مقدمه:

توليد سوپر آلياژها در اواخر 1930 در كشورهاي فرانسه، آلمان، انگليس و ايلاات متحده آغاز شـ د. آلياژهـاياوليه به صورت كارشده4 توليد مي شدند. جهت افرايش استحكام اين آلياژها از عمليات حرارتي رسوب سختي استفاده مي شد .از سال 1939 آلياژهاي Ni-Cr-Fe توسط شركت Inco توليد شدند كه با استفاده از عمليـاتحرارتي انحلالي و رسوب سختي به حداكثر استحكام دماي بالاي خود مي رسيدند. اين آلياژها استفاده وسيعي در پره هاي توربين پيدا كردند .تكنولوژي ذوب القايي تحت خلأ در اواخر دهه 1950 باعث افزايش قابليت كارپذيري گرم و توليد آلياژهاي با تركيب پيچيده تر و ساختار كنترل شده تر از طريق ريخته گري دقيـق تحـت خـلاء شـد. كنتـرل انجمـاد ودانه بندي منجر به ساخت قطعات با انجماد جهت دار و تك كريستال گرديد كه باعث افزايش تحمـل دمـايياين آلياژ شد. امروزه پره هاي توربين هاي گازي از طريق ريخته گري دقيق تحت خلاء توليد مي شوند. گروهي از سوپرآلياژها بر مبناي تركيبي از نيكل، آهن و كبالت تكامل يافته اند كه براي كار در دماهاي بـالادر بازه Co1100-500 و در موتورهاي جت و توربين هاي گازي روي زميني استفاده مي شوند. در سوپرآلياژهاي پايه نيكل، بعضي از اين عناصر، مثل آلومينيم و تيتانيم بسيار فعال هستند و برخي ديگـرهمچون نايوبيم يوتكتيك هايي با نقطه ذوب پايين تشكيل مي دهند. فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده در زمره فولادهاي فوق مستحكم مي باشند كه تحقيق بر روي آنها در سال 1958 با ابداع رد ههاي 02 و 52 درصد نيكل شروع شد .بـا پـي بـردن بـه تـأثير موليبـدن و كبالـت درافزايش استحكام و سختي آلياژهاي فوق، در اوايل دهة 1960 فولادهاي پرآلياژ رسوبسخت شونده 81 درصد نيكل كبالت دار برپاية سيستم آلياژي Fe-Ni-Co-Mo حاوي تيتـانيم در سـه ردة تجـاري 250، 300 و 350 توسعه داده شده و بازاريابي شدند. سرانجام آلياژهاي ديگري ماننـد فولادهـاي پرآليـاژ رسـو بسـخت شـونده زنگ نزن و فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ويژه با استحكام بسيار زياد در رده هاي 400 و 500 به وجـودآمدند. در طول دهة 1960 براي اين آلياژها دو نوع بازار، يكي در كاربردهاي نظامي و هوافضا و ديگري ساخت قالبها و ابزارها به وجود آمد.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چكيده ————————————————————————–1

