آزمایش عمليات کروی کردن (spherodizing)

هدف آزمايش :

 -1افزايش انعطاف پذيري -2 افزایش قابلیت شکل پذیری

تئوري آزمايش:

همان طور که بیان شد یک فولاد هیپریوتکتوئیدی آنیل شده با ساختار میکروسکپی از پرلیت و سمنتیت معمولا دارای خاصیت شکل پذیری ضعیفی است ، زیرا سمنتیت فازی ترد و شکننده است . برای مثال ماشین برش نمی تواند لایه سمنتیت را برش دهد و به جای آن این لایه سمنتیت باید شکسته شود . بنابراین به علت این شکستهای پی در پی صفحات سمنتیت نیروهای ضربه ای به دستگاه برش وارد می کند و بدین ترتیب در پایان ، یک سطح برش نا صاف به دست می آید لذا در این گونه موارد برای بالا بردن شکل پذیری ، عملیات حرارتی دیگری انجام می گیرد که کروی کردن نام دارد . با این فرآیند سمنتیت کروی شکل در زمینه یکدست فریتی به دست می آید .

طولانی کردن زمان نگهداری در درجه حرارت بالا ساختار پرلیتی و شبکه سمنتیت را از بین می برد . سمنتیت کروی شده تأثیر زیادی بر روی خواص فولاد دارد . ساختار سمنتیت کروی موقعی که حداقل سختی وحداکثر انعطاف پذیری یا در فولاد پر کربن حداکثر قابلیت شکل پذیری مورد نظر باشد مطلوب است .

انعطاف پذیری بسیار خوب فولادهای کم کربن و کربن متوسط با سمنتیت کروی از این نظر اهمیت دارد که این فولادها اغلب توسط کار سرد شکل می گیرند . از طرف دیگر آنجایی که ساخت قطعات از جنس فولادهای پر کربن اغلب نیاز به ماشین کاری زیاد دارد ، سختی کم میکرو ساختار سمنتیت کروی این فولادها اهمیت قابل ملاحظه ای دارد  .

پس از پایان سیکل عملیات حرارتی کروی کردن ، آهنگ سرد شدن تا دمای اتاق اثری بر روی در صد سمنتیت کروی شده و یا ساختار زمینه ندارد . براي همين، ترجیح داده میشود که قطعات در کوره و یا در هوا سرد شوند .

روش کار:

برای کروی کردن از یکی از روشهای زیر استفاده می کنیم :

1       طولانی کردن زمان نگهداری در درجه حرارتی به اندازه جزئی پایینتر از A1

2       حرارت دادن و سرد کردن متناوب فولاد بین حراتهای که مقدار جزئی در بالا و پایین A1 است و سپس سرد کردن نهایی آرام در جریان هوای اتاق

3- حرارت دادن در درجه حرارت بالاتر از A1 و سپس سرد کردن بسیار آرام در کوره یا نگهداشتن در درجه حرارتی به مقدار جزئی پایینتر از A1 و سپس سرد کردن آرام تا دمای اتاق .

ما برای کروی کردن از روش اول استفاده می کنیم دو نمونه را آماده کرده یکی را به عنوان نمونه شاهد نگهداشته و دیگری را مورد عملیات حرارتی قرار داده .

دمای کوره را روی 610ºC  تنظيم مي نمائيم .قطعه را به مدت 96 ساعت در اين درجه حرارت در كوره قرار مي دهيم و پس از طي اين مراحل قطعه را در كوره سرد مي كنيم .

براي انجام عمليات متالوگرافي شروع به سنباده زني قطعات مي كنيم (اين نوع سمباده ها از انواع سمباده هاي پوست وآب هستند به همين جهت ابتدا آنها را به وسيله آب تر مي كنيم).

براي شروع كار ابتدا از سمباده شماره120استفاده مي كنيم و قطعه كار را بر روي آن به صورتي كه تمام سطح قطعه كار بطوريكنواخت با سمباده در تماس باشدبا حركت بالا وپائين بردن قطعه بر روي سمباده كه سطح سمباده قبلاًبه وسيله مايع روان ساز(آب) كاملاً تر شده است و نقش مايع روان ساز علاوه بر تسهيل در حركت كردن قطعه بر روي سطح سمباده باعث راحت تر حركت كردن ذرات سمباده هاي جدا شده بر روي سطح سمباده مي شوند.

عمليات سمباده زني را تا هنگامي كه تمام خطهايي كه بر روي قطعه ما باقي مانده است در جهت سمباده زني ما باشد ادامه ميدهيم.

2-2سپس از سمباده شماره 360 استفاده مي كنيم ،سطح سمباده را به طور كامل باآب تر مي كنيم براي آسان تر شدن حركت قطعه بر روي سطح سمباده و راحت تر حركت كردن ذرات سمباده هاي جدا شده بر روي سطح سمباده.

در مرحله2-2بايد قبل از شروع عمليات سمباده زني قطعه كار را 90درجه بچرخانيم

دليل اين عمل اينست كه ما بتوانيم راحت تر متوجه بشويم كه چه زماني اين مرحله از سمباده زني ما به پايان رسيده است (با توجه به شيارهايي كه فقط در جهت سمباده زني ما بر روي قطعه باقي مي ماند).

اين مرحله از سمباده زني حدوداً35 ثانيه طول كشيد .

3-2اينبار از سمباده شماره 400 استفاده مي كنيم سطح سمباده را به طور كامل باآب تر مي كنيم اين بار نيز قطعه را 90درجه مي چرخانيم (كه دليل اين امر در مرحله

2-2گفته شد).اين مرحله تقريباً26ثانيه طول كشيد.

4-2در اين مرحله از سمباده 800 استفاده مي كنيم سطح سمباده را به طور كامل باآب تر مي كنيم اين بار طبق مراحل قبل قطعه را 90درجه مي چرخانيم.

5-2در اين مرحله از سمباده 1000 استفاده مي كنيم سطح سمباده را به طور كامل باآب تر مي كنيم وقطعه را 90درجه مي چرخانيم و عمليات سمباده زني را شروعمي كنيم.

6-2 در اين مرحله از سمباده 1200 استفاده مي كنيم سطح سمباده را به طور كامل باآب تر مي كنيم وقطعه را 90درجه مي چرخانيم و عمليات سمباده زني را شروع

 مي كنيم.

اين مرحله از سمباده زني آخرين مرحله از سمباده زني ما مي باشد (بسته به نياز ما به هر چه صيقلي تر شدن قطعه دارد ).

بعد از اين مرحله از سمباده زني قطعه ما به تدريج به صورت صيقلي در مي آيد .

1-3پوليش كاري :

در اين مرحله از نمد پشت چسب دار كه بر روي آن خمير الماس و مايع روان ساز (مقدار آن بستگي به نياز ما براي هر چه صيقلي تر شدن قطعه دارد).

براي اين مرحله (بسته به نياز)از خمير الماس 3ميكرون استفاده مي كنيم.

از خمير الماس به جهت از بين بردن شيارهايي كه از مرحله قبل(سمباده زني)بر روي قطعه باقي مانده اند استفاده مي كنيم .

2-3خمير الماس را بر روي نمد (به مقدارلازم) مي ماليم و براي اينكه بهتر و بيشتر بر روي سطح نمد پخش شود به وسيله قطعه كار بر روي نمدو خمير الماس مي كشيم تا اينكار صورت پذيرد.

3-3 مايع روان ساز را بر روي سطح نمد مي كشيم.

ديسك (كه نمد بر روي آن قرار دارد)را روشن مي كنيم سرعت (1)،قطعه را در جهت عكس چرخش ديسك حركت مي دهيم بعد از چند لحظه سرعت را افزايش  مي دهيم (2) وقطعه را مطابق قبل در خلاف جهت گردش ديسك حركت مي دهيم.

اين مرحله به پايان رسيد،در اين مرحله عمق شيارها به 3ميكرون رسيده است.

1-4اچ كردن :براي اين منظور از وحلول نيتال 2% استفاده مي كنيم .

قطعه را به درون اچانت مي بريم(براي نگهداري اچانت ها ازشيشه هاي در سمباده اي استفاده مي كنيم)  بعد از اينكه فطعه را از اچانت خارج كرديم به وسيله الكل آنرا شستشو مي دهيم اين كار بايد سريع انجام شود(بلافاصله پس از خارج كردن قطعه از اچانت).

نمونه هارا در داخل الكل قوطه ور مي كنيم بعد از چند ثانيه سطح قطعه كدر مي شود

(كه بر حسب تجربه زمان آنرا بدست مي آوريم ) كه البته اين امربه جنس قطعه و درصد اسيد اچانت مورد استفاده بستگي دارد.

بعد از اين مرحله نمونه را با خشك كن خشك مي كنيم .

1-5براي اينكه ساختار نمونه هاي مورد آزمايش را ببينيم از ميكروسكوپ مخصوص اين كار استفاده مي كنيم .

در اين آزمايش بزرگنمايي را 400برابر در نظر مي گيريم و ميزان شدت نور را با استفاده از قسمتي كه در پائين ميكروسكوپ تعبيه شده است تنطيم مي كنيم .

حال ساختار نمونه هاي مورد آزمايش را كه به وسيله ميكروسكوپ مشاهده شده است را در زير ميتوانيد ملاحظه نمائيد.

نتایج حاصل:

:

1       در نتیجه سرد کردن این فولاد در کوره یک فریت دانه ریز و یک پرلیت دانه درشت به دست می آید .

2       با عملایت آنیل ریز ساختار از آن حالت شاخه ای خارج شده و بسیار منظم و همگنتر شده و به طور یکنواخت در تمام سطح قطعه پراکنده شده اند .

ريز ساختار نمونه311:

ريز ساختار نمونه 321:

ريز ساختار نمونه331: