تاثیر افزودن 2/6 درصد آلومینیوم بر ریزساختار و خواص مکانیکی چدن خاکستری هیپویوتکتیک
محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
حمید سازگاران
1
(دانشجوی دکتری گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران.)
علیرضا کیانی‌رشید
2
(دانشیار گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی، مشهد، ایران.)
کلید واژه: چدن خاکستری, آلومینیوم, ریزساختار, خواص مکانیکی,
چکیده مقاله :
چدن خاکستری یکی از مهم‌ترین مواد مهندسی می‌باشد که در صنایع کاربردهایی گوناگون دارد. با توجه به نیاز به کاهش وزن در سازه‌های صنعتی، روز به روز کاربرد این ماده رو به کاهش می‌باشد و پیش‌بینی می‌شود که با سبک‌تر شدن این محصول، کاربرد آن افزایش یابد. بدین‌منظور، به چدن خاکستری ذوب شده به وسیله کوره دوار، 2/6 درصد آلومینیوم درون بوته مذاب اضافه شده است. پس از ریخته‌گری مذاب تولیدی در قالب ماسه خشک، تعیین ترکیب شیمیایی و بویژه درصد آلومینیوم، بررسی‌های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی، بررسی‌های خواص مکانیکی شامل سختی‌سنجی، آزمون کشش و آزمون فشار و بررسی‌های فازی به وسیله تحلیل‌گر تفرق اشعه ایکس (XRD) انجام شد. نتایج حاکی از آن است که افزودن آلومینیوم به چدن خاکستری سبب کاهش مقدار ورقه‌های گرافیت می‌شود و یک فازی ثانویه حاوی مقادیر زیاد کربن و آلومینیوم در زمینه‌ی حاوی مقادیر زیاد آهن و سیلیسیم ایجاد می‌کند. ایجاد چنین فازهایی و کاهش درصد گرافیت منجر به افزایش سختی و کاهش استحکام کششی و فشاری می‌شود.
Gray cast iron is one of the most important engineering materials in various applications in industries. According to the need to decrease the weights of industrial structures, application of cast irons decreases daily and it is expected that the use of this product increase when its lighter. In this work, 6.2% aluminum was added in the crucible to rotary kiln molten iron. After dry sand casting, determination of the chemical composition, evaluation of microstructure by optical and scanning electron microscopes, hardness test, tensile test, compression test and XRD phase analysis was carried out. The results showed that adding aluminum to gray cast iron produced a secondary phase, resulting in a decrease in graphite contents. The examination confirmed that the secondary phase has higher carbon and aluminum contents than matrix and the matrix has higher ferrous and silicon contents than secondary phase. Secondary phase formation and reduction of graphite content increase hardness and decrease tensile and compression strength.
1- C.F. Walton, and T.J. Opar, Iron Casting
Handbook, Iron Casting Society Inc., New
York, 57, 1981.
2- D.L. Sponseller, W.G. Sholz, D.F. Rundle,
AFS Trans. 84 (305), 353–368, 1976.
3- M. Ghoreshy, and V. Kondic, the Metals
Society, 562–568, 1983.
4- R. Elliott, and Cast Iron Technology,
Butterworths & Co. (Publishers) Ltd., London,
1988.
5- A.R. Kiani-Rashid, The influence of
aluminum heat treatment conditions on
austempered ductile irons, Ph.D. Thesis,
University of Leeds, UK, 2000.
6- A.R. Kiani-Rashid and D.V. Edmonds, Int.
7- M.M. Haque, Journal of Materials
Processing Technology 191, 360–363, 2007.
8- A.R. Kiani-Rashid, Journal of Alloys and
Compounds 474, 490–498, 2009.
9- E. Kutelia, N. Khidasheli, O. Tsurtsumia,
and G. Beradze, Procedia Engineering 2, 1219-
1224, 2010.
10- H.T. Angus, Cast Iron, Physical and
Engineering Properties, Butterworths & Co.
(Publishers) Ltd., London, 1978.
11- D.M. Stefanescu, and Martinez, AFS
Trans. 39, 39–46,1982.
12- A. Shayesteh Zeraati, H. Naser Zoshki, and
A.R. Kiani Rashid, Journal of Alloys and
Compounds 500, 129–133, 2010.
13- A.R. Kiani Rashid, and D.V. Edmonds,
Materials Science and Engineering A 481–482,
752–756, 2008.
14- S. M. Mostafavi Kashani, and S. M. A.
Boutorabi, Journal of Iron and Steel Research,
International, 16 (6) 23-28, 2009.
15- M. Zandira, and S. M. A. Boutorabi,
Journal of Iron and Steel Research,
International, 17(2): 31-35, 2010.
16- S. Seifeddine, and I. L. Svensson,
Materials and Design 31, S6–S12, 2010.
17- M. M. Haque, and J. M. Young,
Journal of Materials Processing
Technology 55, 186-192, 1995.
18 -افشین قناعی، حسین ادریسی، حسین مناجاتیزاده و
محمدحسین حسننیا، بررسی اثر دمای تبلور دوباره بر
خواص پخت سختی فولادهای فوق کم کربن، مجله مواد
نوین، جلد 3 ،شماره 3 ،بهار 1392 .
19- A.R. Kiani Rashid, Journal of Alloys
and Compounds 470, 323–327, 2009.
_||_