مقدمه ————————————————————————— 2

فصل اول :كليات 

توسعه سوپر آلياژها در اواخر دهه 1930 در فرانسه، آلمان، انگليس و ايلاات متحده آغاز شد. آلياژهاي اوليه به صورت كارشده5 توليد مي شدند. جهت افرايش استحكام ايـن آلياژهـا از عمليـات حرارتـي رسـوب سـختياستفاده مي شد .از سال 1939 سري هايي از آلياژهاي Ni-Cr-Fe توسط شركت Inco توسـعه يافتنـد كـه بـااستفاده از عمليات حرارتي انحلالي و رسوب سختي به حداكثر استحكام دماي بالاي خـود مـ يرسـيدن د. ايـنآلياژها مانند Inconel 600 بر اساس محلول سازي و افزودن Al و Ti به منظور سخت شدن از طريق تشكيل فاز γ΄ توليد مي شدند. افزودن يك درصد Nb توليد Inconel X-750 را در پي داشت كه اسـتفاده وسـيعي درپره هاي توربين پيدا كرد[1].
پيدايش تكنولوژي ذوب القايي تحت خلأ در اواخر دهه 1950 باعث افزايش قابليت كارپذيري گرم و توليد آلياژهاي با تركيب پيچيده تر و ساختار كنترل شده تر از طريق ريخته گـري دقيـق تحـت خـلاء شـد. كنتـرلانجماد و دانه بندي منجر به ساخت قطعات با انجماد جهت دار و تك كريستال گرديد كه باعث افزايش تحمل دمايي اين آلياژ شد. امروزه پـره هـاي تـوربين هـاي گـازي از طريـق ريختـه گـري دقيـق تحـت خـلاء توليـدم يشوند[2].
گروهي از سوپرآلياژها بر مبناي تركيبي از نيكل، آهن و كبالت تكامل يافته اند كه براي كار در دماهاي بـالادر بازه Co1100-500 و در موتورهـاي جـت و تـوربين هـاي گـازي روي زمينـي اسـتفاده مـي شـون د. ايـنسوپرآلياژها، شامل تركيبات چندجزئي هستند كه علاوه بر نيكل، آهن يا كبالت، حاوي مقادير متغيري ازCr, Mo, W, Ti, Ta, Re, Hf, Zr, B و C نيـز مـ يباشـند تـا اسـتحكام، مقاومـت بـه خـوردگي و مقاومـت بـهاكسيداسيون مطلوب را در آنها بوجود آيد[3].
در سوپرآلياژهاي پايه نيكل، بعضي از اين عناصر، مثل آلومينيم و تيتانيم بسيار فعال هستند و برخي ديگـرهمچون نايوبيم يوتكتيك هايي با نقطه ذوب پايين تشكيل مي دهند. در تجارت و بازرگـاني بـراي تبـديل بـهقطعات مهم و بحراني به مقاطع ضخيم و بزرگ محصولات كارشده نياز اسـ ت. بنـابراين دلايـل نيـاز بـه ذوبمجدد سوپرآلياژهاي پايه نيكل بشرح ذيل مي باشند:
الف) بهبود يكنواختي آلياژ توسط كاهش ميزان عناصر فعال و واكن شزا( ناخالصي ها) و حذف حفرات (نايچه ) توسط كنترل عوامل خارجي ب) به حداقل رساندن جدايش در اجزاي تشكيل دهنده آلياژ در حين انجماد شمشهاي بزرگ[4]. در سالهاي اخير الزامات اجرايي براي سوپر آلياژها در حال افزايش بوده كه در اين ميان ميتوان بـه تمايـلبه كاهش دماي فرايندهاي ترمومكانيكي و اندازه دانه هاي ظريفتـر اشـاره كـرد. اگرچـه بهبـود و پيشـرفت درفرايندهاي ذوب سبب كاهش بسياري از عيوب مربوط به ذوب مثل مغزه ها شده است، ولي تمايل به كاهش اندازه دانه ها سبب افزايش عيوب رقيق از ماده حل شده يا نقاط سفيد مي شود كه عموما بـه ذوب مجـدد درخلاء با قوس الكتريكي ارتباط دارد[3].
اولين مرحله از ذوب سوپرآلياژ ذوب القايي در خلاء مي باشد كه در آن مـواد اوليـه ذوب و ريختـه گـريم يشوند و در اين كوره به شكل الكترود در مي آيند. در اين مرحله اطمينان حاصل مي شـود كـه مـواد اوليـهبه صورت همگن با يكديگر در الكترود مخلوط شده انـد، امـا محصـول جامـد بدسـت آمـده بـراي فراينـدهايترمومكانيكي مناسب نيست. مرحلـه دوم، ذوب مجـدد در كـورهVAR يـا ذوب م جـدد در كـوره بـا سـربارهالكتريكي م يباشد[5].
ريخته گري استاتيكي فرآيندي است كه براي ريخته گري حجم زيادي از فلـز مـذاب در درون قالـب انجـاممي شود. كنترل انجماد توسط طراحي قالـب و تغذيـه بـراي حـذف مـك ضـروري اسـت. در قطعـات بـزرگريخته گري شده سرعت انجماد پايين است و عيب جدايش مثبت شكل مي گيرد. به همين خاطر توليد سـوپرآلياژها به روش VIM معمولاً با ريختهگري استاتيكي آلياژ به صورت الكترود، براي اسـتفاده در عمليـات ذوببعدي تحت شرايط كنترل شده انجام مي شود[6].
دو فرآيند عمده براي ذوب مجدد شامل از فرآيندهاي VAR و ESR. م يباشد در هر دو فرآيند الكترود در يك بوته آبگرد قرار داده شده و سطح آن تا درجه حرارت ذوب گرم ميشود. قطرات فلز مذاب از الكترود جدا شده و پس از طي مسافتي در بوته جمع شده و به سرعت منجمد مي شوند. با مصرف شدن الكترود، سطح ذوب شونده به بوته نزديك تر مي شود تا فاصله يكنواختي بين سطح ذوب شونده و محل انجماد فلز مذاب برقرار شود. با وجود اين وجوه اشتراك عمومي، روش هاي بسيار متفاوتي براي ذوب سطح الكترود وجود دارد.
متفاوت بودن اين روشها، به تفاوت سرعت انجماد و طبيعت عيوب به وجود آمده در ذوب مجدد اشاره دارد[1].
ESR فرايند غالب در اروپاست در حالي كه در ايالات متحده VAR فرايند غالبي است كه مورد استفاده قرار مي گيرد. از اينرو تكنولوژي كنترل فرايند براي ESR احتمالاً در اروپا پيشرفته تـر اسـت. بـههرحـال، كنتـرلفرايند VAR گستردگي عمومي بيشتري داشته كه به دليل تلاشها و كارهاي منتشر شده زانر و همكـارانبوده است[7].
1-2- مقدمه اي بر فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده
فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده در زمره فولادهاي فوق مستحكم مي باشند كه تحقيق بر روي آنها در سال 1958 با ابداع رده هاي 02 و 52 درصد نيكل شروع شد[8]. با پي بردن به تـأثير موليبـدن و كبالـت درافزايش استحكام و سختي آلياژهاي فوق، در اوايل دهة 1960 فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده 81 درصد نيكل كبالت دار برپاية سيستم آلياژي Fe-Ni-Co-Mo حاوي تيتـانيم در سـه ردة تجـاري 250، 300 و 350 توسعه داده شده و بازاريابي شدند .سرانجام آلياژهاي ديگري ماننـد فولادهـاي پرآليـاژ رسـو بسـخت شـونده زنگ نزن و فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ويژه با استحكام بسيار زياد در رده هاي 400 و 500 به وجـودآمدند. در طول دهة 1960 براي اين آلياژها دو نوع بازار، يكي در كاربردهاي نظامي و هوافضا و ديگري ساخت قالب ها و ابزارها به وجود آمد[9].
در اواخر دهة 1970 و اوايل دهة 1980، با كميـاب شـدن كبالـت و افـزايش شـديد قيمـت آن بـه دنبـالدرگيريهاي رخ داده در كشورهاي آفريقايي كه عمدة معادن كبالت را در اختيار داشتند، توليد فـولاد پرآليـاژرسوب سخت شونده با ركود جدي مواجه گرديد. در پي تلاش براي كاهش وابستگي به كبالت و كاهش هزينة توليد، انواع فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده 81 درصد نيكل بـدون كبالـت ابـداع گرديـده و رده هـاي200، 250 و 300 توســـعه داده شـــدند[9]. در جـــدول 1-1 تاريخچـــه تحقيـــق و توســـعه فولادهـــايرسوب سخت شونده (از جمله فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ) خلاصه شده است.

