دانلود مقاله فولاد

فولاد آلیاژی است از آهن و کربن ماه اصلی فولاد آهن است.

فلزی سفید نقره ای و کم تنش که مالیبل و داکتیل است و تقریبا نرم .

اما کربن این خصوصیبات را تغییر می دهد.

اضافه کردن مقدار خیلی جزئی از کربن به آهن آن را به فولاد تغییر می دهد.

آلیاژی سخت و خشن و قوی و شکل پذیر.

بیشتر از ابزارها و تجهیزات ساختمانی فولادی برای هزاران سال استفاده می کرده است.

بشر اولیه بطوریکه می دانیم و حتی کشف کرد که گرم کردن ابزارهای آهنی در آتش کیفیت آن را بالای برآنها را لخت و قابل خمیدگی می کند.

و اگر زغال سنگ هم وجود داشته باشد.

فلز حتی لخت تر از قبل از آتش بیرون می آید.

عملیات حرارتی هزاران سال عمر دارد در حالیکه علم عملیات حرارتی عمری بیش از 100 سال ندارد.

و اما عملیات حرارتی فلزات هم علم است و هم هنر.

با کنترل زمان و درجه حرارت ما می توانیم فولاد را سخت و شکننده سازیم مثل این و یا نرم و قابل خمیدگی مثل این ما می توانیم با عملیاتمان به فولاد هر خصوصیتی که می خواهیم بدهیم .

تفاوت زیادی بین فولادهای کربنی و آنچه که ما به فولادهای آلیاژی فولادهای زنگ نزن و فولادهای ابزار است وجود دارد.

اینها تماما انواع مختلفی از فولاد هستند موضوعات.

پایه ای عملیات حرارتی ممکن است چیزهایی باشد مشابه آنها به صورت متفاوتی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند.

حال ما قصد مطالعه تنها یکی از فولادها را داریم.

فولادهای ساده کربنی این ساده ترین نوع فولاد است.

مخلوطی 2 عنصر پایه آهن و کربن برای تولید فولاد کربن در مقادیر بسیار کمی اضافه می شود چیزی کمتر از 1% اضافه کردن حدود 15/1 درصد کربن خواص فولاد به شکل عجیبی تغییر می دهد.

سیستم کد بندی S/A
فولادهای کربنی بسته به مقدار کربن در درجات مختلفی موجود می باشند.

بنابراین انواع زیادی از فولادهای موجود اند و تعدادی از سیستمها برای شناسایی انواع فولادهای کربنی برای شناسایی مواد و عناصری که ممکن است با آنها آلیاژ شوند به کار گرفته می شوند.

سیستمی که گسترده ترین استفاده را دارد سیستم شماره گداری S/ A می باشد.

S/ A آهن و فولاد آمریکا می باشد.

سیستم S/ A از 4 عدد و گاهی 5 مد ساخته شده است.

این اعداد هر دو فلز پایه و بیشتر اوقات درصد تقریبی عنصر اصلی در مخلوط را مشخص می کند.

در این حالت 2 مداول نشانگر فلز پایه هستند ، 10 نشانگر فولاد کربنی است.

10 همچنین نشاندهنده تعدادی عناصر گریز در فولاد هستند مثل توگرد ، فسفر ، منگنز ، سیلسیم که همچنین ممکن است در مقادیر کنترل شده ای باشندو اما تمامی تمرکز پای این است که IU نشانگر فولاد ساده کربنی است که از آهن و مقدار معینی کربن تشکیل شده است.

2 رقم باقیمانده در سیستم مصرف AU درصد کربن در فولاد را در 100 برای آن معین می کند.

آنها با توجه به این برای S/ A که می دانیم یک فولاد کربنی است و 10 بیانگر این است و 40 مقدار کربن در فولاد را می گوید حتی 0.40 درصد و آن یعنی مقدار خیلی اندکی اما همانطور که خواهیم دید مقدار خیلی اندکی از کربن تمامی چیزی است که ، احتیاج داریم برای ساختن فولادهای بسیار متفاوتی و هر کدام با مشخصات مختلف فولاد کم کربن 1010 در شرایط نرم و برای کارهایی که راکسیتیلیه بالا احتیاج است استفاده می شود.

فلزات ارزان برای درهای اتونیل معمولا از فولا 1010 بهره می گیرند.

مقایسه فولاد متوسط کربن 1050 خیلی محکم است وقتی که سخت سازی تمیر شود.

فولاد 1050 در بخشهای ساختاری اتومبیل مانند اکسل و شافت و تورج های سنگین پر مصرف استفاده می شود.

فولاد پر کربن 1080 می توان سخت کاری و بعد از آن تمیر یا شود برای رسیدن به استحکام خیلی بالا و این فولادی است که خیلی از فنرها برای آن ساخته شود مثل لخت خواب و فنر اتومبیل کامیون.

در محتوای کربن فولاد هم همچنین محدودیتهایی وجود دارد.

فولادهای کاربردی تا حدود 15% کربن دارند و بیشتر از %15 مقدار کربن اضافی در فولاد است.

و آن را به سمت چدن می برد.

آلیاژی با آهن بالا ، کربن ، سیلیکیون چدن ها دارای خواص مختلفی هستند.

معمولا به عنوان فولاد کربنی شناخته نمی شوند.

اگر ما می توانستیم اتمهای دوران یک قطعه فولاد را ببینیم ما چیزی شبیه این را می دیدیم.

میلیاردها اتم آهن درون قطعه و احتمالا مقدار خیلی جزئی و اتمهای کربن فولاد کربنی های بیشترین مقدار استفاده در جدولهایی به وسیله درهای S/ A لیت شده اند.

این مخلوط فلزی شیمیایی آهن و کربن را نشان دهند.

توجه داشته باشید که این جدول و همچنین نشاندهنده در حد منیزیم در فولاد است.

MN علامت شیمیایی عنصر منیزیم می باشد و C علامت شیمیایی کربن تعدادی از این عناصر اضافی از فولاد وجود دارند.

ما آنها را یا عناصر باقیمانده می نامیم.

خیلی کوچکتر از آنکه در جدول ترکیب شیمیایی عنوان شوند.

با افعال عناصری مثل کردم ، نیکل مولیبدن و کربن بعضی اوقات از طریق ضایعات به مذاب ، یا محصول ما می رسند و نهایتا راهی به فولاد نهایی یا در مراحل نهایی می یابد.

و حتی اگرچه در جدول ترکیبات شیمیایی قرار نگرفته اند این عناصر رسوبی می توانند در فولاد کربنی اختلاف ایجاد کنند.

زمانیکه قصد این عناصر اضافه شوند.

به آنها عناصر آلیاژی می گوییم و زمانیکه مقداری این عناصر به صورت کافی زیاد شود فولا دیگر به عنوان فولاد کربنی طبقه بندی نمی شود.

به عنوان عملیات حرارتی می کنند ، خیلی مهم است که ما با عناصر رسوبی و آلیاژی آشنا شویم.

چون آنها می توانند نقش مهمی در خصوصیات فلز ایفا کنند.

به عنوان مثال بعضی از درجات فولا به عنوان فولادهای کربنی درجه بندی می شوند.

اما در طبقه فولادهای با قابلیت ماشینکاری قرار می گیرند.

چون نسبتا دارای مقادیر زیادی گوگرد هستند و کد S/ A آنها سری 1100 است که اغلب با 11 و 2 تا x نشان داده می شود.

×× فولاد کربنی با قابلیت ماشینکاری با گوگرد و فسفر در S/ A به صورت ×× 12 طبقه بندی می شود.

بعضی اوقات مقدار کمی سرب هم برای خواص ماشینکاری به آن اضافه می شود که در این صورت حرف L در بین رقم اول کد S/ A و 2 رقم آخر آن اضافه می شود.

پس 12l14 یک فولاد با قابلیت ماشینکاری به علاوه فسفر و گوگرد خواهد بود.

که 12 مصرف آن است و مقدار کمی که با L نمایش داده شده و 14/.

کربن.

متغییر دیگر در فولاد کربنی ، افزودن مقدار کمی از بور است و معمولا کمتر از 003/.% بور ممکن است به فولاد اضافه می شود.

اما حتی این مقدار کم از بور و بعضی اوقات حتی کمتر از آن ، کاملا کافی است برای شامل شدن در کد S/ A.

10B21 یک فولاد کربنی است با برد 21/.% کربن وقتی در کد AU ، B را می بینیم ما می دانیم که عملیات حرارتی و کونیچ روی این فولاد با همان کار در فولاد ساده کربنی متفاوت خواهد بود.

خوب ، برای کد گذاری فولادهای کربنی خیلی زیر گفتیم.

حالا صورت مختصر سیستمهای کد گذاری مورد استفاده برای شناسایی فلزات و آلیاژها را سرور می کنیم .و چیز مهم برای بخاطر داشتن اینها هستند که در کد گذاری S/ A 2 رقم اول نشانه فلز پایه است که 10 برای فولاد کربنی است دو رقم آخر نشانه در مقدار کربن فولاد ضربدر در درصد می باشد.

کریستالهای فلزی برای فهمیدن اینکه طی عملیات حرارتی چه اتفاقاتی می افتد ، باید آنچه که طی پروسه گرم کردن و سرد کردن روی فلز اتفاق می افتد را به تصویر بکشیم.

این تغییرات این مخلوط آهن و کربن ایجاد می شوند.

درون هر اتم جداگانه در مولکول اتفاق می افتد.

اتمهای آهن برای شکل دادن کریستال آن در طراحی خیلی ساده چیده شده اند.

تمامی فلزات ساختاری کریستالی دارند.

کریستالهای فلزی خیلی مشابه به شبکه سنگ و بقیه سنگهای متنوع هستند.

اما برای دیدن ساختاری کریستالی دارند.

کریستالهای آهن ، ما باید یک نمونه فلزی را بررسی کنیم و با میکروسکوپ متالوژیکی سطح آن را ببینیم فلز را از سطح مقطع آن می بریم و پرداخت می کنیم اما به لایه ای صاف برسیم ، همچنین آنرا پوشش می کنیم با اسید اوج می می توانیم تا مرز دانه بین هر کریستال زیر میکروسکوپ کاملا واضح شود.

هر کریستال جداگانه در نظر دانه نامیده می شود.

اندازه دانه ها متفیر است چدن آنها هنگام بریده شدن در جهاتت مختلفی می چرخند کم می شود.

سایه بین دانه ها همچنین متفاوت است چون کریستال درجات مختلفی رشد می کند.

و نور را درجات و با زاویه های مختلف و با طول مهرج های مختلفی منعکس می کنند.

شکل آنها هم همچنین نامنظم ولی قاعده است چون آنها شکل گیری هم برخورد می کرده اند.

زمانیکه میکروسکوپ متالوژیکی یکی اختراع شد دانشمندان چیز زیادی درباره ساختار فلزات نمی دانستند.

مرزهای بین دانه های فولادهای پر کربن به نظر می رسیدند که نقش چسب یا سیمان را ایفا می کنند و کریستالها را کنار هم نگه می دارند.

آنها این ماده جدید را سمنیت نامیدند و حالا ما می دانیم که سمنیت ترکیبی از آهن و کربن است که همچنین به عنوان کاربید آهن شناخته می شود که حین سرد شدن فولاد شکل می گیرد.

فرمول شیمیایی کابیت آهن Fe3 است.

هر دانه یا کریستال از یک فلز ، از میلیاردها اتم تشکیل شده برای دیدن اتمها نمونه نباید بیش از 30 میلیون برابر بزرگ نمایی شود که کار خیلی مشکلی است.

پس ما باید هر اتم آهن را و رسم کنیم و ساختار آنها را طی تغییرات دما در طول پروسه عملیات حرارتی به تصویر بکشیم این شبکه کریستالی به هم پیوسته آهن دارای بزرگنمایی یک میلیون برابر است.

اتمها بصورت فشرده بسته بندی شده اند ولی بصورت منظمی بسته بندی نشده اند.

اتمهای آهن دمای فلز در ساختاری بسیار مشخصی حل و چیده شده اند.

دمای 1800 درجه کار نهایت تقریبا بیشترین دمایی است که ما توانسته ایم فولاد کربنی را در آن تحت عملیات حرارتی قرار دهیم .

در این دما فلز هنوز جامد است اما اتمها هنوز برای شکل دادن یک طرح مشخص در کریستال در تحرکند .

این چیدمان آهن را هر کدام از 8 گوشه مکعب نگه می دارد و در هر سطح مکعب با اتمهای آهن می پوشانند.

این ساختار مکعب با سطوح مرکز دار نام دارد.

این ساختار کریستالی تنها موقعی وجود دارد که دمای آهن بالا باشد عموما فرد یک 1674 درجه فار نهایت زیر 1674 درجه اتمهای مرکز سطوح موقعیت خودشان را تغییر می دهند.

در این ساختار جدید اتمها در 38 گوشه مکعب می مانند اما حالا طوری چیده شده اند که هر اتم آهن را در وسط مکعب در برگرفته اند این مکعب مرکز دار نامیده می شود و اگر ما دوباره آهن را گرم کنیم ساختار مکعبی مرکز دارد در صورت مکعب سطوح مرکز دارد نامیده می شود اگر ما دوباره آهن را گرم کنیم ساختار مکعبی مرکز دار دوباره به صورت مکعب سطوح مرکز دارد در می آید.

در زیر میکروسکوپ ما می توانیم این انتقال ساختار کریستالی فولاد را ببینیم.

ساختار کریستال مکعب سطوح مرکز دار اتم تا زمانی که دمای آن حدود 1674درجه گرم باقی می ماند.

آهن در این دما آستنیت نامیده می شود.

همین که آستنیت تا 1674 درجه فار نهایت سرد شود.

اتمهای ساختار کریستالی آستنیت تغییر مکان می دهند.

ساختار مکعب با سطوح مرکز دارد یا Fcc به مکعبی مرکز داریا Bcc 1674 درجه فار نهایت تغییر می کند.

در این فرم Bcc و دمای 1674 درجه فار نهایت فلز حالا مزیت نامیده می شود.

آستینت و مزیت عباراتی هستند که در نقشه های عملیات حرارتی برای تشخیص دو فرم کریستالی مختلف فولاد که در تغییرات فازی در دما هستند.

و برای تشریح نقش ذرات کوچک کربن در حین تغییرات ساختاری در حرارت دادن و سرد کردن بکار می روند.

در این چیزی که تمام عملیات حرارتی درباره آن است.

گرم کردن قطعه ای فولاد تا مرحله آستنیت بیشتر از محدوده 1300 یا 1400 درجه تا 1674 درجه فار نهایت بسته به درصد کربن و بعد اجازه دادن به آن به سرد شدن کنترل زمان و دما.

در این راه ، انتقال اتمها از آستنیت با سطوح مرکز دارد به مزیت مکعبی مرکز دارد را کنترل می کنیم.

دانش عملیات حرارتی به آلوتروپی آهن وابسته است.

توانایی آهن از انتقال از یک ساختار کربستالی به دیگر ساختار کریستالی با تغییر دما.

محلولهای جامد : عملیات حرارتی به سادگی گرم کردن فلز و نگه داشتن در آن دما است بصورتیکه خواهیم دید و سرد کردن کنترل شده آن بی نهایت مهم است.

چیزی که عملیات حرارتی را کمی پیچیده تر می کند.

این واقعیت است که ما با محلول جامدی از آهن و کربن کار می کنیم فولاد یک محلول