25891

بررسي تاثير مدول قطعه ريختگي بر مورفولوژي گرافيت و ريزساختار چدن نشكن

ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1400

1400/8/3

دكتر سيد محمد علي بوترابي- دكتر باقر محمدصادقي

مهندسي مواد و متالورژي

استفاده از قطعات چدن نشكن با مدول ريختگي بالا به دليل هزينه توليد كم، قابليت ريختگي بالا و تركيب خوب خواص مكانيكي به ويژه در صنعت آسياب بادي افزايش يافته است. توليد قطعات چدن نشكن با مدول ريختگي بالا به علت زمان انجماد طولاني و دشوار بودن كنترل ريز ساختار با مشكلات زيادي از جمله تشكيل گرافيت تخريب شده به ويژه گرافيت چانكي، تخلخل¬هاي انقباضي، تشكيل فازهاي ترد بين سلولي و غيره مواجه است، كه هر كدام از آن¬ها باعث افت در خواص مكانيكي مي¬شوند. در اين تحقيق تاثير آنتيموان و مدول ريختگي بر ريزساختار، مورفولوژي گرافيت، و خواص مكانيكي يك چدن نشكن مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. بدين منظور يك چدن نشكن با تركيب شيميايي (درصد وزني) 3/3 % كربن،6/2 % سيليسيم ، 3/0% منگنز، 045/0% منيزيم، در يك قالب حاوي سه مدل فومي استوانه¬اي شكل با مدول¬هاي ريختگي مختلف 8، 15 و30 ميلي¬متر ريخته¬گري شد. همچنين به منظور بررسي تاثير عنصر آنتيموان در يك قالب ديگر با شرايط مشابه قبل، 01/0 درصد وزني آنتيموان، در حين افزودن مذاب به قالب اضافه شد. سپس ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپ نوري مورد بررسي قرار گرفت. براي تحليل تصاوير ريزساختار از نرم افزار پردازش تصوير MIP4 استفاده شد. براي بررسي خواص مكانيكي، آزمايش سختي برينل و كشش انجام شد. نتايج اين تحقيق نشان داد، با افزايش مدول ريختگي تعداد كره گرافيتي از 500 به 235 كره در ميلي¬متر مربع، درصد كرويت از 71 به 63 درصد كاهش يافت. همچنين بررسي نتايج آزمايش سختي و كشش حاكي از آن است كه با افزايش مدول ريختگي، سختي از 289 به 212 برينل و استحكام تسليم از 400 به 350 مگاپاسكال كاهش مي يابد. مقايسه نمونه¬هاي حاوي آنتيموان و بدون آنتيموان نشان داد، آنتيموان سبب افزايش درصد كرويت، تعداد كره گرافيتي وكسر حجمي پرليت مي¬شود. به عنوان مثال براي نمونه با مدول 15ميلي¬متر حضور آنتيموان، تعداد كره گرافيتي را 49% افزايش داد، درصد كرويت را از 65 به 75/68 درصد بهبود بخشيد، همچنين كسر پرليت را تقريبا 11% افزايش داد.

1400/10/27

Investigating on effect casting modulus on graphite morphology and microstructure of ductile cast iron

10/25/2022 12:00:00 AM

The use of ductile cast iron parts with high casting modulus has increased due to low production cost, high casting capability and good combination of mechanical properties, especially in the windmill industry. Production of ductile cast iron parts with high casting modulus due to long solidification time and difficult control of microstructure is faced with many problems such as the formation of degeneration graphite, especially chanky graphite, shrinkage porosity, formation of brittle intercellular phases, and etc,which each Which of them causes a decrease in mechanical properties. In this study, the effect of antimony and casting modulus on the microstructure, morphology of graphite, and mechanical properties of ductile cast iron was investigated. For this purpose, a ductile cast iron with chemical composition (weight percentage) of 3.3% carbon, 2.6% silicon, 0.3% manganese, 0.045% magnesium, in a mold containing three cylindrical foam models with Different modules castings of 8, 15 and 30 mm were cast. Also, in order to investigate the effect of antimony element in another mold with similar conditions before, 0.01 wt% of antimony was added to the mold while adding melt. Then microstructure was analyzed using a optical microscope. MIP4 image processing software was used to analyze microstructure images. To evaluate the mechanical properties, Brinell hardness and tensile tests were performed. The results of this study showed that with increasing the casting modulus, nodule count decreased from 500 to 235 nodule per square millimeter, also nodularity decreased from 71 to 63%. Also, the study of the results of hardness and tensile test shows that with increasing the casting modulus, the hardness decreases from 289 to 212 Brinell and the yield strength from 400 to 350 MPa. Comparison of samples containing antimony and without antimony showed that antimony increased the nodularity, nodule count and volume fraction of perlite. For example, for sample with 1 mm modulus, the presence of antimony increased the nodule count by 49%, improved the nodularity from 65% to 68. 75%, and also increased the perlite fraction by almost 11%.

مدول ريختگي، ريزساختار، مورفولوژي گرافيت، آنتيموان.

Casting modulus, Microstructure, Graphite morphology, Antimony