2.

-1- مقدمه اي بر سوپرآلياژها —————————————————4
1-2- مقدمه اي بر فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ———————6
1- 1- 2- مزايا و محدوديت هاي فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ——-6

فصل دوم: سوپرآلياژها و فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده

سوپرآلياژها دسته اي از مواد هستند كه به سختي مي توان مرز دقيقي براي آنها يافت ولـيكن يـك تعريـفمنطقي كه از سال 1973 ميلادي براي اين مواد پذيرفته شده بشرح ذيل است: يك سوپرآلياژ، آلياژي پيشرفته و تكامل يافته براي دماهاي كاري بالا است كه، مقاومت خوبي در مواجهـه بـاتنش هاي مكانيكي از خود نشان مي دهد و پايداري سطحي قابل قبولي نيز دارد[3]. سوپر آلياژها به سه دسته پايه نيكل، كبالت و پايه آهن تقسيم مي شوند. مهمترين زيرگروه اين خانواده كـهشباهت فراواني به سوپرآلياژهاي پايه نيكلي دارد وليكن محتوي مقدار زيادي آهن است سوپرآلياژهاي آهـ ن- نيكل نام گرفته است. سوپرآلياژها بيشتر در قسمتهايي از قطعات و دستگاهها كه نياز به نقطه ذوب بالايي بوده و استفاده از ساير مواد تجاري متالورژيكي جوابگو نيست، كاربرد دارند. با شروع ساخت و پيشرفت سوپرآلياژها تكنولوژي ساخت و استفاده از موتورها در دماهاي بالا نيز ممكن شـد كـه از جملـه ايـن موتورهـا مـي تـوان از تـوربين گـازيهواپيماهاي جت نام برد. به هر حال علاوه بر هواپيماها، زيردريايي ها، صنايع و وسـايل نقليـه و تـوربي نهـايگازي، سوپرآلياژها در وسايل نقليه فضايي، موتور راكتها، راكتورهاي هسته اي، كارخانه هاي نيرو بخار و صنايع پتروشيمي نيز كاربرد دارند. علت بسياري از پيشرفت هاي سوپرآلياژها، كاربردهايي است كه در آنها مقاومت به خوردگي بالايي نياز بوده است[11].
2 -1 -1- تركيب شيميايي و ساختار سوپر آلياژها
اين آلياژها متشكل از عناصري زيادي هستند. علاوه بر عناصر ناخواسته از قبيل O ،S ،P ،Si و N ، عناصر عناصر ديگري از قبيل Pb ،Te ،Ta ،Se و Bi نيز در آنها به مقدار خيلي كم و در حد ppm حضور دارند. اين آلياژها اغلب داراي 02 -01 درصد كرم ،8 درصد آلومينيم و تيتانيم و 01 -5 درصد كبالت هستند. گاهي اوقات براي رسيدن به خواص ويژه Nb ،W ،Moو Hf به آنها اضافه مي شود. در اين بين به طور مثال زمينه سوپرآلياژهاي پايه نيكل، يك فاز آستنيتي پايه نيكل FCC به نام گاما (γ) است كه معمولاً داراي درصد بالايي از عناصر محلول جامد نظير Mo ،Cr ،Co و W م يباشد. شبكه فشرده FCC اين آلياژها قابليت بيشتري براي حفظ خواص كششي و گسيختگي، خزشي و خستگي ترمومكانيكي در محدوده هاي دمايي بالا دارد[12]. ب ههمراه فاز گاما تعدادي از فازهاي ثانويه مثل كاربيدها (M6C ،M23C6 ،MC) و فاز گاما پريم نيز در آنها وجود دارند. براي رسيدن به ريز ساختاري با استحكام بالا و مقاوم به اكسيداسيون در دماهاي بالا ،تركيب شيميايي سوپرآلياژها نسبتاً پيچيده و حاوي عناصر متنوع با غلظت هاي مختلف است. جدول 2 -1 عناصر اصلي اضافه شونده و تاثير ساختاري آنها را بر انواع مختلف سوپرآلياژها نشان مي دهد[31].
در زمينه گاما يك فاز با تركيب Ni3Al يك فوق شبكه 4 را مي سازد كه تا نزديكي دماي ذوب خود در Co 1358 نظم پردامنه دارد. اين فاز موسوم به گاما پريم (γ΄) است. از جمله فازهاي مهم ديگري كه در زمينه گاما وجود دارند از فازهاي كاربيدي هستند. كربن در حدود 5/0 -2/0 درصد با عناصر فعال ديگر نظير تيتانيم، تانتاليم و هافميم تركيب شده و كاربيدهاي MC را تشكيل مي دهد. اين كاربيدها تجزيه شده و 6M23C و M6C را در حين فرآيند به وجود مي آورند كه در مرز دانه ها تجمع مي كنند[12]. سوپرآلياژها حاوي عناصر فعال ديگري مثل Ti, Al, Nb, Ta, Zr, B و Hf نيز هستند كه مقدار اين عناصر متغير است. از آنجايي كه اين عناصر در خواص ماده تأثير چشمگيري دارند، بايد در دامنه باريكي نگهداري شوند تا از تكرارپذيري خواص اطمينان حاصل شود. در نتيجه ،در حين ذوب اين آلياژها بايد دقت زيادي صورت گيرد تا از هرگونه واكنش نامطلوب، مثلاً با هوا، و افزايش اتلاف اين عناصر اجتناب شود. بنابراين ذوب اين سوپرآلياژها بايد تحت خلأ يا در اتمسفر گاز خنثي انجام شود

2-1- سوپرآلياژها —————————————————————— 01
2- 1- 1- تركيب شيميايي و ساختار سوپر آلياژها ——————————– 11
2- 1- 2- ريخته گري سوپر آلياژها ————————————————– 21
2-2- فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ————————————— 41
2- 2- 1- انواع فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده —————————— 41
2- 2-1- 1- فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده حاوي نيكل، كبالت و موليبدن —————————————————————————————— 41
2- 2-1- 2- فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده حاوي تنگستن —————— 51
2- 2-1- 3- فولادهاي حاوي تنگستن و نيكل ——————————————- 51
2- 2-1- 4- فولادهاي حاوي تنگستن، نيكل و كبالت ———————————- 61
2- 2-1- 5- فولادهاي حاوي تنگستن، نيكل و كرم ————————————– 61
2- 2-1- 6- فولادهاي حاوي تنگستن و كبالت —————————————— 71
2- 2- 2- فولاد حاوي تنگستن، نيكل و منگنز ——————————————— 71

فصل سوم: روش هاي توليد سوپرآلياژها و فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده

جهت ايجاد ساختار و خواص مطلوب در اين آلياژها و درنتيجه افزايش تنوع كاربردي، معمولاً مراحل ذوب و تصفيه، كارگرم، كارسرد ،و عمليات حرارتي بر روي آنها انجام مي گيرد. شرايط و چگونگي انجام عمليات مذكور به تركيب شيميايي، ساختار مطلوب، خواص مورد انتظار و ماهيت اين آلياژها بستگي دارد. در ادامه به معرفي روش هاي مختلف ذوب و تصفيه اين آلياژها پرداخته شده است.
3 -1 – ذوب القائي در خلأ (VIM) VIM متنوع ترين فرايند ذوب براي توليد آلياژهاي خاص مي باشد. اين فرايند قابليت كنترل خوبي بر تركيب شيميايي آلياژ دارد. جنبه هاي ويژه ذوب القايي در خلأ را مي توان بصورت زير خلاصه نمود:
– قابليت انعطاف به خاطر اندازه و مقدار كوچ شارژ.
– تغيير سريع در برنامه ذوب.
– عايق سازي ذوب نسبت به آلودگي هاي هوا: اتمسفر كوره را مي توان به گون هاي انتخاب كرد كه منجر به كاهش در اتلاف عناصر فعال به علت اكسيداسيون شود.
– دستيابي به تلورانس هاي تركيب شيميايي با قابليت تكرارپذيري بسيار دقيق.
– كنترل فشار بالاي ذوب: در نتيجه كنترل واكنش هاي وابسته به فشار.
– كنترل دقيق دما.
– همگن شدن عالي بخاطر تلاطم القايي.
– برطرف شدن عناصر ناچيز نامطلوب كه فشار بخار بالايي دارند.
– برطرف شدن گازهاي حل شده مثل هيدروژن و نيتروژن.
– برطرف شدن ناخالصي هاي اكسيدي.
– سطح پايين آلوده شدن محيطي از گرد و غبار بيرون.
در شكل 3-1 كاربردهاي مختلف VIM نشان داده شده است. وزن محصولات از چند كيلوگرم تا 51 تن متغير است كه به نوع طراحي كوره براي كاربردهاي متفاوت از قبيل ريختهگري دقيق، ريخته گري براي شمش هاي آهنگري و يا توليد الكترود براي مراحل ذوب مجدد بعدي بستگي دارد. ذوب در كوره القايي تفاوتهاي ويژهاي با كوره قوس الكتريكي دارد. در كوره القايي با وجود چرخش شديد ذوب، واكنش هاي مبادله سرباره – فلز محدود است[31].
در فرايند ذوب القايي در خلأ در مقايسه با فرايندهاي ذوب در هوا، مقدار اكسيژن و نيتروژن مذاب به مقدار قابل توجهي كاهش مي يابد. درنتيجه سوپرآلياژهاي توليد شده با VIM اكسيدها ونيتريدهاي كمتري داشته و نسبت به سوپرآلياژهاي توليد شده به روشهاي ديگر تميزتر هستند. عناصر داراي فشار بخار بالا (بويژه بيسموت و سرب) كه ممكن است از طريق قراضه وارد شارژ شده باشند، در فرايند ذوب به اين روش حذف م يشوند. مجموع اين عوامل باعث بهبود خواص خستگي و گسيختگي خزش در سوپرآلياژهاي توليد شده با VIM در مقايسه با روش هاي ديگر مي شود [13].
كنترل عناصر آلياژي در اين روش خيلي دقيق تر و پرهزينه تر از روش هاي ديگر(كوره قوس الكتريكي و كربن زدايي با اكسيژن و آرگون ) مي باشد. در فرايند EAF/AOD اصلاح تركيب شيميايي ( كاهش عناصري مثل C، Ti، S، Si،Al و ….) صورت مي گيرد ولي در فرايند VIM تركيب شيميايي نهايي به تركيب بار وارد شده به كوره بسيار نزديك است ولي ممكن است در مقدار كربن كاهش جزيي صورت گيرد. در فرايندهاي VIM جديد مرحله گوگرد زدايي نيز وجود دارد. در اين روش تركيب شيميايي مذاب توسط تركيب بار وارد شده به كوره تعيين ميشود و به همين دليل قيمت مواد اوليه استفاده شده در VIM نسبت به فرايند EAF/AOD گران تر است[52].

شماتيك كوره القايي در خلاء 1-  بوته مذاب 2-  سيستم بالا برنده در محفظه 3- سيستم افزودن مواد آلياژي 4-  سيستم افزودن سرباره 5-  تابلوي كنترل 6-  محفظه اصلي 7- قالب هاي چرخان

شماتيك كوره القايي در خلاء 1- بوته مذاب 2- سيستم بالا برنده در محفظه 3- سيستم افزودن مواد آلياژي 4- سيستم افزودن سرباره 5- تابلوي كنترل 6- محفظه اصلي 7- قالب هاي چرخان

3-1- ذوب القائي در خلأ (VIM)—-ا————————————————- 02
3- 1- 1- كوره القايي تحت خلأ ——————————————————– 42
3- 1- 2- عمليات ذوب القايي در خلأ ————————————————- 72
3- 1-2- 1- انحلال گازها ————————————————————– 92
3- 1-2- 2- هيدروژن زدايي ————————————————————- 13
3- 1-2- 3- نيتروژن زدايي ————————————————————– 23
3- 1-2- 4- اكسيژن زدايي ————————————————————– 33
3- 1-2- 5- گوگردزدايي ————————————————————— 83
3- 1-2- 6- فسفرزدايي —————————————————————- 14
3- 1-2- 7- حذف عناصر جزئي مضر —————————————————– 14
3- 1-2- 8- بررسي پايداري بوته ——————————————————— 24
3- 1-2- 9- ذوب و آلياژسازي فولادهاي رسوب سخت شونده در عمليات VIM -ا——————————————————————————————– 54
3-2- فرآيند ذوب مجدد قوسي تحت خلاء (VAR) ————ا————————— 94
3- 2- 1- تشريح فرآيند ذوب مجدد قوسي تحت خلأ ———————————— 94
3- 2- 2- اجزاء كوره VAR —–ا———————————————————- 05
3- 2- 3- تأثير كيفيت الكترود بر محصول VAR ———-ا———————————— 35
3- 2- 4- موارد استفاده روش VAR ——-ا————————————————- 35
3- 2- 5- كنترل فرآيند VAR —ا———————————————————— 45
3- 2- 6- جزئيات حوضچه مذاب در فرآيند VAR ——ا————————————— 75
3- 2- 7- موارد غيرعادي در فرآيند VAR و كنترل آنها —————————————- 06
3- 2- 8- عيوب شمش هاي VAR —-ا—————————————————— 06
3- 2- 9- بررسي واكنش هاي متالورژيكي درحين فرآيند VAR فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ————————————————————————————— 46
3-3- ذوب مجدد با سرباره الكتريكي(ESR) ——-ا—————————————- 07
3- 3- 1- اصول فرآيند ESR—ا————————————————————– 07
3- 3- 2- كوره ESR ————–ا———————————————————– 17
3- 3- 3- خصوصيات سرباره هاي ESR ——————-ا———————————– 37
3- 3- 4- نقش سرباره در فرآيند ESR —-ا————————————————– 47
3- 3- 5- مزاياي عمده فرآيند ESR —————-ا—————————————- 57
3- 3- 6- تصفيه فولادها در فرآيند ESR —–ا———————————————– 67
3- 3- 7- ساختار فولادهاي حاصل از ESR –ا———————————————— 67
3- 3- 8- عوامل مؤثر در انتخاب سرباره براي فرآيند ESR —ا—————————— 67
3- 3- 9- تركيبات استاندارد براي سرباره هاي ESR –ا——————————— 87
3- 3- 01- واكنشهاي فيزيكي و شيميايي در فرآيند ESR ——ا————————- 97
3- 3- 11- واكنشهاي مهم سرباره در فرآيند ESR –ا————————————- 08
3-4- ذوب سه مرحله اي —————————————————————— 98

فصل چهارم: خواص و كاربرد سوپرآلياژها و فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده

هنگامي كه ساختارهاي مارتنزيتي فولادهاي پرآلياژ رسوبسخت شونده حرارت داده ميشوند، بسته به دما دو پديده ممكن است رخ دهد. اگر آلياژ در دمايي بالاتر از دمايAS (دماي شروع تبديل مارتنزيت به آستنيت) حرارت داده شود، مارتنزيت تحت اثر يك واكنش برشي غير نفوذي به آستنيت تبديل ميگردد. تركيب عنصري آستنيتي كه به اين روش بوجود ميآيد مشابه تركيب عنصري مارتنزيت است. اما اگر آلياژ در دمايي كمتر از دمايAS حرارت داده شود، ساختار مارتنزيتي ابتدا پيرسخت ميشود و با ادامه حرارت دادن به آستنيت و فريت تجزيه ميگردد. سرعت انجام واكنش تجزيه مارتنزيت بستگي به دماي پيرسازي دارد. در دماهاي بينCo455 تاCo510 سرعت انجام واكنش تجزيه به اندازه اي كم است كه تا قبل از شروع آن رسوب سختي قابل ملاح ظهاي در مارتنزيت رخ مي دهد. عمليات پيرسازي فولادهاي پرآلياژ رسوبسخت شونده بايد به گونه اي طراحي شود كه واكنش رسوبسختي، سريع و واكنش تجزيه، كند انجام گيرد [8].
سخت شدن فولادهاي پرآلياژ رسوبسخت شونده در طول عمليات پيرسازي ناشي از دو مكانيزم مختلف است. مكانيزم اول، منظم شدن كم دامنه محلول جامد حاوي كبالت و مكانيزم دوم، رسوب تركيبات بينفلزي غني از نيكل در ساختار مارتنزيت لايهاي است [8].
در طول عمليات پيرسازي، معمولاً فازهاي رسوبي داراي تيتانيم و موليبدن در نابجائيها و مرزهاي لايه هاي مارتنزيتي جوانه مي زنند. جوانه زني رسوبات در اين مكانها باعث توزيع يكنواخت آنها در زمينة مارتنزيتي م يگردد. رسوبات تشكيل شده معمولاً با زمينه مارتنزيتي همسيمايي خوبي دارند. برخي از فازهاي رسوبي در فولادهاي رسوب سخت شونده در جدول 4-2 آورده شده است [8].

2

4-1- خواص و كاربرد فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده ———————– 79
4- 1- 1- متالورژي فيزيكي فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده —————– 79
4- 1- 2- تأثير عوامل مختلف بر خواص فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده — 101
4- 1-2- 1- مرحله ذوب و آلياژسازي ————————————————- 101
4- 1-2- 2- مرحله تصفيه————————————————————- 104
4- 1-2- 3- مرحله فرآوري ———————————————————— 110
4- 1- 3- كاربرد فولادهاي پرآلياژ رسوب سخت شونده —————————— 123
4-2- خواص و كاربرد سوپرآلياژها—————————————————— 125
4- 2- 1- متالورژي فيزيكي سوپرآلياژها ———————————————- 125
4- 2- 2- ريزساختارها —————————————————————— 129
4- 2- 3- استحكام دهي سوپرآلياژها ———————————————— 129
4- 2- 4- رفتار كارسختي ————————————————————– 131
4- 2- 5- عمليات حرارتي ————————————————————— 133
4- 2- 6- كاربرد سوپرآلياژها ———————————————————– 135

فصل پنجم: نتيجه گيري

 

فهرست جدول ها

جدول 1-1- تاريخچه تحقيق و توسعه فولادهاي رسوب سخت شونده ————————————————————————————–7

جدول 1-2- مزاياي فولادهاي رسوب سخت شونده ——————————-8
جدول 2-1- دامنه متوسط عناصر آلياژي اصلي و اثرات آنها بر سوپرآلياژها —– 21

جدول 2-2– تركيب شيميايي فولادهاي رسوب سخت شونده تجاري با 81 درصد وزني نيكل —————————————————————————————— 51

جدول 3-1- واكنشهاي گاززدايي تعادلي در خلأ ————————————- 13

جدول 3-2- ثابتهاي تعادل رابطه اكسيژنزدايي در فاز گازي ————————— 53 جدول3- 3- نسوزهاي متداول در ساخت بوته كوره هاي VIM –ا———————- 43

جدول 3-4- افت فشار ناشي از ناپايداري ديرگدازهاي مختلف در تماس با مذاب فولاد كم كربن ——————————————————————————————— 54 جدول 3-5- توان، فركانس و ولتاژ مورداستفاده در چند كوره VIM با ظرفيتهاي مختلف ——————————————————————————————- 74 جدول3- 6- سرعت ذوب چند فلز و آلياژ در روش VAR —-ا—————————– 65 جدول 3-7- واكنشهاي گاززدايي تعادلي در خلاء —————————————- 56 جدول3- 8- تعدادي از تركيبات استاندارد سرباره هاي مورد استفاده در فرآيند ESR –ا—————————————————————————————— 97 جدول3- 9- محل و نوع واكنش در مناطق حمام فلز و سرباره مذاب ——————————————————————————————— 08 جدول3- 01- انرژي آزاد G تشكيل اكسيد در دمايK2000———–ا——————- 18 جدول3- 11- تلفات اكسيدي آلياژ Ni-Cr-Fe-Mo در فرآيند ESR —-ا——————– 28 جدول3- 21- تلفات اكسيدي فولاد بلبرينگ 1%C،1.5%Cr در فرآيند ESR —–ا————————————————————————————– 28 جدول3- 31- تلفات اكسيدي فولاد 3%Ni-Cr-Mo در فرآيند ESR ——–ا————— 28 جدول3- 41- تغييرات مقدار كربن در فرآيند ESR ——ا———————————– 48 جدول3- 51- درجه گوگرد زدايي با جريانها و سرباره هاي مختلف در فرآيند ESR —-ا—————————————————————————————– 78 جدول3- 61- مقايسه تفكيك گوگرد زدايي در جريانهاي مختلف فرآيند ESR —–ا————————————————————————————— 88 جدول 3-71- تركيب اكسيدهاي آلياژ718 براساس آناليز كمي اشعه x ——–ا————————————————————————————- 29 جدول 3-81- ماكزيمم قطري كه با ذوب سه تايي توليد م يشود————————————————————————————— 39 جدول 4-1- محدوده خواص مكانيكي برخي از فولادهاي رسوب سخت شونده بعد از آنيل ——————————————————————————————— 79

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست شكل ها

شكل 1-1- ارتباط ميان چقرمگي- استحكام براي چند فولاد با استحكام بالا و فولاد رسوب سخت شونده ——————————————————————————–8 شكل 2-1- شكل شماتيك يك پره توربين به همراه پره توربين ريخته گري شده ———————————————————————————————— 31 شكل2- 2- زمان توليد پره هاي مختلف توربين به همراه دماي كاري آنها——————————————————————————————– 31 شكل 3-1- روشهاي توليد محصولات ريخته شده از شمش هاي VIM يا الكترودها ——————– ————————————————————————–22 شكل 3-2- شماتيك كوره القايي در خلاء ———————————————— 62 شكل 3-3- ميزان انحلال نيتروژن در آهن مذاب و در حضور عناصر آلياژي ——————————————————————————————— 03 شكل 3-4- فشار اكسيژن در فضاي بالاي مذاب براساس تابعي از غلظت اكسيژن حل شده در مذاب ———————————————————————————– 31 شكل 3-5- تأثير ظرفيت بوته و مدت زمان نگهداري بر روند حذف نيتروژن فولاد—————————————————————————————- 33 شكل 3-6- رابطه بين غلظت اكسيژن و كربن در فرآيند اكسيژن زدايي بوسيله كربن تحت خلاء ————————————————————————————— 73 شكل 3-7- روند كاهش اكسيژن و كربن مذاب فولاد با گذشت زمان و در حين فرآيند ذوب ———————————————————————————————- 73 شكل3- 8- اثر مقدار كربن و سيلسيم بر روند كاهش گوگرد از فولاد در حين ذوب تحت خلأ ———————————————————————————————- 93 شكل 3-9- روند تبخير عناصر جزئي از آلياژ 80Ni-20Cr و آهن خالص ———————————————————————————————- 24 شكل 3-01- تغيير مقدار اكسيژن حل شده در مذاب چهار نوع فولاد مختلف در اثر تجزيه نسوز ———————————————————————————————— 44

Abstract
The superalloys and high alloy content precipitation hardened steels are among the highly application alloys in industry. The various types of these alloys exhibit numerous desired properties in different service conditions. In order to gain the best mechanical properties, the segregation of elements and the inclusions must be kept at minimum levels. Therefore the castings are usually prepared by Vacuum Induction Melting (VIM) and subsequently are subjected to Electro Slag Rmelting (ESR) or Vacuum Arc Remelting (VAR) procedures. These different processings affect the final properties of the components for specific applications. In the present study the effects of different processing methods on the properties of superalloys and high alloy content precipitation hardened steels was investigated. It was concluded that by using VIM, VAR and ESR processes a significant improvement in the mechanical properties of these alloys can be achieved. The microstructure of these alloys can be modified by age hardening process for obtaining various mechanical properties.



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان