دستگاه آنالیز تصویری مطالعه شد. نهایتا بررسیها نشان داد که بهترین وضعیت استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نسبی در دو دمای 700 و 800 درجه سانتی گراد است. و در دمای 750 درجه سانتی گراد این خواص افت می کند. سختی سنجی و تست ضربه چارپی نیز نتایج مشابه داشت. ریخته گری تحت فشار نیز با حفاظت گاز ‏‎sf6‎‏ و در دمای 700 درجه سانتی گراد و در دو حالت با استفاده از هگزاکلروتان به عنوان گاز زداو ریزدانه کننده و بدون استفاده از هگزاکلرواتان انجام شد که نهایتا سختی سنجی نشان داد که با افزودن هگزاکلرواتان سختی قطعات بهبود می یابد. در اثنای آزمایشات متالوگرافی نیز مشخص شد که مانت گرم منجر به پیدایش ترک در سطح نمونه می شود که در مواردی شبیه مرز دانه دیده میشوند.