تحقیق در مورد بررسی فلز قلع

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد بررسی فلز قلع دارای 9 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد بررسی فلز قلع  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد بررسی فلز قلع،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد بررسی فلز قلع :

بررسی فلز قلع

سرعت این واكنش به غلظت اسید بستگی دارد. در غلظت 35 درصدی اسید، واكنش بسیار شدید است اما واكنش كامل در غلظت های بالای 80 درصد رخ می دهد. قلع در حضور بخار اسید نیتریك پایدار است. در حالیكه فلورید هیدروژن بر روی قلع تاثیر نمی گذارد، اسید هیدروكلریك حتی در غلظت 5% و دمای زیر صفر با این عنصر واكنش می دهد. قلع با اسید سولفورو و یا اسید سولفوریك كمتر از 80 درصد واكنش نمی دهد.

مهمترین استفاده قلع و فلزات قلع اندود در صنعت غذاهای كنسرو شده است. بدین دلیل، امكان واكنش قلع بااسیدهای آلی مشخص دارای اهمیت ویژه ای است.
اسیدهای لاكتیك، مالیك، سیتریك، تار تاریك و استیك درسرعت این واكنش به غلظت اسید بستگی دارد. در غلظت 35 درصدی اسید، واكنش بسیار شدید است اما واكنش كامل در غلظت های بالای 80 درصد رخ می دهد. قلع در حضور بخار اسید نیتریك پایدار است. در حالیكه فلورید هیدروژن بر روی قلع تاثیر نمی گذارد، اسید هیدروكلریك حتی در غلظت 5% و دمای زیر صفر با این عنصر واكنش می دهد. قلع با اسید سولفورو و یا اسید سولفوریك كمتر از 80 درصد واكنش نمی دهد.
مهمترین استفاده قلع و فلزات قلع اندود در صنعت غذاهای كنسرو شده است. بدین دلیل، امكان واكنش قلع بااسیدهای آلی مشخص دارای اهمیت ویژه ای است. اسیدهای لاكتیك، مالیك،

سیتریك، تار تاریك و استیك در دماهای طبیعی و بخصوص در غیاب اكسیژن اتمسفری به هیچ وجه با قلع واكنش نمی دهند. الكل وهیدروكربنها
نیز در این شرایط تاثیری بر قلع نمی گذارنداین فلز به آسانی در هوا اكسید شده و در برابر خوردگی مقاوم است . قلع در بیشتر آلیاژها یافت میشود و به صورت پوششی در روی فلزات دیگر استفاده میشود و از خوردگی آنها جلوگیری میكند. قلع عمدتاً از كانی كاستیریت SnO2 (كه قلع به صورت اكسید است ) بدست میآید

این فلز در برابر خوردگی در آب دریا و آب لولهكشی نرم مقاوم است اما میتواند به وسیله اسیدهای قوی، آلكالیها و به وسیله نمكهای اسیدی مورد حمله قرار بگیرد. قلع زمانی كه اكسیژن در محلول وجود دارد،به صورت كاتالیزور عمل میكند و واكنش شیمیایی را تسریع میكند قلع به صورت Sn2 در هوا شكل میگیرد. Sn2 از نظر اسیدی ، ضعیف است و نمكهای قلع دو ظرفیت همراه با اكسیدهای بازیك شكل میگیرند.

قلع میتواند سایش بالایی داشته باشد و به صورت یك پوشش حفاظتی برای فلزات دیگر برای جلوگیری از خوردگی و واكنشهای شیمیایی دیگر استفاده شود.
این فلز به طور مستقیم با كلرین و اكسیژن تلفیق میشود و جانشین هیدروژن اسیدهای رقیق میشود. قلع در دماهای معمولی قابل انعطاف است اما زمانی كه دما افزایش مییابد، آن شكننده است.

دماهای طبیعی و بخصوص در غیاب اكسیژن اتمسفری به هیچ وجه با قلع واكنش نمی دهند. الكل و هیدروكربنها نیز در این شرایط تاثیری بر قلع نمی گذارند.
این فلز به آسانی در هوا اكسید شده و در برابر خوردگی مقاوم است . قلع در بیشتر آلیاژها یافت میشود و به صورت پوششی در روی فلزات دیگر استفاده میشود و از خوردگی آنها جلوگیری میكند. قلع عمدتاً از كانی كاستیریت كه قلع به صورت اكسید است ) بدست میآید.

این فلز در برابر خوردگی در آب دریا و آب لولهكشی نرم مقاوم است اما میتواند به وسیله اسیدهای قوی، آلكالیها و به وسیله نمكهای اسیدی مورد حمله قرار بگیرد. قلع زمانی كه اكسیژن در محلول وجود دارد،به صورت كاتالیزور عمل میكند و واكنش شیمیایی را تسریع میكند.
قلع به صورت Sn2 در هوا شكل میگیرد. Sn2 از نظر اسیدی ، ضعیف است و نمكهای قلع دو ظرفیت همراه با اكسیدهای بازیك شكل میگیرند. قلع میتواند سایش بالایی داشته باشد و به صورت یك پوشش حفاظتی برای فلزات دیگر برای جلوگیری از خوردگی و واكنشهای شیمیایی دیگر استفاده شود.

این فلز به طور مستقیم با كلرین و اكسیژن تلفیق میشود و جانشین هیدروژن اسیدهای رقیق میشود. قلع در دماهای معمولی قابل انعطاف است اما زمانی كه دما افزایش مییابد، آن شكننده است.

قلع عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Sn وعدد اتمی 50 وجود دارد.این فلز ضعیف چکش خوار و نقره ای که به آسانی در آزمایش‌های مربوط به هوا اکسیده نمی شود و در برابر فرسایش مقاوم است ، در بسیاری از آلیاژها وجود داشته و بعنوان پوشش مواد دیگر جهت جلوگیری از فرسایش آنها بکار می رود.قلع را عمدتا” از ماده معدنی کاسی تریت که در آن بصورت اکسید وجود دارد ، بدست می آورند.

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم )

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم ) دارای 27 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم )  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم )،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد لیچینگ ( فرآوری اورانیوم ) :

لیچینگ كانه های اورانیوم

لیچینگ مرحله ای مهم از فراوری اورانیوم است. لیچینگ بر مبنای مواد مورد مصرف به دو دسته كلی تقسیم می شود یكی لیچینگ اسیدی و دیگری لیچینگ قلیایی است. در لیچینگ اسیدی معمولاً از اسید سولفوریك و در لیچینگ قلیایی معمولاً از محلول كربنات بی كربنات سدیم دقیق استفاده می كنند.

لیچینگ كربناتی (قلیایی) مواد ریزتر می خواهد و انتخابی تر عمل می كند، به طور مثال كانه های حاوی بیشتر از 9-7 درصد كربنات بهتر است كه به صورت كربناتی لیچ شوند. البته سایر فاكتورها نیز باید منظور شوند كه عبارتند از میزان بازیابی اورانیوم، آب مصرفی، … . اگرچه لیچینگ اسیدی در بیشتر كارخانه های اورانیوم استفاده می شود، ولی لیچینگ قلیایی نیز دارای مزایایی به شرح زیر است:

– محلول برای كانی های اورانیوم به صورت خاص عمل می كند. با بیشتر گانگها واكنش نمی دهد.

– محلول كربناتی در مقایسه با منحلول اسیدی خورندگی كمتری دارد.

– اورانیوم می تواند مستقیماً از محلول رسوب داده شود، و جدایش آن از عناصر دیگر آسانتر می گردد.

– محلول كربناتی به آسانی می تواند باز تولید شود.

این روش معایبی نیز دارد كه به شرح زیر است:

– برای در برگرفتن كانی های اورانیوم توسط محلول خردایش ریز نیاز است چرا كه قادر به حل كردن و نفوذ در گانگ نیست.

– بعضی كانی های گانگ مثل سولفات كلسیم و پیریت ی توانند با معرف قلیایی واكنش داده و مصرف آنرا بالا ببرند.

– بیشتر كانی های مقاوم اورانیوم در وضعیت قلیایی حل نمی شوند.

بنابراین خواص كانی شناس كانه نیز در تعیین نوع عملیات موثرند، اسیدی یا قلیایی بودن عملیات بستگی به گانگ موجود و نوع كانی اورانیوم دارد.

لیچینگ اسیدی

مقدمه

روش لیچینگ انتخابی برای حل اورانیوم از كانه بستگی به خواص فیزیكی و شیمیایی كانه از قبیل نوع كانی های اورانیوم، درجه آزادی، طبیعت دیگر كانی‌های موجود در تركیب دارد.

لیچینگ اسیدی عموماً به لیچینگ با اسید سولفوریك اشاره دارد. اسید نیتریك خواص اكسید كنندگی قوی دارد ولی بسیار گرانقیمت تر از اسید سولفوریك است كه نیترات اورانیل در محلول رقیق تشكیل خواهد شد. نیترات اورانیل سازگار بااستفاده از روش تعویض یونی نوع آنیونیكی می باشد. اسید نیتریك زمانی كه عملیات روی كانه عیار بالاست استفاده می شود. اسید هیدروكلریك برای لیچینگ در عملیاتی كه از تشویه نمكی استفاده شده است، كاربرد دارد. در این عملیات اسید از گازهای تشویه بازیابی می شود. از طرف دیگر اسید هیدروكلریك بسیار گرانقیمت است. همچنین خورندگی شدید دارد. كلریدفریك و سولفات فریك همچنین برای بسیاری از كانی‌های اورانیم دار به عنوان Lixiviant استفاده می شود.

اسید سولفوریك در محلول به شكل سولفات و بی سولفات و یون هیدروژن یونیزه می‌شود. در واكنش با اورانیوم شش ظرفیتی تولید سولفات اورانیل و كمپلكس آنیونیك سولفات اورانیل طبق واكنش زیر می كند:

اورانیوم حل شده ممكن است در هر یك از شكلهای فوق یافت شود، كه به غلظت اورانیوم و اسید، درجه حرارت و دیگر كمپلكسهای موجود در سیستم بستگی دارد. حضور یون سولفات برای تشكیل كمپلكس یون اورانیل مهم است و عدم حضور آن به رسوب فلز طبق واكنش زیر كمك می كند:

از نقطه نظر ترمودینامیكی، هیدرولیز اورانیل، آسانتر از واكنشهای كمپلكس شدن است. با وجود این با حضور یون سولفات، واكنش كمپلكس از نظر سینتیك مساعدت می شود.

یكی از مزایای استفاده از اسید سولفوریك در لیچینگ تولید كمپلكس سولفات آنیونیكی است، چرا كه رزین های تعویض یونی آنیونیك، خاصیت انتخابی بیشتری نسبت به نوع كاتیونیك برای اورانیوم دارند.

اورانیوم موجود در كانی ها در شكل 4 ظرفیتی باید قبل از حل شدن، اكسید شونده آهن فریك به عنوان یك اكسید كننده اصلی عمل می كند، كه اورانیوم 4 ظرفیتی را در عملیات لیچینگ اسیدی، اكسید می كند. آهن در اثر وجود در تركیبات كانی ها یا عملیات مقدماتی، سائیده شدن آسیا و سنگ شكن ها، همیشه حضور دارد. ولی ممكن است به صورت فرو (دو ظرفیتی) باشد. از دی اكسید منگنز (پیرولوزیت) جهت اكسید كردن آهن II به آهن III استفاده می شود.

مصرف اسید تابعی از تركیب گانگ موجود در كانه است، كلیت، دولومیت، مگنزیت و سیدریت سریعاً با اسید دقیق در دمای معمولی واكنش می دهند. سولفیدها، آهن فلزی، بعضی فسفاتها، مولیبداتها، و اناداتها، اكسیدها، فلوریدها اسید اضافی را مصرف می كنند و محلول را هنگامی كه درجه حرارت یا غلظت اسید افزایش یابد، آلوده می كنند. واكنشهای تیپیك به شرح زیر است:

انحلال بعضی كمپلكسهای آلومینوسیلكاتها مثل رسهای هیدراته یا دیگر سبكلاتها قابل حل در اسید ممكن است با بالا رفتن درجه حرارت اتفاق افتد، كه طبق واكنش زیر عمل می شود:

اسید سیلیك و شكل كلوئیدی دارد، كه ممكن است به صورت ژله ای رسوب نماید، این امر باعث بروز مشكلاتی در مراحل بعدی می شود و رسوب مجدد بعد از انحلال یك موضوع مهم در شیمی لیچینگ است. شكست و نگهداشتن وضعیت اكسیداسیون در محلول ممكن است تركیبات نمكی اورانیوم را نتیجه دهد، كه در مقادیری از PH از محلول رسوب می كند.

متغیرهای فرآیند

دانه بندی ماده معدنی

یكی از مهمترین اهداف خردایش در فرآوری مواد معدنی آزادسازی كانی‌های با ارزش از مواد با طله همراه در درشتترین ابعاد ممكن است. در حقیقت تولید یك محصول پرعیار در گرو مطالعه صحیح سایز و درجه آزادی است، اگرچه در فرآیندهای هیدرومتالورژیكی مسئله بدین شدت نیست، كافی است تا بخشی از كانی در معرض تماس با حلال قرار گیرد. آزادسازی كافی كانی های اورانیوم برای اغلب كانه‌های ایالات متحده آمریكا برای آماده سازی لیچینگ اسیدی با خردایش تا زیر 28 مش با 30 تا 40 درصد زیر 200 مش بدست می آید. كانه های استرالیا و كانادا حاوی برانریت یا دیویدیت خردایش تا 55-60 درصد زیر 200 مش نیاز دارند، تا لیچینگ رضایت بخش بدست آید. خردایش بیشتر باعث افزایش ویسكوزیته پالپ می شود. بنابراین اثر معكوس روی سرعت لیچینگ داد.

غلظت اسید

عمده ترین نیاز عملیات لیچینگ، كافی نگهداشتن غلظت اسید برای حمله به كانی‌های اورانیوم بدون حل كردن مقادیر زیاد از گانگهای درگیر با كانه است. برای رسیدن به چنین مقادیر كافی، مقداری اسید ابتدائاً باید برای خنثی كردن كانی های كربناتی گانگ اضافه شود، كه قبل از كانی های اورانیو واكنش خواهند كرد. در بعضی كانه‌های حاوی آهك زیاد، بالای 400 پوند برش كانه، اسید سولفوریك ممكن است مصرف شود.

بسته به نوع كانی های اورانیوم موجود، غظت اسید آزاد از 1 تا 90 گرم بر لیتر ممكن است در دوره انحلال نیاز باشد. مصرف اسید منحصراً برای استخراج اورانیوم در ایالات متحده در دامنه 40 تا 120 پوند اسید سولفوریك بر تن كانه است. هنگامی كه وانادیوم نیز موجود باشد این مقدار تا 300 پوند بر تن كانه می رسد.

اكسیداسیون

نگهداشتن محیط لیچینگ در وضعیت اكسیداسیون برای رسیدن به استحصال بالای اورانیوم در رتبه بعدی از اهمیت (بعد از غلظت اسید) قرار دارد. اكسیدانها برای نگهداری ORP (پتانسیل اكسیداسیون احیاء) در حد مطلوب به محلول اضافه می‌شوند. حد مطلوب آن بین 425 میلی ولت تا 475 میلی ولت با الكترود جیوه اشباع است. ثابت نگه داشتن ORP چندان بحرانی نیست و هدف از نگهداری ORP در محدوده خاص اطمینان از حضور آهن فریك در محلول است.

عمده اكسید كننده های مورد استفاده دی اكسید منگنز (پیرولوزیت) و كرات سدیم هستند، به همزنی با هوا نیر دز تانك یا جو كا قادر به اكسیداسیون آهن II به آهن III است، كه آهن III قادر به اكسیداسیون اورانیوم می باشند. اسید كاروس به فرمول H2So5 در بعضی موارد جایگزین Mno2 شده است. اكسیداسیون بوسیله عملیات بیولیچینگ نیز برای اكسید كردن آهن II به III استفاده می شود. باكتری های تیوباسیلوس- فرواكسیدان یا فروباسیلوس فرواكسیدان عموماً استفاده می شود.

دما و زمان لیچینگ

زمان و درجه حرارت فاكتورهای وابسته به هم در لیچینگ لورانیوم هستند. افزایش دمای عملیات لیچینگ، زمان واكنش را كاهش می دهد و استخراج كانی های نامحلول را بهبود می بخشد. معایب لیچینگ در دمای بالا شامل افزایش مصرف معرف، انحلال دیگر كانی ها درگیر با اورانیوم، افزایش خورندگی تجهیزات حتی استیل های زنگ نزن، افزایش مقادیر سولفیدها، فسفاتها، مولیبداتها و بعضی كانی های سیلكاته در محلول می باشد.

زمان مورد نیاز لیچینگ تحت تاثیر فاكتورهایی كه قبلاً بحث شده، می باشد. این فاكتورها شامل: غلظت اسید، ابعاد دانه ها، نوع كانی ها و كانی های در برگیرنده، سرعت همزنی و… می باشد. بدون شك برای هر كانه زمان بهینه لیچینگ بی نهایت است، كه در مجموع افزایش زمان توجیه اقتصادی برای هر افزایش استخراج اورانیوم را ندارد. بنابراین باید از نظر اقتصادی بحث زمان با توجه به افزایش استخراج اورانیوم حل شود. زمان لیچینگ ممكن است با افزایش درجه حرارت جایگزین شود و اقتصادی تر آن است كه عوامل به نحوی طراحی شوند كه كمترین دما و بیشترین زمان مورد نیاز باشد. در لیچینگ های متداول در ایالات متحده آمریكا زمان لیچینگ از 4 تا 24 ساعت و دما از معمولی تا 80 درجه سانتیگراد متفاوت است. زمان لیچینگ طولانی تر از 48 ساعت در كارخانه های كانادا و آفریقای جنوبی غیر معمول نیست.

دانسیته و ویسكوزیته پالپ

بهترین دانسیته پالپ در لیچینگ، معمولاص همان ماكزیمم مقدار آن است، تا جایی كه اجازه سیالیت كافی در پالپ برای اجتناب از تماس ضعیف بین مایع وجامد داده شود. ویسكوزیته بیش از حد، همراه همزنی ضعیف باعث می شود كه سرعت لیچینگ به جای اینكه با سیرعت واكنش های شیمیایی كنترل گردد با عسرت لیچینگ كنترل شود. در مورد هیپ لیچینگ به خاطر درشت بودن ذرات سرعت لیچینگ با سرعت نفوذ به سنگ كنترل می شود كه موجب طولانی شدن زمان لیچینگ می شود.

دانسیته پالپ در طی لیچینگ در مثالهای عملی ایالات متحده از 50 تا 60 درصد جامد است. برای كانه ای با مقادیر رس بالا دانسیته پائین حدود 40% جامد ممكن است نیاز باشد در دانسیته بالا، تركیبات حل شده كانه در محلول ممكن است بیش از حد شده و باعث كاهش انحلال اورانیوم و رسوب مجدد اورانیوم شود.

لیچینگ با سولفات فریك

واژه لیچینگ سولفات فریكی به همه لیچینگ های اسیدی اورانیوم های چهار ظرفیتی در حضور آهن III به عنوان اكسید كننده اولیه اطلاق می شود. آزمایشات نشان داده اند كه غلظت آهن 7 گرم بر لیتر استخراج اورانیوم 93% در مقایسه با 80 و 85 درصد بدست آمد بوسیله لیچینگ معمولی در حضور Mno2 را داراست.

لیچینگ قلیایی

تشكیل آنیون قابل حل اونیل تری كربنات (Uo2(Co3)-4) اجازه استفاده برای قلیا و نمك كربنات آمونیوم به منظور انحلال تقریباً انتخابی كانه های مناسب اورانیوم فراهم می كند. تركیبات آهن، آلومینیوم، تیتانیوم و… تقریباً نامحلول در محلول كربناتی هستند. مقادیر كمی از مولیبدانها، سیلكانها، واناداتها، فسفاتها، آلومیناتها و بعضی كمپلكسهای كربنات فلزی در محلول لیچینگ یافت می شوند.

لیچینگ كربناتی به صورت ویژه در مورد كانی های كربناته توسعه یافته است، چرا كه این كانی ها با محلول كربناته واكنش نمی دهند. برای اغلب این كانه ها، درگیری كانی های كربناته و اورانیوم باعث می شود، كه خردایش زیادی نیاز باشد تا كانی های اورانیوم در معرض محلول قرار گیرند. لیچینگ كربناتی كانی های اورانیوم نوع سیلكاته به سختی انجام می شود و این روش برای كانی های كم محلول
(High Refractory) كه در گروه چند اكسیده قرار دارند، موثر نیست.

كانی های اكسیده اورانیوم به راحتی در محلول كربناتی حل می شوند. اما كانی‌های اورانیوم چهار ظرفیتی نیازمند رفتار شدید با اكسیدان و زمان ماند طولانی و درجه حرارت و فشار بالا قبل از انحلال است.

استفاده از لیچینگ كربناتی احتیاج به استفاده از مسیر بسته دارد، كه محلول لیچینگ برگردانده شود. كانه اورانیوم در یك پالپ شامل 50-40 گرم بر لیتر كربنات سدیم و 10 تا 20 گرم بر لیتر بی كربنات سدیم لیچینگ می شود. بعد از انحلال مواد باقی مانده از محلول جدا می شوند و اورانیوم با اضافه كردن مقدار زیادی سود سوز آور كه بی كربنات را خنثی می كند رسوب داده می شود. اورانات سدیم تولید شده فیلتر و سپس شسته می شود و محلول كربنات سدیم، سودسوزآور بی بار دوباره با Co2 تولید بی‌كربنات سدیم و كربنات سدیم می كند و به چرخه برگردانده می شود. كربنات در چرخه لیچینگ بوسیله كانی های سولفات یا سولفیدی مصرف می شود، كه ممكن است موجب افزایش مصرف گردد. بی كربنات هم برای انحلال اورانیوم مصرف می‌شود، اما بوسیله واكنش بین كربنات و سولفیدها تولید می شود. كربنات سدیم مصرف شده بوسیله اضافه كردن جبران می شود. بیش از یك سوم كارخانه های تولید اورانیوم در ایالات متحده از لیچینگ كربناتی استفاده می كنند.

واكنشهای نهایی كه انحلال اكسید اورانیوم را در محلول كربنات- بی كربنات نشان می دهد، به شرح زیر هستند:

در مرحله رسوب دهی، بی كربنات اضافی، ابتدا با سودسوزآور خنثی شده، و سودسوزآور اضافه می شود تا اورانیوم طبق واكنشهای زیر رسوب یابد.

بعد از رسوب دهی، محلول شامل كربنات سدیم و هیدروكسید سدیم اضافی و مقداری از اورانیوم كه راسب نشده است می باشد. این محلول در مجاورت گاز Co2، تولید بی كربنات می كند.

اكسیداسیون در لیچینگ كربناتی

اكسیداسیون در لیچینگ كربناتی به سه روش اصلی زیر تقسیم می شود:

– اكسیداسیون مستقیم با هوا

– اكسیداسیون با واكنش های شیمیایی مستقیم

– اكسیداسیون بواسطه كاتالیزور، كه یك ماده مناسب با اورانیوم واكنش دهنده و آنرا اكسید می كند.

اكسید كننده ها مجدداً بوسیله هوا یا اكسیدان های دیگر تولید می شود. استفاده از پرمنگنات سدیم به عنوان اكسید كننده در سیستم های اتمسفر یك مطلوب می باشد. با توسعه لیچینگ تحت فشار در كانادا، اكسید كردن مستقیم با هوا اقتصادی تر شد و مطالعات بیشتر، استفاده از كمپلكس Cupric-Amonia به همراه هوادهی را نتیجه داد، كه اكسیداسیون سریع و اقتصادی اورانیوم در هر دو سیستم اتمسفریك و تحت فشار را به دنبال دارد. بیشترین علاقه اخیراً به سمت استفاده تنها از هوادهی در فشار اتمسفر در تانكهای پاچوكا است، با توجه به آنكه از نظر اقتصادی اضافه شدن وقت لیچینگ از اضافه كردن معرف بهتر است.

پرمنگنات پتاسیم شناخته شده ترین اكسید كننده شیمیایی است و كارآیی اولیه بالایی در پالپهای كربناتی دارد. این معرف گران است و دیگر اینكه Mno2 روی سطح كانی های اورانیوم رسوب می كند و موجب توقف واكنش می گردد. دیگر اكسید كننده های موثر NaoCl، H­2O، K2S2O8، CuSo4 به همراه آمونیا هستند. معایب استفاده از H2O2 شامل هزینه بالا و میل به تجزیه شدن در محلول است. NaoCl معایب بیشتری دارد و باعث تشكیل كلرید در محلول برگشتی می شود، كه ممكن است مشكل خورندگی را به وجود آورد. NaoCl با وجود این اقتصادی ترین اكسیدان بالقوه براساس ظرفیت اكسیداسیون بر واحد وزن و هزینه هایش است.

بیولیچینگ (حل كردن با باكتری):

رشد سریع صنعت انرژی هسته ای باعث مصرف سریع منابع عیار بالای اورانیوم شده و تكنیكهای استخراج كانسارهای عیار پائین و باطله های كارخانه های فرآوری توسعه داده شده اند. هزینه این تكنیكها مهم است و راه پیشنهادی استفاده از فروشویی نفوذی همراه با میكروارگانیزم هاست. از كل هزینه های تولید كیك زرد U3O8، 75 درصد ان به خاطر اولین مراحل كه همان بدست آوردن محلول باردار است، می باشد. پس داشتن فرآیند لیچینگ ارزان قابل درك است.

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

مقاله تكامل ریز ساختار در یك آلیاژ ریختگی AlدرSiدرMg

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 مقاله تكامل ریز ساختار در یك آلیاژ ریختگی AlدرSiدرMg دارای 13 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله تكامل ریز ساختار در یك آلیاژ ریختگی AlدرSiدرMg  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي مقاله تكامل ریز ساختار در یك آلیاژ ریختگی AlدرSiدرMg،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن مقاله تكامل ریز ساختار در یك آلیاژ ریختگی AlدرSiدرMg :

تكامل ریز ساختار در یك آلیاژ ریختگی Al-Si-Mg
چكیده:
آزمایش برای بررسی انجام با تكنیك كوئنچینگ سریع طراحی شده است. با استفاده از میكروسكوپ نوری مناطق مذاب كوئنچ شده به سادگی از جامد احاطه كننده ان قابل تشخیص است. با گوئنچ كردن در درجه حرارت های مختلف, تكامل ریز ساختار یك آلیاژ تجاری ریختگی با پایه Al-Si (AA601) در كل فرایند انجماد آن بررسی و خصوصیات آن مشخص شده گسترش ریز ساختار با تشكیل تخلخل در همان آلیاژ مرتبط بود.

مقدمه:
تركیبات آلیاژهای ریختگی تجاری Al-Si, تطابق را بین خصوصیات اجرایی و فرایندی و نیز اضطرارات اقتصادی آن ها نشان میدهد در نتیجه, اكثر آلیاژهای تجاری حاوی مخلوطی از چندین عنصر هستند كه بصورت ناخالص یا افزونی های تعمدی وجود دارند.
زیر ساختار سیاه تاب نتیجه دسته ای واكنش هاست كه در طول انجماد رخ می‌دهد. تركیب تحلیل ریز ساختاری یا تحلیل منحنی سرد شدن غالبا می‌تواند درجه حرارت های واكنش و فازهای دخیل را تعیین كند با این وجود, ریز ساختار واقعی كه در زمان مشخصی در انجماد وجود داشته و نمی‌توان با استفاده از این روش تخمین زد.

روش پذیرفته شده مناسبی برای بررسی زیر ساختار یك قطعه ریختگی نیمه جامد, تسریع انجماد بوسیله كوئنچ كردن است فصل مشترك جامد مذاب در زمان كوئیچ را می‌توان بدین روش و با استفاده از میكروسكوپ نوری مشاهده نمود. در آلیاژهای ریختگی Al-Si, این روش برای مشخص كردن كامل خصوصیات تكامل ریز ساختاری آلیاژهای خاص و یا بیشتر برای مطالعه یك انجامد خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف از این مطالعه, تعیین خصوصیات ریز ساختار در طول انجماد یك آلیاژ ریختگی تجاری Al-Si-Mg است. توجه اصلی به چگونگی تغییر نحوه توزیع مذاب در طول انجماد و چگونگی تاثیر گذاری آن بر روی تشكیل تخلخل معطوف شده است.

روش تجربی: تركیب آلیاژ مورد استفاده در جدول 1 نشان داده شده است. این تركیب در محدوده آلیاژ استرالیایی با نام AA601 قرار می‌گیرد. عنصر استرانسیوم با وجود آنكه عمدا اضافه نشده, اما با غلظت 20 ppm در آن وجود داشت. میزانی با وزن تقریبی 40kg از این آلیاژ در بوته ای از جنس گاربید سلیكون در یك كوره مقاومتی الكتریكی ساخته شد. درجه حرارت مذاب در طول آزمایش در دمای 700c ثابت نگه داشته شد.
جدول 1: تركیب آلیاژ مورد استفاده (تعادل Al):

از فنجان های كوچكی از جنس فولاد زنگ نزن (شكل 1) برای نمونه گیری از مذاب استفاده شد. هر فنجان تا سطحی درست زیر لبه فرو برده شده و حدود 10 ثانیه بر آن اجازه داده شد تا پیش از غوطه ور شدن, با درجه حرارت مذاب به تعادل برسد سپس این فنجان ها برداشته شده و در محفظه جدا كننده ای قرار داده شوند تا سرد شدند. در زمان مطلوبی در طول انجماد, نمونه به داخل یك حمام گوئینچ آب- نمك فرو برده شد. مجموعا سیزده نمونه كوئنچ شدند سپس قبل و بعد از هر دسته از آزمایش های كوئنچ, نمونه ها تحت تحلیل (آنالیز) شیمیایی قرار گرفتند. داده های درجه حرارت- زمان از ترموكوپلی كه در مركز هر فنجان قرار داشت, جمع آوری شده و این كار با استفاده از تجهیزات آنالیز حرارتی تجاری انجام شد. سرعت سرد كردن متوسط در مذاب پیش از انجماد 106 0C/s بود. نمونه ها در جهت عمود بر محور استوانه, در زیر نوك ترموكوپل مقطع زده شده و برای آزمایش آنالیز متالوگرافی آماده شدند. نمونه ها اچ نشده و میكروگراف های نوری با استفاده از میكروسكوپ olympus Ax70 به همراه یك دوربین دیجیتال به دست آمدند. فازهای یافت شده در این مطالعه به وسیله مراجعی كه در این مقاله ذكر شده (مثل 2,3) شناسایی شده اند. با وجود آن كه مورفولوژی و خصوصیات آن نا مبهم به نظر می‌رسند. استنباط شده است كه استوكیومتری واقعی آن با آنچه كه ارائه شده, متفاوت است.

شكل 1) شكل شماتیك یك فنجان نمونه گیری با مقطع برش خورده ای كه ترموكوپل موجود در آنرا نشان می‌دهد.
نتایج: شكل 2 منحنی های سرد شدن و مشتق نمونه AA601 را نشان می‌دهد كه بدون توقف, منجمد شده است سه واكنش را می‌توان در شكل 2 تشخیص داد اولین واكنش در درجه حرارت00C 613 بصورت توقف حرارتی كوتاه در منحنی سرد شدن و قله تیزی در منحنی مشتق قابل مشاهده است واكنش دوم در درجه حرارت ‍0C 57 دارای توقف حرارتی بسیار طولانی تری بوده و تغییر آرام تری در منحنی مشتق آن قابل رویت است. واكنش سوم رانمی‌توان در منحنی سرد شدن مشاهده كرد،اما به سادگی بصورت انحراف كوچكی در منحنی مشتق دردرجه حرارت 556 درجه سانتیگراد قابل مشاهده است.

نتایج شش كوئنچ نمونه كه در شكل 2 بصورت Q1 تا Q6 نشان داده شده اند، تكامل زیر ساختار آلیاژ AA601 را بصورت كامل تشریح می‌كند.
اولین كوئیچ Q1 دردرجه حرارت 613 درجه چند ثانیه بعد از جوانه زنی اولین فاز انجام شد. دندریت های هم محور Alدر سرتاسر نمونه قابل مشاهده بوده و بوسیله مناطق بزرگی از مذاب كوئیچ شده از یكدیگر جدا شده اند كه در شكل 3 نشان داده شده است.
این مذاب كوئیچ شده شامل دندریت های آلومینیوم در مقیاس بسیار ظریف تر است كه بوسیله ساختار یوتكتیك فوق ظریفی احاطه شده اند. شكل 4 اختلاف مقیاس بین دندریت های تشكیل شده قبل از كوئیچ را نشان می‌دهد.

شكل 2) منحنی سرد شدن منحنی مشتق ومحل های كوئیچ آلیاژ601
شكل 3) نمونه كوئنچ شده در درجه حرارت 613 درجه (Q1) حاوی دندریت های هم محوری است كه بوسیه مقدار زیادی مذاب كوئنچ شده احاطه شده است.
شكل 4) میكروگراف با بزرگنمایی بیشتر كه تغییر مقیاس بازوهای دندریت را در عرض فصل مشترك جامد مذاب كوئیچ شده نشان می‌دهد ( 613 درجه Q1).
زمانی كه درجه حرارت تا 587 درجه افت پیدا می‌كند (Q2) دندریت ها به مقدار قابل توجهی ضخیم شده اند (شكل 5). با وجود آن كه دندریت های همسایه به تناوب با یكدیگر تماس پیدا می‌كنند، مقدار زیادی مذاب كوئیچ شده كماكان در امتداد قسمت اعظم مرزهای درون دانه ای وجود دارد. دندریت های ظریف Al در طول كوئنچ در این مرزها تشكیل می‌شود. مذاب كوئنچ شده باقی مانده حاوی ساختار یوتكتیك فوق ظریفی مشابه ساختار نمونه قبلی است.

نمونه بعدی Q3 فورا بعد از آغاز انجام یوتكتیك در درجه حرارت 565 درجه كوئنچ شد. شكل 6 لایه نازكی از یوتكتیك Al-Si رانشان می‌دهد كه در دیواره نمونه یافت شده است. سیلیسیوم دارای مورفولوژی اصلاح شده ای بوده و فصل مشترك جامد – مذاب یوتكتیك كاملا مسطح است. همچنین سه یا چهار منطقه تجدید شده یوتكتیك نیز وجود دارد كه در فاصله قابل ملاحظه ای دورتر از دیواره یافت می‌شود و نمونه آن در شكل 7 نشان داده شده است. جدا از جزء كوچك یوتكتیك Al-Si اكثر قسمت های ریز ساختار در درجه حرارت 565 بوسیله دندریت Al مشخص می‌شود كه بخوبی رشدكرده وتوسط مذاب كوئیچ شده ظریف احاطه شده است. مرزهای بین دندریت های همسای ( شكل 8 ) حاوی جزء بیشتری از مذاب نسبت به مناطق داخل دندریت ها است ( شكل 8).

شكل 5) دندریت ها در نمونه ای كه درجه حرارت 587 درجه كئویچ شده Q2 بسیار ضخیم تر از دندریت های یافت شده در نمونه قبلی بوده وكماكان بوسیله كسر بالایی از مذاب احاطه شده اند.
شكل 6) پیدایش لایه یوتكتیك درجداره نمونه كوئنچ شده در درجه حرارت 565 درجه ( Q3).
شكل 7) پیدایش یوتكتیك به سوی مرز نمونه Q3 با درجه حرارت كوئنچ 565 درجه.
شكل 8) مقایسه جز مذابی كه
1- بین دندریت ها

2- در داخل دندریت ها موجود است. نمونه Q3 دارای درجه حرارت كوئنچ 565 درجه است.
مذاب یوتكتیك نسبتا همدما بوده ونمونه بعدی Q4 در درجه حرارت مشابه 568 اما تقریبا یك دقیقه بعد از جوانه زنی یوتكتیك Al-Si كوئنچ شده است. ماكروگراف ( شكل 9) نشان می‌دهد كه یوتكتیك چگونه در لایه ای در اطراف دیواره حضور داشته ودر مناطق مستقل موجود در سرتاسر سطح مقطع قطعه ریختگی نیز وجود دارد. شكل 10 نمونه ای از مرزهای مذاب را نشان می‌دهد كه معمولا در داخل این مناطق یافت شده ونشان می‌دهد كه ممكن است از دانه های یوتكتیك تشكیل شده باشند.
شكل 9) ماكروگراف نمونه اچ نشده ای كه در طول انجام یوتكتیك در درجه حرارت 568 كوئنچ شده است ( Q4).
مناطق تیره رنگ حاوی یوتكتیك Al-Si است كه قبل از كوئنچ تشكیل شده اند.

نمونه بعدی (Q5) دردرجه حرارت 557 درجه كوئنچ شده است. صفحات ظریف B (Al5FeSi) مانند صفحاتی كه در شكل 11 نشان داده شده تقریبا درتمامی‌مناطق مذاب باقی مانده یافت می‌شوند. استنباط می‌شود كه تحت شرایط كنونی صفحات B بعد از مراحل بعدی انجماد یوتكتیك Al-Si در طول آن تشكیل می‌شوند.
نمونه هایی (Q6) در درجه حرارت 554 درجه سانتیگراد حدود ده ثانیه بعد از كوئنچ قبلی كوئنچ شده است. در طول این مدت مقدار قابل توجهی از فاز TT(Al8Mg3Fesi6) تشكیل شده كه بیشتر قسمت های آن ارتباط نزدیكی با صفحات B دارد مقادیر كوچك Mg2Si نیز یافت شده است كه معمولا مستقل از فازهای حاوی Fe هستند. این موارد در شكل 12 نمایش داده شده است.

شكل 10) مناطق تیره رنگ در شكل 9 ظاهرا حاوی دانه های یوتكتیك مختلفی هستند كه بوسیله مرزهای مذاب از یكدیگر جدا شده اند.
شكل 11) صفحات B (Q5) در درجه حرارت 557 درجه سانتیگراد در سرتاسر مذاب كوئنچ شده یافت می‌شوند.
شكل 12) واكنش نهایی در درجه حرارت 556 (Q6) شامل انجماد TT و Mg2si است.
شكل 13 ریز ساختاری را نشان می‌دهد كه هنگامی‌كه انجماد بوسیله كوئنچ مختلف نشود، بدست می‌آید. دندریت های ضخیم Al بوسیله یوتكتیك ظریف Al-Si از یكدیگر جدا می‌شوند. اكثر فازهای حاوی آهن و منیزیم به مناطق بین دندریتی حركت كرده و غالبا در مجاورت صفحات بسیار ضخیم سلیكون یافت می‌شوند. هیچ فازی را نمی‌توان یافت كه در نمونه های قبلی مشاهده نشده باشد.

شكل 13) ریز ساختار بدست آمده ازانجماد بدون اختلال
ضخیم كردن قابل ملاحظه بازوهای دندریت در طول انجماد اتفاق می‌افتد. اندازه گیری فواصل بازوهای ثانویه در هر یك از نمونه های كوئیچ شده انجام گرفته و نتایج آن در شكل 14 نشان داده شده است. بهترین انطباق داده ها منجر به ارتباط نشان داده شده در این شكل می‌شود.
شكل 14) فاصله بازوی دندریت به صورت تابعی از زمان انجماد tf
اختلافات فاحشی در مقابل تخلخل مشاهده شده درنمونه هایی كه در مراحل مختلفی از انجماد كوئنچ شده اند وجود دارد.
ماكروگرافهای نمونه های پولیش شده كه توزیع تخلخل ها را نشان می‌دهد، در شل 15 نمایش داده شده است. میكروگرافی كه مورفولوژی تخلخی عادی نمونه Q6 را نشان می‌دهد، در شكل 16 نمایش داده شده است.

شكل 15) ماكروگراف هایی كه توزیع تخلخل را در نمونه های كوئنچ شده نشان می‌دهد: a))- Q1، (b)- Q2، (c)- Q3، (d) -Q4، (e)- Q5، (f)- Q6، و g انجماد بدون اختلال
شكل 16) مورفولوژی عادی تخلخلی كه در طول آخرین مراحل انجماد بوجود آمده است ( 566 درجه ، Q6)
بحث و تبادل نظر: تكامل ریز ساختار الیاژ 601 را كه مورد بررسی قرار گرفته، می‌توان از نتایج فوق بصورت خلاصه بیان كرد. در درجه حرارت 613 درجه دندریت های Al اولیه در سرتاسر نمونه جوانه زنی كرده و سریعا رشد كرده و بر روی هم قرار گرفته و شبكه پیوسته ای را تشكیل می‌دهند. بازوهای ثانویه دندریت همزمان با رشد دندریت ضخمی‌می‌شوند. بعد از پیوستگی كانال های بزرگی از مذاب بین دانه ای در امتداد مرز دانه ها موجود است. انتظار می‌رود درجه سگر گارسیون پایین تر بوده و سرعت نفوذ نیز در امتداد این مرزها نسبت به فواصل بین دندریتی بالاتر باشد.

این امر منجر به بروز اختلافاتی در تركیب می‌شود كه در ساختار مذاب كوئنچ شده ظاهر می‌شود. این امر در شكل های 5-3 نشان داده شده جایی كه بسته غنی از طول كه بدون دندریت های ظرفیت Al است،‌در داخل دانه های اولیه قابل مشاهده است. در مقابل ما مناطق بین دانه ها حاوی مذاب غنی از Al و دندریت های ظریف فراوانی است كه در طول كوئنچ تشكیل شده اند. در زمان شروع واكنش یوتكتیك Q3 هر دو منطقه حاوی مذاب غنی از محلول بوده وتنها بعضی از دندریت های ظریف تر را می‌توان در امتداد مرز دانه ها مشاهده نمود ( شكل 8). در این مرحله، احتمال متوقف شدن رشد دندریت ها وجود دارد و هر چند كه این امر از شكل 14 واضح به نظر می‌رسد، این ضخیم شدن در طول انجماد ادامه پیدا می‌كند.
قابلیت نفوذ شبكه های دندریت كاملا توسط مدل های كنونی تشریح شده است. نشان داده شده است كه مرزهای جامد جزئی مانند مرزهای نشان داده شده در شكل های 5 و 8 هنگامی‌كه بزرگتر از فواصل بین بازوهای ثانویه دندریت باشند قابلیت نفوذ را افزایش می‌دهند. همچنین نشان داده شده است كه قابلیت نفوذ با ضخیم شدن بازوی دندریت افزایش پیدا می‌كند. این مدل ها برای سیلان جریان یوتكتیك در شبكه های دندریتی حاوی جامد با جز بالا ( تا حد 91/0) ایجاد شده اند.
اما از این مدل ها برای جریان در حضور یك فاز یوتكتیك جامد استفاده نمی‌شود. برای انجام اینكار لازم است خصوصیات زیر ساختار را به صورت صحیح و دقیق در طول انجماد تعیین كنیم كه این كار مستلزم انجام اعمال گوناگون است.
در آزمایش های اخیر، آلومینیوم اولیه به سرعت رشد كرده و در سرتا سر قطعه ریختگی یافت می‌شود در مقابل، یوتیك AL-Si بصورت بسیار غیر یكنواخت تری توزیع شده و نسبتا به آرامی‌رشد می‌كند. این امر از شكل q قابل استناد است كه توزیع مناطق یوتكتیك را در یك قطعه ریختگی، در نیمه راه انجماد یوتكیتك نشان می‌دهد. مكانیزم هایی كه توزیع این مناطق را كنترل می‌كنند، شناخته شده نیستند با این حال، روشن است كه اندازه و محل آن ها كانال های قابل دسترسی برای جریان یافتن مذاب را در طول باقی مانده انجماد تعیین خواهد كرد. احتمالا توزیع و رشد آن ها تحت تاثیر مقدار اندك sr كه در آن حضور دارد، قرار گرفته و به احتمال بسیار زیاد مكانیزم كه اخیرا توسط DAHLE و همكارانش ارائه شده موجب آن است بعد از كامل شدن انجماد مرزهای مناطق یوتكتیك نشان داده شده در شكل 8 قابل رویت نخواهد بود بنابراین در نمونه هایی كه كاملا منجمد شده اند، خصوصیات رشد یوتكتیك Al-Si را نمی‌توان با استفاده از میكروسكوب نوری تعیین كرد.
در مورد تركیب آلیاژی كه مورد بررسی قرار گرفته، اكثر صفحات آهن B (ALS FeSi) بعنوان بخشی از واكنش یونتیك سه تایی با Si, Al منجمد نمی‌شوند، بلكه در واكنش مستقلی در درجه حرارتی اندكی پایین تر از درجه حرارت یوتكتیك Al-Si منجمد می‌شوند كه این نظریه متوسط تیلور و همكارانش ارائه شده است. این امر از شكل 11 قابل رویت است كه در آن صفحات B در جلوی یوتكتیك Al- si یافت می‌شود كه توسط جزء بالایی از مذاب احاطه شده است. واكنش در درجه حرارت C0 556 شامل انجماد TT و Mg2si است. گفته شده است كه TTبه وسیله واكنش پرتكتیك بین مذاب و فاز تشكیل می‌گردد. با این حال، انتظار می‌رود كه این واكنش از نظر سینیتكی، مطلوب نباشد.

متحمل است كه رشد فاز به سادگی متوقف شده و TT به وسیله تیلور مستقیم از مذاب تشكیل شود. انتظار می‌رود كه مقادیر قابل ملاحظه آلومینیوم در این واكنش دخیل باشد (شكل های 11 و 12 را با یكدیگر مقایسه كنید). ظاهرا Mg2si تقریبا در درجه حرارت مشابه دمای یك واكنش مستقل متبلور می‌شود.
با وجود آن كه آزمایش های كوئینچ، ابزار قابل قبولی برای مطالعه تكامل تخلخل در نمونه های ریختگی به نظر می‌رسند، محدودیتی وجود دارد كه باید بیان شود. احتمال حذف تخلخل به وسیله كوئنچ وجود ندارد، اما تخلخل ها می‌توانند در پاسخ به تقاضای سریع به مذاب تغذیه جوانه زنی یا رشد كنند. به همین دلیل، تخلخل موجود در نمونه های كوئینچ شده فقط می‌تواند حد بالایی را برای سطح تخلخلی ایجاد كند كه در زمان كوئینچ می‌تواند بسیار پائین تر باشد.

از شكل های 15(a) – (e) روشن است كه تخلخل بسیار اندكی در طول مراحل اولیه انجماد بوجود می‌آید. این امر برای نمونه هایی كه زودتر وارد واكنش یوتكتیك شده اند (a) –(c) شگفت انگیز نیست، زیرا زیر ساختار شامل دندریت هایی است كه توسط مرز دانه های با جزء كم جامد احاطه شده و نفوذ پذیری آن بالا است. در طول انجامد یوتكتیك، (d)، قسمت جلویی رشد به آرامی‌پیشرفت گرده و به مذاب تغذیه زمان كافی می‌دهد تا از شبكه دندریتی اطراف بیرون كشیده شود كه این امر می‌تواند منجر به افزایش نفوذ پذیری به خاطر تداوم ضخیم شدن شود. صفحات B در قسمت انتهایی قسمت انجماد یوتكتیك (e) در مذاب باقی مانده تشكیل می‌شوند كسر حجمی‌كوچكی از این فاز وجود داشته وانقباض حجمی‌كلی ونیاز به مذاب تغذیه احتمالا بسیار اندك است، بنابراین، تخللخ هنوز به وجود نیامده است از آن جا كه فاز B درای مورفولوژی صفحه ای است، حضور آن احتمالا مناطق این مذاب زیادی را از یكدیگر جدا خواهد كرد بنابراین هیچ حفره انقباضی در ارتباط با باقی مانده انجماد را نمی‌توان تغذیه كرد این امر، افزایش قابل توجه تعداد تخلخل را در نمونه ای كه در طول انجماد II و Mg2 Si كوئینچ شده، توضیح می‌دهد اندازه و مورفولوژی تخلخل به وسیله فصل مشترك جامد اطراف محدود می‌شود كه این امر در شكل 16 قابل مشاهده است. میزان تخلخل هنگامی‌كه انجماد تكمیل می‌شود، بیشتر افزایش پیدا می‌كند (شكل g 15).

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد متالوگرافی و كاربرد آن

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد متالوگرافی و كاربرد آن دارای 30 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد متالوگرافی و كاربرد آن  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد متالوگرافی و كاربرد آن،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد متالوگرافی و كاربرد آن :

متالوگرافی، شاخه ای از علم متالوژی است كه شامل آماده سازی و مطالعه سطحئ یك نمونه فلزی می‌باشد. در این بررسی و مطالعه، كه با استفاده از ابزاری بنام میكروسكوپ صورت می‌گیرد، اطلاعاتی راجع به ساختار درونی قطعات فلزی بدست می‌آید.

بطور كلی، مطالعات ساختاری فلزات و آلیاژها، در زیر میكروسكوپ در دو مقیاس به شرح زیر انجام می‌گردد:
1) بررسی و مطالعه ماكروسكوپی
Macroscopic Examination
2) بررسی و مطالعه میكروسكوپی
Microscopic Examination

مطالعات ماكروسكوپی ساختار فلزات و آلیاژها
در این نوع برسی، ساختار فلزات د رزیر میكروسكوپ و با بزرگنمایی كم (تا حدود 10 برابر) مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این امر موجب می‌شود تا بر روی سطح وسیعی از نمونه مورد آزمایش یك مطالعه اجمالی انجام می‌شود و اغلب نیز اطلاعات اولیه ای راجع به كیفیت قطعه، یعنی یكپارچگی فلز و ساختار آن، انجماد و كیفیت عملیات نهایی(ریخته گری، كار مكانیكی، جوشكاری و;)بدست آید.

بدلیل پایین بودن بزرگنمایی، بررسیهای ماكروسكوپی در تحقیقات فلزات، بیشتر در مراحل ابتدایی و اولیه بكار گرفته می‌شوند و مطالعات دقیق تر و نهایی، دیگر در این مقیاس قابل بررسی نمی باشند.
مطالعه ساختارهای ماكروسكوپی، می‌تواند هم‌بطور مستقیم بر روی سطح فلز(به عنوان مثال بر روی سطح قطعات ریخته گری یا قطعات آهنگری شده) صورت می‌گیرد و هم‌بر روی مقاطع شكست و نیز بعد از انجام عملیات سطحی ویژه بر روی سطح قطعه انجام می‌شود. در زیر بطور خلاصه، به موارد كاربرد متالوگرافی در بررسی های ماكروسكوپی ساختار فلزات و آلیاژها اشاره می‌گردد:
بررسی مقاطع شكست قطعات به منظور تعیین علل شكست و نیز نوع شكست از نقطه نظر اینكه، این شكست از نوع تردBrittle Fracture بوده و یا از اینكه و یا از نوع نرم Ductile Fracture می‌باشد.
لازم به ذكر است مقطع شكست ترد، به صورت صیقلی دیده می‌شود، در حالیكه مقطع شكست نرم، بدلیل وجود ناهمواری(پستی و بلندی) تیره دیده می‌شود. شكست نرم با تغییر فرم پلاستیك همراه است.

تعیین حفره های انقباضی، حفره های گازی، شكافها و محفظه های تشكیل شده در فلز ریخته شده(شمش‌ها یا قطعات ریختگی) كه در اثر شرایط نامناسب ذوب و ریخته گری و انجماد حاصل می‌شوند.

تركهای تشكیل شده در فلز نورد یا آهنگری شده، ذر حین انجام كار مكانیكی یاعملیات حرارتی .
محفظه‌ها و مكهای گازی كه ضمن جوشكاری در محل جوش بوجود می‌ایند.

مطالعات میكروسكوپی ساختار فلزات و آلیاژها
مطالعه ساختار درونی موارد در زیر میكروسكوپ را، تحت بزرگنمایی های بالا، مطالعه میكروسكوپی و ساختار مشاهده شده در چنین حالتی، ساختار میكروسكوپی می‌نامند.
بر حسب بزرگنمایی مورد نیاز می‌توان فازهای یك ساختار، تعداد، شكل و توزیع آنها را با استفاده از میكروسكوپ های نوری و الكتریكی مورد بررسی و مزالعه قرار داد.
لازم به ذكر می‌باشد كه نمونه‌ها در این نوع بررسی ها، بایستی بعد از انجام عملیات سطحی، مورد مطالعه قرار گیرند.

برخی از كاربردهای متالوگرافی در بررسی میكروسكوپی ساختار مواد فلزی به شرح زیر می‌باشد:
تعیین و تشخیص فازهای تعادلی و غیر تعادلی
تعیین روش تولید و عملیات انجام شده بر روی قطعه
متالوگرافی كمی(تعیین اندازه دانه‌ها و آخالها، بویژه تعیین اندازه دانه های فاز زمینه و یا تعداد آخالهای موجود در یك آلیاژ)
برای تعیین اندازه دانه، ساختار میكروسكوپی در یك بزرگنمایی(x100) با مقیاس های استاندارد مقایسه می‌شود. در این اندازه گیری، تعداد دانه‌ها در واحد سطح مقطع میكروسكوپی، شمارش شده و در نهایت قطر متوسط استاندارد یك دانه یا تعداد دانه‌ها در mm31 فلز محاسبه می‌شود.
محاسبات مربوط به فاكتورهای ذكر شده جهت تعیین اندازه دانه، در جدول زیر نشان داده شده است.(جدول 3)
لازم به ذكر است كه در مقیاس های استاندارد، به هر اندازه دانه یك شماره نسبت داده می‌شود كه در حقیقت نشان دهنده مشخصات دانه بندی یك ساختار می‌باشد.
Table3: Parameters of Steel Struture with Various Grain Numbers

Grain number Average area of grain mm2 Average numbers of grains per mm2 of microseetion Average numbers of

grains per mm2 Average caicutated diameter of grain Average standard
Diameter mm
-3 1.024 1 1 1 0.875
-2 0.512 2 2.7 0.691 0.65
-1 0.256 4 8 0.5 0.444
0 0.128 8 21 0.352 0.313
1 0.064 16 64 .025 0.222
2 0.032 32 179 0.177 0.167
3 0.016 64 512 0.125 0.111
4 0.008 128 1446 0.088 0.0788
5 0.004 256 4006 0 0.0533

6 0002 512 11417 0011 00391
7 0001 1024 32768 0031 00267
8 00005 2048 92160 0022 00196
9 000025 4096 262122 0015 00133
10 0000125 8192 737280 0012 00099
11 00000462 16384 2097152 00079 0069
12 0000032 32768 5930808 00056 00049
13 0000016 65536 16777216 00039 00032
14 0000008 131072 47448061 00027 00023

وسایل و تجهیزات مورد استفاده در متالوگرافی
میكروسكوپ نوری، میكروسكوپ الكترونی
مشاهده ساختار میكروسكوپی مواد اغلب با دو وسیلهخ میكروسكوپ نوری و میكروسكوپ الكترونی صورت می‌گیرد. حوزه بزرگنمایی این دو میكروسكوپ نوری بزرگنمایی در حد بین 20تا 2000مرتبه دارد و برای مطالعه مواردی نظیر ساختاری میكروسكوپی(دانه های جسم) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در حالیكه در تحقیقات عالی كه نیاز به بزرگنمایی های بسیار بالا می‌باشد از میكروسكوپ الكترونی استفاده می‌شود. میكروسكوپ الكترونی امروزه از مدرنترین دستگاه های تحقیقاتی است كه بزرگنمایی آن حدود 30000 مرتبه است و البته هر روزه میكروسكوپ های قویتر و گرانتر ساخته شده و در اختیار مراكز تحقیقاتی جهان قرار می‌گیرد.

میكروسكوپ نوری
میكروسكوپ نوری دستگاه آشنایی است كه با طرحهای گوناگون به بازار عرضه شده است. این میكروسكوپ‌ها بر حسب یكی از دو حالت عبور نور از داخل نمونه و یا بازتاب (انعكاس) آن از سطح نمونه به دو دسته عبوری(شفاف) و انعكاسی طبقه بندی می‌شوند.

در متالوگرافی و شناخت ساختار میكروسكوپی مواد و فلزات چون بیشتر مواد كدر هستند لذا نور از آنها عبور نمی كند، در نتیجه در متالوگرافی بیشتر از میكروسكوپ انعكاسی استفاده می‌شود. شمایی از این دستگاه در شكل(25) مشاهده می‌شود.
شكل-25
اولین مرحله آماده كردن نمونه برای مشاهده زیر میكروسكوپ، ساییدن و پرداخت كردن آن تا مرحله آینه ای است، در این وضعیت تمام قسمتهای سطح نمونه، نور را به داخل عدسی منعكس می‌كنند، در نتیجه هیچگونه ساختار میكروسكوپی مشاهده نمی شود.

با عمل اچ كردن(حك كردن) مرز بین دانه‌ها مرئی می‌شوند. معمولاً برای انجام این كار، سطح پرداخت شده را در معرض تأثیر نوعی ماده شیمیایی قرار می‌دهند. تأثیر ماده شیمیایی روی نمونه، با خوردن مرز بین دانه‌ها شروع می‌شود. مرز بین دانه‌ها در اثر خورده شدن بصورت شیارهای ظاهر می‌شود. نورهای منعكس شده از شیارهایی ظاهر می‌شود. نورهای منعكس شده از شیارها تغییر مسیر داده و به عدسی چشمی نمی رسد، در نتیجه مرز یبن دانه به صورت خطوط تیره ظاهر می‌شوند.

ادامه عمل اچ كردن با خورده شدن سطح دانه‌ها همراه است. سرعت خورده شدن سطح دانه به جهت استقرار صفحات بلورین آن بستگی دارد. سرعت واكنش شیمیایی در همه جهات یكسان نیست، لذا سطح برخی از دانه‌ها سریعتر از سطح دانه های لذا سطح برخی از دانه‌ها سریعتر از دانه‌ها از سطح دانه های دیگر خورده می‌شوند. آن دانه هایی كه طوری جهت گیری شده اند كه نور منعكس شده از انها به داخل میكروسكوپ بر نمی گردد، تیره دیده می‌شود.

میكروسكوپ الكترونی
میكروسكوپ الكترونی(SEM) امروزه اغلب در مراكز تحقیقاتی معتبر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
زمینه های تحقیق بیشنر عبارتند از: زمین شناسی، متالوژی،تكنولوژی نیمه هادیها، كنترل كیفی بررسی ساختاری فلزات، شكست نگاری، خوردگی و اكسیداسیون، متالورژی پودری، لاستیكها و پلاستیكها، انجماد، شكل دادن فلزات و ; .

بزرگنمایی میكروسكوپ الكترونی بسیار بالاست و تا 300000 برابر می‌رسد و قدرت تفكیك آن نیز بسیار عالی است و قادر است تا حدود A10 (انگستروم) را تشخیص دهد. امروزه همراه با میكروسكوپ الكترونی، دستگاه آنالیز اشعه X نیز وجو دارد كه می‌تواند آنالیز كمی تركیب را نیز در یك حجم كوچك ارائه دهد.

اصول كلی دستگاه میكروسكوپ الكترونی بدین صورت است كه یك دسته پرتو الكترونی توسط ایجاد ولتاژ بسیار بالا( حدودKV50) از یك فیلمان حرارت دیده شتاب داده می‌شوند این الكترونها ا زمیان عدسی های مغناطیسی عبود كرده و بصورت متمركز شده بر روی سطح نمونه (آلیاژ) تأبیده می‌شود و موجب می‌شود كه الكترونهایی از سطح نمونه خارج گردند، این الكترونها توسط یك كلكتور جمع آوری شده و توسط آمپلی فایر تقویت شده و بر روی صفحه تلویزیونی رؤیت می‌گردد و اطلاعات دقیقی از سطح نمونه بدست می‌دهد كه می‌توان آنرا مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
دستگاه پولیش(صیقل كاری)

پس از اینكه از آلیاژ نمونه تهیه شد بایستی آنرا تراشكاری كرده و سپس سطح آنرا توسط سمباده های درشت و بعد با سمباده های بسیار نرم(به ترتیب) سمباده كاری و صیقل نمود.
صیقل كاری نهایی توسط دستگاه پولیش انجام می‌گیرد. دستگاه مزبور بسیار ساده است و بطور كلی از طریق مكانیكی یك دیسك صفحه ای كه روی آن را پارچه پرزدار یا مخمل یا پوست خز و یا پارچه های ظریف چسبانده شده است،با سرعت مناسب به حركت‌ در می‌آید و حول محور اصلی می‌چرخد .

در حین صیقل كاری نهایی از ساینده هایی نظیر اكسید آلومینیوم(كوراندم) كه به صورت پودرهای بسیار ریز متعلق در آب می‌باشند برای مواد آهنی و مسی استفاده می‌شود وبرای صیقل كاری آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم غالباً از اكسید منیزیم معلق در آب استفاده می‌شود.
این ذرات ساینده بر روی پارچه مخمل دستگاه پولیش ریخته می‌شوند و نمونه را روی آنها نگه می‌دارند تا سطح آن كاملاً صیقلی و آینه ای گردد.

عملیات آماده سازی و تهیه یك مقطع متالوگرافی
تحقیق بر روی ساختار فلزات بوسیله، یك میكروسكوپ، تنها وقتی امكان پذیر است كه پرتوهای نوری تابیده شده به سطح فلز، با شدت نسبتاً زیادی از این سطح منعكس گردد. به همین دلیل، سطح نمونه بایستی تحت عملیات سطحی خاص، آماده گردد. نمونه ای كه سطح آن جهت بررسی میكروسكوپی آماده شده است، «مقطع» نامیده می‌شود. برای تهیه یك مقطع بایستی نمونه ای از فلز مورد مطالعه، بریده شده و سطحی صاف و صیقلی تهیه گردد.

مراحل آماده سازی یك مقطع جهت بررسی و مطالعه میكروسكوپی به ترتیب زیر می‌باشد:

نمونه برداری Specimen Selection
انتخاب نمونه های متالوگرافی كه بایستی زیر میكروسكوپ آزمایش شوند، از اهمیت زیادی برخوردار است. نمونه بایستی نماینده تمامی یك قطعه باشد، به هنگام بررسی یك عیب از طریق متالوگرافی بایستی نمونه از محل آن عیب تهیه شود تا اطلاعات كاملی كاملی بدست آید.

همچنین در بعضی موارد، بخصوص در مورد قطعات نورد شده، بدلیل ناهمسو بودن خواص در جهت نورد و در جهت عمود بر آن، لازمست تا نمونه برداری در هر دوجهت صورت گیرد. قطعات و نمونه های كوچك، پس از انجام عملیات سطحی مناسب بر روی آنها، مستقیماً جهت مطالعه، زیر میكروسكوپ قرار می‌گیرند. در صورتیكه اندازه و وزن یك قطعه زیاد باشد و یا اینكه قطعه دارای شكل پیچیده ای بود و فاقد یك قسمت مسطح باشد، در اینصورت، لازمست كه نمونه ای كوچك از قطعه بریده شده و تحت عملیات سطحی قرار گیرد

.
نمونه برداری ممكنست به روشهای مختلفی انجام شود كه معمولترین آنها عبارتند از:
الف) نمونه برداری از طریق بریدن
ب) نمونه برداری از طریق شكستن
در موارد نرم، نمونه برداری را می‌توان از طریق بریدن بوسیله اره و یا سایر ابزار برنده انجام داد. در موادی كه دارای استفاده از دیسكهای كربوراندوم، الماس و غیره انجام می‌شود. نكته قابل توجه آنست كه باید در حین برش از گرم شدن حد قطعه اجتناب گردد، زیرا این امر می‌تواند به تغییر ساختار فلز منتهی گردد.
یكی دیگر از روشهای بریدن، برش توسط جرقه الكتریكی (EDA) می‌باشد كه برای نمونه برداری از قطعات سخت بكار می‌رود.

در صورتیكه فلز ترد و شكننده باشد و نمونه ای با شكل و اندازه معینی مورد نیاز نباشد، می‌توان با استفاده از چكش، تكه كوچكی از قطعه را، از طریق شكستن قطعه، تهیه كرده، سپس با انجام عملیات بعدی آنرا برای بررسی با متالوگرافی آماده نمود.

همانگونه كه اشاره شد، از عوامل مهمی كه نتایج مطالعه به آنها بستگی دارد، انتخاب محل نمونه برداری و سطح مورد مطالعه می‌باشد. این انتخاب در حقیقت به موضوع مورد مطالعه و شكل یك قطعه بستگی دارد و به همین دلیل، در اینجا تنها می‌توان توصیه های عمومی را مطرح نمود.
در فلزات و آلیاژهای ریختگی، مطالعه ریزساختارها بایستی در مقاطع(ضخامتهای) مختلف انجام شود، زیرا با تغییر مقاطع، سرعت سرد شدن نیز در هر مقطع تغییر پیدا می‌كند و در نتیجه ساختارهای متفاوتی حاپل می‌گردد.

قالبگیری(سوار كردن) نمونه‌ها Mounting
نمونه های را كه دارای ابعاد بسیار كوچكی هستند و یا اینكه، شكل نامناسبی دارند، نمی توان به آسانی در دست گرفته و عملیات آماده سازی را بر روی آنها انجام داد. به همین منظور، این نمونه‌ها را با مواد پلاستیكی مصنوعی قالبگیری می‌كنند. مواد پلاستیكی مصنوعی قالبگیری می‌كنند. مواد قالبگیری از نقطه نظر انجماد، در دو نوع گرما سخت و سرما سخت، وجود دارند.
سمباده زنی(سمباده كاری) نمونه‌ها Grinding

سمباده زنی (سمباده كاری) یكی از مراحل مهم در آماده سازی نمونه‌ها می‌باشد. زیرا ناهمواریهای ناشی از مرحله نمونه برداری، بایستی در این مرحله بر طرف گردد. لازم به ذكر است سوختگی ناشی از بریدن به سختی از بین می‌رود. در حین عمل ناشی از بریدن سمباده كاری، خراشهایی بوجود می‌آید كه بایستی

در مراحل بعدی و با استفاده از مواد ساینده ریزتر كاهش داده شوند. نكته قابل توجه آنست كه در انتهای مرحله سمباده كاری، تنها خراشهای ناشی از آخرین مرحله سمباده كاری، تنها خراشهای ناشی از آخرین مرحله سمباده كاری(سمباده كاری با ریزترین مواد ساینده) بایستی بر روی سطح وجود داشته باشد و خراشهای ناشی از آخرین مرحله سمباده های دارای مواد درشت تر، در صورتی كه در طی مراحل سمباده كاری قبلی ازبین نرفته باشند، دیگر با عملیات بعدی(صیقلی‌كردن) از بین نخواهند رفت.

بطور كلی سطحی كه قرار است آماده شود، بوسیله ساینده های درجه بندی شده بر حسب اندازه ذرات مواد ساینده، به ترتیب از ذرات درشت به ذرات ریز، تحت سایش قرار می‌گیرد. معمولاً عمل سایش از موادی با اندازه 180-60 مش آغاز شده و سپس تا 600 مش و حتی بیشتر ادامه پیدا می‌كند. عموماً سمباده های مورد استفاده از نظر اندازه ذرات مواد ساینمده به ترتیب زیر می‌باشد:
مش 600 400 320 240 120
انتخاب اولین مواد ساینده به میزان زبری سطح و عمق خراش و ناهمواری های ناشی از مرحله نمونه برداری بستگی دارد.

برای سطوحی كه با اره نواری بریده می‌شوند اولین سمباده معمولاً بین 120-60 مش انتخاب می‌شود. سطوحی كه عمل برش آنها به همراه سایش انجام می‌گیرد هموارتر بوده و خراش كمتری دارند. در این سطوح عمل سمباده كاری با سمباده های 240-120 مش آغاز می‌شود. اگر سطوحی با استفاده از اره سیمی(Wire Saw) و یا اره الماسی با سرعت كم، بریده شده باشند،

در چنین حالتی اولین سمباده ای كه می‌تواند برای نرحله سمباده كاری ناشی از حرارت و نیز افزایش عمر و دوام كاغذ سمباده بایستی عملیات سمباده كاری به روش‌تر(مرطوب) انجام گیرد. رطوبت از گیر افتادن ذرات فلز در میان ذرات مواد ساینده و در نتیجه كاهش راندمان سایش جلوگیری كرده، عمل بریدن را توسعه می‌بخشد. همچنین در سمباده كاری مرطوب، نمونه خنك می‌شود و بدین ترتیب حرارت حاصل از اصطكاك كه ممكن است باعث تغییر ساختار میكروسكوپی حقیقی شود، كاهش پیدا می‌كند.

آب معمولی ترین خنك كننده و روان ساز، برای تمام مواد، به استثنای موادی كه با آب واكنش می‌دهند، می‌باشد.
جهت سمباده زدن، نسبت به نمونه نبایستی در طول عملیات سمباده كاری ثابت نگه داشته شود. برای دستیابی به بهترین نتایج، این جهت بایستی در بین مراحل كار 45تا90 درجه تغییر نماید.
در مواردیكه ازسمبادده كاری دستی استفاده می‌شود آزمایش كننده، بایستی سطح را بدقت بازرسی كند تا مطمئن گردد خراشهای مربوط به مرحله قبلی، كاملاً از بین رفته باشند.
پرداخت كاری(صیقل كاری) نمونه‌ها Polishing

پس از انجام عملیات سمباده كاری تا 600مش، نمونه، برای ایجاد یك سطح تخت و تا حد قابل قبولی عاری از خراش و با قابلیت انعكاس بالا، صیقلی می‌گردد.

هر چند در كارهای جاری و معمول همواره لازم نیست كه سطح كاملاً بدون خراش باشد، با وجود این، تمام خراشهای موجود بایستی بسیار ریز و در عین حال خوب پخش شده باشند تا ساختار واقعی را بتوان مشاهده نمود.
عملیات پرداخت كاری دو نوع می‌باشد، یكی تحت عنوان صیقل كاری درشت و دیگری نیز به صیقل كاری نهایی موسوم است.

صیقل كاری درشت
این نوع صیقل كاری توسط مواد ساینده خمیری الماس در اندازه های 10-4 میكرون به بهترین وجهی صورت می‌گیرد، برای صیقلی كردن درشت بایستی پارچه ابریشم مصنوعی نظیر نایلون، به عنوان پوشش برای صفحه صیقلی كننده دوار بكار برود.

در خلال صیقل كاری درشت، نمونه را در جهت عقربه های ساعت خول چرخ صیقل كاری حركت می‌دهند تا از تمام سطح آن، بطور مساوی بار برداشته شود وصیقل كاری در یك جهت مشخص نشود. به غیر از الماس، مواد ساینده دیگری نیز ممكن است بكار رود، ولی به منظور دستیابی به یك سرعت براده برداری مساوی، اندازه دانه ای بسیار بزرگتری لازم است و به علاوه درجه صیقل كاری نیز نامرغوب تر است.

صیقل كاری نهایی
صیقلی كردن یا صیقل كردن نهایی با وسایل مكانیكی، مشابه همان روشی انجام می‌گیرد كه برای صیقل كاری درشت بكار می‌رود. اكسید آلومینیوم، معروفترین ماده ساینده برای صیقل كاری نهایی مواد آهنی و مسی است. اكسید منیزیم غالباً برای صیقل كاری آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم بكار می‌رود. مواد ساینده صیقلی كننده از قبیل خمیر الماس و اكسید كروم، معمولاً كمتر بكار می‌روند.

حك كردن(ظاهر سازی ساختمان- اچ كردن)Etching
نمونه های فلزی صیقلی شده، معمولاً هیچگونه مشخصات ساختاری را نشان نمی دهند. هدف از اچ كردن سطح فلز، مرئی ساختن ساختار بلورین فلز و تشخیص سازنده های مختلف می‌باشد. برای اچ كردن، نمونه تمیز و صیقلی شده را در محلول اچ كننده(معرف) مناسب(مطابق جدول 4) فرو می‌برند.

محلول های اچ كننده، از حل كردن اسیدهای آلی و غیر آلی، قلیایی‌ها یا سایر مواد كمپلكس، در حلال هایی ا زقبیل آب، گلیسیرین، یا گلیكول تشكیل می‌شوند. این مواد اثری بسیار قوی دارند و بایستی با احتیاط بكار برده شوند. چون هر محلول برای هدف خاصی ساخته شده، لذا هنگام ظاهر كردن ساختاری كه مورد نظر است، در انتخاب محلول بایستی نهایت دقت را بكار برد. مثلاً پیكرال یك اچ كننده عمومی نیست بلكه برای تشخیص فریت و كربور آهن بكار می‌رود.

با این معرف، كربور آهن بیشتر دیده می‌شود در صورتیكه نیتال جهت مصرف فوق مناسب نبوده بلكه اصولاً به عنوان یك ظاهر كننده عمومی در فولاد و جهت ظاهر شدن مرز دانه های فریت بكار می‌رود.
جدول 4- معرفهای اچ كننده(ظاهر كننده) انتخابی برای آزمایش میكروسكوپی فلزات.
فلزها اچ كننده(ظاهر كننده) تركیب ملاحظات
آهن و فولاد شماره1، نیتال 1%تا5% اسید نیتریك 95%تا99% متیل الكل فولادهای كربنی- پرلیت را تیره می‌كند، مرزهای دانه ای را ظاهر می‌كند مصرف عمومی برای فولادهای تندبر زمان:5تا60ثانیه
شماره2، پیكرال 4 گرم اسید پیكریك 100میلی گرم متیل الكل كربن و فولادهای كم آلیاژ عمل آورده شده

الكل حرارتی یا عمل آورده نشده زمان:5تا120ثانیه
شماره3 كلرید آهن(كلروفریك) و اسید هیدروكلریك 5گرم 50میلی گرم اسید هیدروكلریك 100میلی لیتر آب ساختمان فولادهای ضدرنگ و نیكل دار استینی را ظاهر می‌كند
شماره4، عمل آوردن حرارتی گرم كردن *
نمونه روی بشقاب گرم رو به بالا،400 تا 700 درجه فارنهایت پرلیت تفییر رنگ می‌دهد و سمنتیت كمتر تغییر می‌كند بویژه برای چدن بسیار مفید است. زمان:10تا60دقیقه
مس و آلیاژهای آن شماره5، هیدروكسید آمونیوم- پیروكسید هیدروژن 5قسمت NH وOH (وزن مخصوص 88/0) 5 قسمت آب، 5-2 قسمت(3%)

ظاهر كننده عمومی برای مس و آلیاژهای آن زمان:1دقیقه
شماره 6، اسیدكرومیك محلول رقیق اشباع شده( )
مس، برنج، برنز و نقره نیكلی
شماره 7 كلروفریك 5گرم كلرور فریك، 96میلی لیتر الكل اتیلیك، 2 میلی لیتر اسید كلریدریك مس، آلومینیوم، منیزیم، نیكل و آلیاژهای روی زمان: 1ثانیه تا چند دقیقه
آلومینیوم و آلیاژهای آن شماره8 اسید فلئوریدریك 5/0میلی لیتر كلرو فریك5/99 میلی آب ظاهر كننده عمومی با جاروب كردن بكار ببرید زمان:15 ثانیه
شماره 9 هیدروكسید سدیم 15 گرم سود 90میلی لیتر آب ظاهر كننده عمومی، می‌تواند برای هر دو ظاهر ساختن درشت وریز بكار رود زمان:5 ثانیه
منیزیم و آلیاژهای آن شماره10 گلیكول 75میلی لیتر گلیكول اتیلن، 24 میلی لیتر آب، 1میلی لیتر اسید نیتریك غلیظ تقریباً برای همه آلیاژهای منیزیم زمان: 3 تا 60ثانیه
نیكل و آلیاژهای آن شماره 11، 50میلی لیتر اسید نیتریك غلیظ، 50 میلی لیتر اسید گلاسیال غلیظ نیكل،مونل و سایر آلیاژهای نیكل و مس زمان:5تا20ثانیه
شماره12 50 میلی لیتر اسید نیتریك
تیزاب سلطانی اسید نیتریك غلیظ، 25 میلی لیتر اسید كلرید ریك غلیظ 20 میلی لیتر اینكول
آب
آلیاژهای قلع وسرب و روی مراجعه شود به كتابهای مربوط

معمولاً برای اچ كردن نمونه، آن را با انبری نگه داشته و از طرف سطح سیقلی شده درون ظرف كوچكی كه قسمتی از ان محلول مورد نظر پر شده، غوطه ور می‌كنند. از طرفی می‌‌توان بوسیله پارچه كتانی كه از محلول اچ اشباع شده است، نمونه را اچ كرد. پیشرفت اچ شدن را می‌توان با چشم دید ولی بایستی زمان نیز كافی باشد.

زمان اچ كردن مناسب را بایستی بطور تجربی یافت و ممكنست از چند ثانیه تا یك دقیقه با بیشتر متغیر باشد.
هرگاه نمونه ای به اندازه كافی اچ نشده باشد، بعد از تخستین غوطه وری، این فرآیند ممكن است تكرار شود. هر گاه نمونه زیاد اچ شده باشد، بایستی آنرا صیقلی نموده مجدداً اچ نمود. بلافاصله بعد از اچ كردن نمونه را بایستی با آب گرم شست تا عمل اچ شدن متوقف شود، سپس در الكل فرو برده و سرانجام در معرض وزش هوای گرم، خشك كرد. بنابراین به منظور جلوگیری از لكه آب، خشك كردن سریع، مهم است.

یكی از هدفهای اچ كردن شیمیایی، بر طرف ساختن فلز تغییر شكل یافته ای است كه ممكن است در خلال صیقلی كردن، توسعه یافته باشد.
بطور كلی اجزا ساختاری، در اثر اچ شدن ترجیحی ظاهر می‌گردند، بدین معنا كه بعضی از سطوح، مانند مرز دانه ها، خیلی بیشتر از سطوح دیگر دارای تنش بوده و در نتیجه در معرض خورده شدن بیشترتوسط ماده اچ كننده قرار می‌گیرند.

سرعت، اچ شدن نیز برای صفحات كریستالوگرافی مختلف، فرق می‌كند و درجات متغیری از نور منعكس شده با سایه حاصل از دانه‌های مختلف، ایجاد می‌كند.

متالوگرافی چدنها
چدن یكی از مهمترین مواد صنعتی میباشد. اجزا ماشین آلات، سیلندرها، چرخ دنده‌ها، رینگ پیستونها و بسیاری از قطعات دیگر، از چدن ساخته می‌شوند. خواصی كه باعث شده است نا چدن، چنین فلز باارزشی در صنعت باشد عبارتند از:
قابلیت ریخته گری بسیار خوب، خواص مكانیكی نسبتاً خوب، قابلیت ماشین كاری عالی و نداشتن حساسیت به كیفیت پرداخت سطحی.

براساس نمودار تعادلی آهن-كربن، به آلیاژ آهن و كربن دانست كه كربن موجود در آن بیش از قابلیت آستنیت در درجه حرارت اوتكتیك است. در چدن علاوه بر كربن، سیلیسیم، نیز به عنوان عنصر سوم و به اندازه(3-5/0) درصد موجود میباشد. ساختار میكروسكوپی چدن به دو عامل اصلی، یعنی تركیب شیمیایی(كربن و سیلیسیم) و سرعت سرد شدن آن بستگی دارد.

در صورتیكه تركیب شیمیایی چدن در محدوده معینی قرار داشته باشد و مذاب با سرعت آهسته ای سرد گردد، كربن در جریان انجماد به شكل آزاد(گرافیت) رسوب می‌كند. چنین چدنهایی را كه مقطع شكست آنها، تیره و خاكستری دیده می‌شود، چدن خاكستری می‌نامند.

اما اگر تركیب شیمیایی چدن از نظر میزان كربن و سیلیسیم، كمتر از مقدار این عنصر د رچدن خاكستری باشد و یا اینكه صرعت سدن شدن مئذاب چدن به اندازه كافی سریع باشد، آنگاه قسمت اعظم كربن آن به صورت تركیب (سمانتیت) رسوب می‌كند. این چدنها كه مقطع شكست آنها، سفید و روشن دیده می‌شود، چدن سفید نامیده می‌شوند.

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد آهن و فولاد

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد آهن و فولاد دارای 54 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد آهن و فولاد  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد آهن و فولاد،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد آهن و فولاد :

وضعیت جهانی مواد اولیه برای تولید آهن و فولاد
انتخاب شیوه های تولید آهن و فولاد به روش كوره قوس الكتریكی و غیره می تواند به نوع كمیت ذخایر مواد اولیه در دسترس و عیار آنها بستگی داشته باشد . همچنین انتخاب فرایندهای احیای مستقیم در كوره های تنوره دار ،‌كوره ها ی دوار،‌بسترهای سیال و غیره نیز به نوع سنگ آهن و عیار آهن در دسترس بستگی دارد،‌زیرا در روشهای احیای مستقیم سنگ آهن و نیز نوع و كیفیت مواد اولیه می تواند در كیفیت آهن اسفنجی، چدن و فولاد تولیدی و در نتیجه مصرف انرژی، مواد ،‌استهلاك كوره ها و بازده آنها در فرایند تولید آهن و فولاد تأثیر داشته باشد.

تركیب گاز خروجی نیز خود متأثر از نوع سنگ آهن و بازده گاز احیاكننده بوده و می تواند در فرایند تولید گاز در برخی از روشها در طول كاتالیزورهای مصرفی مؤثر باشد.
ماده اولیه برای ساخت و تولید گندله
برای گندله سازی سنگهای آهن خرد و آسیا شده با دانه بندی بین صفر و صد میكرون در سطح جهان به عنوان خوراك گندله عرضه می گردد. این ماده اولیه در صورت آسیاكردن تكمیلی در مدتی كوتاه برای واحدهای احیای مستقیم مانند مجتمع های فولاد اهواز و مباركه كه مجهز به تجهیزات گندله سازی هستند، باری مناسب بشمار می آیند. در برخی از فرایندهای احیای مستقیم از گندله خام و خام سخت شده نیز استفاده می شود.

ماده اولیه برای ساخت و تولید كلوخه
سنگهای آهن تجاری با دانه بندی زیر 10 میلیمتر (معمولا 6 میلیمتر) برای كاربرد در كوره بلند و واحدهای احیای مستقیم در سطح جهانی به عنوان خوراك كلوخه عرضه می گردد. این مواد برای استفاده در كوره بلند مستقیماً به بار اولیه دستگاه كلوخه سازی اضافه می شود و برای استفاده در روشهای احیای مستقیم می‌تواند بعد از آسیا شدن مجدد به مواد بار اولیه گندله نیز اضافه گردد.

در مجتمع های احیای مستقیم مجهز به واحدهای گندله سازی خوراك كلوخه برای گندله سازی نیز مناسب است بخصوص كه حمل و نقل این ماده نسبت به خوراك گندله سهلتر و تلفات نسبی آن در حمل و نقل كمتر است،‌مضافاً به اینكه تجهیزات ویژه ای برای حمل و نقل لازم ندارد.

گندله طبیعی
سنگهای آهن با ابعادی حدود 6 تا 7 میلیمتر نیز در بازارهای بین المللی عرضه می گردد . اگر دانه بندی سنگهای 15 میلیمتر باشد به عنوان گندله طبیعی عرضه می شود. این ماده پیش از مصرف سرند شده و پس از حذف نرمه آنها می تواند در كوره های احیای مستقیم مورد استفاده قرار گیرد.

به علت سطوح خاص این سنگها بویژه گوشه های تیز دانه های آن ونیز سختی پایینتر آن نسبت به گندله های پخته ، در كوره نرمه بیشتری تولید می كند. گندله های طبیعی را نیز می توان پس از خرد و آسیا كردن به بار اولیه كلوخه سازی اضافه كرد.

4ـ1ـ مرغوبیت جهانی سنگ آهن برای احیای مستقیم
همانطور كه پیش از این اشاره شد ،‌در انتخاب سنگهای آهن برای فرایندهای احیای مستقیم توجه به آنالیز شیمیایی در اولویت قرار دارد. كیفیت سنگهای آهن از نظر ناخالصی ها در طیف وسیعی قرار دارند. سنگهای آهن با عیار بالا و با تركیبات بازی در اولویت قرار دارند.

4ـ2ـ وضعیت جهانی آهن قراضه
در اغلب روشهای احیای مستقیم مانند روشهای میدركس، پوروفر، اج ـ وای ـ ال و قائم به علت ویژگی آهن اسفنجی تولیدی، ذوب آن جهت پالایش به تنهایی مقدور نیست، لذا باید یا دربار كوره بلند و یا در كنورتور و یا در حوضچه مذابی از آهن قراضه در كوره قوس و یا به بار مذاب كوره القایی اضافه شود.

با توجه به افزایش ریخته گریهای مداوم و كاهش ضایعات آنها نسبت به ریخته گریهای غیر مداوم و افزایش تولید فولاد در كوره های قوس الكتریكی و افزایش نسبی مصرف آهن قراضه در آنها، میزان قراضه برگشتی بمرور كاهش می یابد.

مضافاً به اینكه وجود ناخالصیهای غیر مجاز و تنوع قراضه ها شرایط كار با آنها را بمرور مشكلتر می سازد . كمبود آهن قراضه برای كنورتور می تواند بوسیله آهن اسفنجی جبران گردد زیرا هم تركیب آهن اسفنجی یكنواختر و هم درجه فلزی آهن بالاتر است و لذا آهن اسفنجی برای كاربرد به جای آهن قراضه ، مجاز و مطلوب می باشد.

با توجه به اینكه تولید یك تن فولاد خام در روش سنتی حدود 58/2 تن سنگ آهن ، سنگ آهك و كك لازم دارد،‌حال آنكه همین مقدار فولاد خام را با حدود یك تن قراضه با مقدار محدودی مواد آلیاژی می توان تولید كرد، ارجهیت تولید فولاد از آهن قراضه نسبت به تولید آن از مواد اولیه معدنی مشخص می شود.

میانگین مصرف آهن قراضه برای تولید 723 میلیون تن فولاد خام طی دهه 1990 میلادی بالغ بر 9/327 میلیون تن بوده است (‌ردیف 2 جدول 5ـ1) ،‌یعنی حدود 50 درصد فولاد خام تولیدی، از طریق مصارف آهن قراضه تولید شده است، لذا هرچه مواد اولیه كمتری برای تولید فولاد مورد نیاز باشد، متناسباً استخراج حمل و نقل، فرآوری مواد كمتر و در نتیجه مواد آلوده كننده كمتری به محیط زیست وارد خواهد شد.

علاوه بر صرفه جوییهای فوق،‌تأمین انرژی برای كلوخه سازی ،‌گندله سازی ،‌كك سازی و غیره را نباید از نظر دور داشت. مجموع صادرات و واردات آهن قراضه 10 كشور در دهه 1990 میلادی در جدول 6 آمده است. از داده های این جدول و مقایسه آن با ارقام جدول 1ـ5 می توان دریافت كه در دهه 1990 میلادی :
ـ مجموع صادرات و واردات آهن قراضه این كشورها ( ستون 12 ، جدول 1ـ6) ،‌از صادرات و واردات جهانی آهن قراضه (‌ردیف 3 و 1ـ5) كمتر است. اختلاف این دو صادرات و واردات آهن قراضه سایر كشورها می‌باشد.

ـ آمریكا بین كشورهای صادر كننده آهن قراضه، بیشترین سهم را دارد و پس از آن كشورهای اروپایی و بالاخره شوروی سابق عمده ترین صادر كننده در بلوك شرق بوده اند.
ـ در بین كشورهای وارد كننده آهن قراضه ،‌ایتالیا و اسپانیا عمده ترین واردكنندگان آهن قراضه بوده اند و كشورهای تركیه،‌كره جنوبی ،‌هندوستان و تایوان در مقامهای بعدی قرار دارند و میزان واردات آنها بمرور افزایش یافته است.

ـ‌با توجه به روند صعودی تولید فولاد خام در كشورهای رو به رشد (ردیفهای 1 و 2 جدول 1ـ5) و برخورداری از ریخته گریهای مداوم و تولید نسبی قراضه كمتر، كمبود آهن قراضه این كشورها آنها همه ساله افزایش یافته است به طوری كه میزان واردات آهن قراضه این گروه كشورها از 647/4 میلیون تن در سال 1981 میلادی به 372/10 میلیون تن در سال 1990 افزایش یافته است (ردیفهای 2 تا 4 جدول 1ـ5) . در این گروه كشورها در سال 1990 میلادی 254/14 میلیون تن آهن اسفنجی تولید و بجای آهن قراضه مصرف شده است.

سنگ آهن و مشخصات آن
سنگ آهن مهمترین ماده اولیه برای تولید آهن و فولاد می باشد. به طور كلی قسمت عمده سنگ آهن در روش سنتی تولید آهن و فولاد (كوره بلند / كنورتور) و فقط قسمت جزئی از آن در سایر روشها بخصوص احیای مستقیم مصرف می شود ،‌به طوری كه از كل مقدار سنگ آهن كه در جهان مورد استخراج قرار می‌گیرد، كمتر از 10 درصد آن به منظور كاربرد در روش احیای مستقیم و بیش از 90 درصد آن در كوره بلند مصرف می گردد.

مشخصات لازم برای سنگ آهن با توجه به نوع مصرف و منطقه تولید و تهیه، متفاوت می باشد. مثلاً سنگ آهنی كه بخوبی در روش سنتی قابلیت كاربرد دارد ممكن است به هیچ وجه قابل مصرف در روش های احیای مستقیم نباشد و یا مشخصات لازم برای مصرف خاك سرخ در رنگ سازی كاملاً متفاوت از مصارف متارلوژی آن است.

بدین ترتیب ملاحظه می شود كه نه تنها مشخصات لازم برای سنگ آهن در مصارف مختلف و همچنین نقاط مختلف یكسان نیست حتی در مورد هر كوره بلند و یا روش احیای مستقیم باید مشخصات سنگ آهن با نوع كوره ، ظرفیت ، ارتفاع آن و غیره مطابقت داشته باشد. در جدول 2ـ1 مواد اصلی لازم برای تولید یك تن فولاد را نشان می دهد.

جدول 2ـ1 مواد اولیه اصلی لازم هر تن فولاد
ماده اولیه مقدار به ازای هر تن فولاد ملاحظات و محل مصرف
سنگ آهن 1500 تا 2000 كیلوگرم
كك 400 تا 500 كیلوگرم در كوره بلند و روش سنتی

سنگ آهن 100تا200 كیلوگرم در كوره بلند و تولید گندله خودگداز
هوا 1900 تا 2000 كیلوگرم در كوره بلند
مواد افزودنی مانند ینتونیت 10 تا 50 كیلوگرم در گندله سازی
اكسیژن 40 تا 50 متر مكعب در فولاد سازی از چدن (كنورتور)
گاز طبیعی 100 تا 120 متر مكعب در كوره بلند

گاز طبیعی 300 تا 700 متر مكعب در احیای مسقیم بر حسب نوع روش
انرژی الكتریكی 500 تا 600 كیلووات در فولادسازی از آهن اسفنجی
در كوره قوس الكتریكی
انرژی 5/1 تا 3 میلیون كیلووات تولید گندله و پخت آن
انرژی 3/0 تا 5/0 میلیون كیلو كالری پخت كلوخه
آب 70 تا 80 مترمكعب

نسوز 30 تا 50 كیلوگرم بر حسب نوع روش

مشخصات هریك از مواد اولیه جدول 2ـ1 به نوع روش و عوامل بستگی دارد كه در این بخش فقط مشخصات مربوط به سنگ آهن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
كاربرد سنگ آهن برای تولید آهن و فولاد به طور معمول به یكی از اشكال زیر صورت می گیرد:
سنگ آهن دانه بندی شده
سنگ آهن دانه بندی شده امروزه كمتر مورد مصرف می باشد. علت این امر را در خاصیت احیاپذیری كم آن، می توان توجیه كرد. در هر حال برای مصرف سنگ آهن به صورت مستقیم در تهیه آهن باید ابعاد آن كاملاً مشخص باشد.

سنگ آهن بصورت كلوخه
كلوخه متداولترین روش كاربرد سنگ آهن می باشد. همه ساله حدود 700 میلیون تن كلوخه تولید و در صنایع تولید آهن و فولاد مصرف می شود.
سنگ آهن به صورت گندله
تولید گندله در حال حاضر حدود 300 میلیون تن در سال می باشد كه بیش از 80 درصد آن در كوره بلند و بقیه در احیای مستقیم مصرف می شود. بدیهی است مشخصات گندله برای مصرف در هریك از روشها متفاوت می باشد.

طرز تشكیل سنگهای معندی آهن در طبیعت
به طور كلی می توان گفت كه چگونگی تشكیل سنگهای معدنی آهن و خواص كانی های متشكله آن از نظر فیزیكی و شیمیایی (‌پرعیار كردن ،‌كلوخه كردن و غیره) بستگی به تشكیل و تغییرات آنها در دورانهای زمین شناسی دارد. لذا چگونگی تشكیل سنگ آهن در طبیعت بسیار مهم می باشد. تشكیل كانسارهای آهن به صورتهای مختلف انجام گرفته و از نظر زمین شناسی به چهاردسته تقسیم شده اند كه عبارتند از :

ـ كانسارهای رسوبی
ـ كانسارهای آتشفشانی یا هیدروترمال،
ـ كانسارهایی كه از پرعیار شدن آهن محتوای آنها ناشی از حلالیت و خروج ناخالصی های موجود در سنگ بوجود آمده اند.

ـ كانسارهایی كه منشاء سولفوری داشته و در اثر تغییرات فیزیكی و شیمیایی آنها، تبدیل به كانسارهای آهنی شده اند . كه به طور مختصر به شرح هریك از آنها پرداخته .
الف ـ كانسارهای رسوبی
این كانسارها منشاء رسوبی دارند و معمولا به صورت لایه ای هستند. عیار آهن آنها بستگی به رسوب هم زمان كانی آهن دار با سایر ناخالصی ها دارد و معمولا همراه با كانی های رسی و سیلیسی می باشد. مشخصه عمومی سنگهای رسوبی ، تراكم و سختی نسبتا زیاد آنهاست.

مهمترین این كانسارها عبارتند از :
1ـ تاكونیت و نیمه تاكونیت

لغت تاكونیت به سنگهای آهنی اطلاق می شود كه كاملا متراكم و معمولا بسیار سخت می باشند. اكثرا سنگ به همان شكل اولیه باقیمانده و اثر عوامل طبیعی در تخریب و هوازدگی آنها ناچیز می باشند. نیمه تاكونیت ها سنگهایی هستند كه كم و بیش مورد عمل هوازدگی قرار گرفته اند.
به طور كلی تاكونیت های دارای قابلیت پرعیار شدن بالا می باشند. كانی آهن دار در این سنگها می تواند مختلف و شامل كانی های اكسیدی، اكسیدهای آبدار،‌سیدریت و غیره باشد و معمولا بر حسب نوع كانی اصلی آن دسته بندی می شوند، مانند تاكونیت های مگنتیتی ،‌تاكونیت سیدریتی ،‌تاكونیت گوتیتی و غیره.

كانسارهای تاكونیت در كشورهایی مانند ونزوئلا ـ آمریكای شمالی ( معادن آهن مزابی در ایالت مینسوتا) دیده می شود.
2ـ ژاسپیلت ها
این سنگها كه از رسوب هم زمان اكسید آهن و كانی ژاسپر (‌كانی های سیلیسی) تشكیل شده اند معمولابه صورت لایه های منظم كانی ژاسپر و اكسید آهن در طبیعیت یافت می شود. این سنگها مانند تاكونیت ها می‌باشند، با این تفاوت كه حاوی سیلیس بیشتر بوده و نوع كانی آهن دار آن معمولا هماتیت است.
3ـ ایتابریت ها

در این سنگها كانی آهن دار اغلب هماتیت بوده و گاهی نیز سیدریت در آنها دیده می شود. معمولاً این كانسارها فاقد كانی های رسی می باشد. مشخصه اصلی این سنگها توزیع بسیار دانه ریز سیلیس در آنها می‌باشد این كانسارها در برزیل به وفور یافت می شود و قسمت عمده معادن سنگ آهن برزیل در ایالت Minas – gerais از این نوع بوده كه اغلب به صورت شیست می باشند.
4ـ لاتریت ها

لاتریت ها نیز معمولا متراكم و سخت بوده و كانی آهن دار در این سنگها معمولاً اكسیدهای آهنی آب دار مانند لیمونیت می باشد. این سنگها معمولا همراه با سایر كانی های منگنز دار، كرم و نیكل دار مانند معادن سنگ آهن ونزوئلا ،‌فیلیپین ، و غیره دیده می شوند.
5ـ اوولیتیك
در این كانسارها به طور كلی كانی آهن دار ،‌لیمونیت بوده و قسمت عمده معادن سنگ آهن لرن (فرانسه) از این نوع می باشد.
6ـ معادن سیدریتی
در این كانسارها كانی آهن دار به طور عمده از سیدریت تشكیل شده و معادن آهن پنسیلوانیا در آمریكا از این نوع است.
7ـ معادن شنی
در این نوع كانسارها سنگ آهن خرد شده و به صورت دانه های نسبتاً ریز در آمده اند و اكثر معادن كانادا، زلاندنو و هندوستان از این نوع می باشند.

ب ) كانسارهای آتشفشانی یا هیدروترمال
این كانسارها اكثراً حاوی كانی های سایر عناصر مانند تیتان می باشند. اگر منشاء آتشفشانی داشته باشند به صورت عدسی یا توده های بزرگ در طبیعت یافت شده و اگر منشاء آنها هیدروترمال باشد معمولا به صورت رگه ای دیده می شوند. كانی آهن دار معمولا منگنیت می باشد كه گاهی در سطح اكسید شده و قسمتی از مگنتیت به هماتیت تبدیل شده است. این نوع كانسارها را می توان در ایالت میسوری آمریكا ،‌آلاسكا ،‌كانادا و سوئد مشاهده نمود.

ج)كانسارهای پر عیار شده در اثر حلالیت ناخالصی ها و خروجی آنها از سنگ
این نوع كانسارها می توانند منشاء رسوبی یا آتشفشانی داشته باشند. قسمتی از ناخالصی های آنها در دورانهای زمین شناسی توسط آبهای سطحی بتدریج حل شده و از سنگ خارج شده اند و بدین ترتیب عیار آهن بتدریج افزایش یافته و كانسارهای بزرگ آهن نسبتاً‌غنی را تشكیل داده اند. از این نوع كانسارها در برزیل، استرالیا ،‌بیهار هندیوتان و كانادا (لابرادور) دیده می شود.
د) كانسار با منشاء سولفور

در این كانسارها كانی اصلی و اولیه به صورت سولفور بوده و در شرایط اكسید كننده این سولفورها كه بطور عمده از پیریت و پیروتیت تشكیل می شده اند تجزیه و اكسید شده اند. مشخصه اصلی این نوع معادن وجود گوگرد باقیمانده در آنها می باشد. از این نوع كانسار در كشورهای اروپایی مانند اسپانیا و معادن آنتاریو كانادا یافت می شود.

ه ) كانسارهای كنگلومرا
این كانسارها به صورت كنگلومرا بوده و دانه های اكسید آهن كه بیشتر هماتیت است توسط سیمان لیمونیتی به یكدیگر اتصال می یابند. قسمتی از معادن برزیل از این نوع می باشد.
كانی شناسی سنگهای آهن

كانی شناسی در كاربرد سنگهای معدن آهن اهمیت فراوانی دارد. بسیاری از كانی ها كه ممكن است عیار بالایی نیز از آهن داشته باشند به علت نوع تركیب كانی به عنوان ماده اولیه آهن و فولاد قابل مصرف نیستند. مثلا فایالیتFeO)2 (SiO2. با وجود آنكه از آهن نسبتا غنی می باشد (عیار آهن حدود 55 درصد) ولی به علت تركیب سیلیكاته آن كه عملاً در روشهای تولید آهن و فولاد غیر قابل احیا می باشد، در متالورژی آهن قابل كاربرد نیست. در بین انواع كانی های آهن دار تعداد محدودی از آنها از نظر متالورژی آهن مهم و قابل مصرف می باشند.

مهمترین آنها كانی های اكسیدی و سیدریت است. در بین كانی ها اكسیدی بعضی از آنها به علت خاصیت احیاپذیری كم (مگنتیت) به صورت مستقیم كاربرد ندارند و باید مورد عملیات كلوخه سازی یا گندله سازی قرار گیرند تا شكل كانی شناسی آن در جریان این عملیات تغییر یابد و سپس بكار برده شوند. سرانجام در بعضی از كانی ها وجود عناصری كه می توانند نقش مهمی در آلودگی محیط زیست داشته باشند، مانند كانی ها ارسنیك دار مانع از كاربرد آنها می باشد.
در جدول 2ـ2 كانی های مهم آهن دار و بعضی از مشخصات آنها نشان داده شده است.

ارزشیابی سنگ معدن آ‌هن
عوامل بسیاری در ارزشیابی سنگ معدن مؤثر می باشند كه به طور خلاصه عبارتند از :‌
1ـ رطوبت و آب تبلور
مقدار رطوبت سنگ معدن بین 0 تا 20 درصد تغییر می كند،‌آب موجود در سنگهای معدن ممكن است رطوبت یا آب تبلور باشد. در بعضی از كانی های لیمونیتی مقدار آب تبلور می تواند به 15 الی 16 درصد نیز برسد. هرقدر آب موجود در سنگ معدن بیشتر باشد ارزش آنرا بیشتر كاهش می دهد. وجود آب در سنگ معدن باعث گران شدن حمل و نقل و همچنین افزایش مصرف انرژی برای بی آب كردن آن می گردد.

بخصوص در مورد آب تبلور باید در نظر داشت كه حذف آن در درجه حرارت بالاتری نسبت به رطوبت انجام گرفته و هزینه انرژی مصرفی برای حذف آن بالاتر خواهد بود.

2ـ عیار آهن
عیار سنگ آهن عامل اصلی در ارزش آن می باشد. معمولا عیار پایه ای برای سنگ آهن در نظر گرفته می شود و سنگهای پرعیار مشمول اضافه قیمت تصاعدی شده و سنگ با عیار كمتر مشمول جریمه می شود . عیار پایه برای سنگهای مصرفی در كوره بلند 5/51 درصد و در مورد كنستانتره های احیای مستقیم حدود 67 درصد است.
3ـ اندیس بازی

اندیس بازی سنگ یعنی در حقیقت نسبت نیر در ارزشیابی سنگ معدن موثر بوده و با افزایش عددی این نسبت ارزش سنگ نیز بالا خواهد بود. همچنین نسبت نیز در ارزشیابی موثر بوده و با افزایش آن ، قیمت سنگ نیز بالا می رود.

4ـ ناخالصی ها
ناخالصی ها موجود در سنگ معدن روی ارزشیابی آن اثر عمده دارند. در بین این ناخالصی ها عنصر فسفر بسیار مهم می باشد و با افزایش مقدار فسفر در سنگ معدن ارزش سنگ كاهش می یابد. همچنین وجود سایر ناخالصی های نامطلوب باعث كاهش قیمت سنگ معدن می گردد. سرانجام وجود ناخالصی های مطلوب مانند كانی های منگنز دار و یا افزایش اندیس بازی سنگ معدن باعث افزایش قیمت می شود.

5ـ ابعاد
ابعاد سنگ معدن خود عامل مؤثری در ارزشیابی آن می باشد. با كاهش ابعاد سنگ بر ارزش آن افزوده می شود. كاهش ابعاد سنگ معدن باعث صرفه جویی در هزینه خردایش بعدی آن شده و همچنین به علت آنكه وزن مخصوص ظاهری سنگ را افزایش می دهد،‌لذا سنگ حجم كمتری را اشغال كرده و هزینه حمل و نقل آن كاهش می یابد.

خرد بودن ابعاد سنگ محدود بوده و چنانچه از حدی كمتر باشد به علت مشكلات مربوط به حمل و نقل مواد بسیار دانه ریز ، از ارزش سنگ كاسته می گردد. ذرات بسیار دانه ریز بخصوص در حجم های كوچك هزینه حمل و نقل بالایی دارند، در صورتی كه در حجم های بزرگ می توان آنها را توسط لوله جابجا كرد و هزینه حمل و نقل را بسیار كاهش داد.

به طور كلی از نظر ابعاد، سنگهای اهن به چند دسته تقسیم می شوند كه عبارتند از :
ـ سنگ درشت كه معمولا متوسط ابعاد آن از 50 میلیمتر بزرگتر است.
ـ سنگ متوسط كه دارای ابعادی بین 1 تا 50 میلیمتر می باشد.
ـ سنگ خرد كه ابعاد آن 1 تا 10 میلیمتر می باشد.
ـ سنگ دانه ریز با ابعاد 1/0 تا 1 میلیمتر .

ـ نرمه یا پودر كه معمولاً ابعاد آن كمتر از 74 میكرون (200 مش ) است.
ارزش سنگ معدن از سنگ درشت تا سنگ دانه ریز افزایش یافته و در مورد نرمه مسائل بسیاری از قبیل حجم، چگونگی حمل و نقل و غیره روی ارزش آن اثر می گذارند.

چگونگی حمل و نقل نیز خود در ارزش سنگ معدن در محل معدن اثر می گذارد. با توجه به اینكه حمل و نقل دریایی 5 الی 10 بار ارزانتر از حمل توسط كامیون و راه آهن می باشد و حمل توسط كشتی های بزرگ با ظرفیت های بالا (بالغ بر صد هزار تن) حداقل 30 تا 40 درصد ارزانتر از حمل با كشتی های كوچك است، لذا معادن سنگ آهن كه در نزدیكی دریاها بخصوص دریاهای عمیق قرار گرفته اند از ارزش بالاتری برخوردارند

. حمل نرمه سنگهای معدنی توسط لوله نیز راه حل جالبی برای جابجایی مواد بسیار ریز می باشد ولی دامنه كاربرد آن به نواحی گرمسیر( نقاطی كه امكان یخ زدن وجود ندارد ) و مسطح ( غیر كوهستان) محدود می شود. همچنین خاصیت فرسایشی ذرات، شكل آنها (گرد و یا گوشه دار بودن ) و غیره اثر روی انتقال آنها توسط لوله به منظور حمل و نقل دراد.

6ـ قابلیت پر عیار شدن
بیشتر سنگهای آهن امروزه عملا مورد عملیات كانه آرایی به منظور پر عیار شدن ویا حذف ناخالصی های نامطلوب آن قرار می گیرند. لذا قابلیت پرعیار شدن و هزینه آن در ارزشیابی سنگ معدن مؤثر خواهد بود . به طور كلی روشهای فیزیكی و مغناطیسی ارزانتر از روش فلوتاسیون می باشند،‌لذا كانی های آهن دار كه خاصیت مغناطیسی باشند با هزینه كمتری قابل پرعیار شدن هستند. سرانجام توزیع ناخالصی ها در سنگ معدن نیز در هزینه پرعیار كردن اثر می گذارد.

هر قدر توزیع ناخالصی ها دانه درشت تر باشد امكان عمل پرعیار كردن در ابعاد درشت تری وجود داشته و هزینه آن كمتر خواهد بود. در هر حال قابلیت پرعیار شدن سنگ و هزینه آن از عوامل مهم در ارزشیابی سنگ آهن می باشد.

7ـ قابلیت خردایش
خردایش سنگ یكی از گرانترین عملیات كانه آرایی می باشد. عملا بیش از 50 درصد هزینه و 70 درصد انرژی مصرفی در هر كارگاه كانه ‌آرایی صرف خردایش می گردد. لذا قابلیت خردایش سنگ آهن روی ارزشیبای آن اثر بسیار مهم دارد.

در خردایش سختی سنگ یكی از عوامل اصلی بوده و هرقدر سختی سنگ بیشتر باشد هزینه خردایش آن بالاتر خواهد بود. بسیاری از سنگهای معدنی به آسانی تا ابعاد كوچك ( حدود 1 میلیمتر) خرد می شوند ولی خردایش نرم آنها مواجه با اشكال و هزینه و مصرف انرژی زیاد می باشد. قابلیت خردایش سنگ را می‌توان به دو قسمت تقسیم كرد كه عبارتند از :

الف ـ قابلیت خردایش درشت
قابلیت خردایش درشت كه مربوط به خردكردن سنگ تا ابعاد حدود 1 میلیمتر می باشد. در این قابلیت وجود درز، ترك ،‌شكاف ، تراكم ، تخلخل صفحات كلیواژ، رگه های ناخالصی و سرانجام سختی از عوامل مهم هستند.

ب ـ قابلیت خردایش نرم
قابلیت خردایش نرم مربوط به خردایش سنگ از ابعاد حدود 1 میلیمتر به ابعاد مورد نظر می باشد. معمولا خردایش نرم برای تولید گندله بكار گرفته می شود و حد خردایش نرم در حدود 44 میكرون قرار د ارد. در این خردایش سختی سنگ و شكل بلوری و خواص فیزیكی آن از عوامل اصلی می باشند. لذا بسته به نوع عملیاتی كه باید روی سنگ معدن انجام شود و نوع مصرف سنگ آهن قابلیت خردیاش درشت و یا نرم در ارزشیابی سنگ موثر خواهد بود.

8ـ شكل و چگونگی عملیات انجام شده بر روی سنگ معدن
عملیات قبلی انجام شده بر روی سنگ معدن یكی دیگر از عوامل ارزشیابی سنگ آهن می باشد. سنگ آهن به صورتهای مختلفی در صنعت وجود دارد كه عبارتند از :‌
ـ سنگ آهن به صورت مستقیم
سنگ معدنی آهن دار به صورت مستقیم سنگی است كه از معدن استخراج و پس از خردایش تا میزان معینی مستقیما به بازار عرضه می گردد.

ـ‌كنستانتره آهن
كنستانتره های آهن سنگهای معدنی هستند كه پس از استخراج و خردایش مورد نظر عملیات كانه آرایی قرار می گیرند و معمولا دارای عیار آهن بالا بوده و فاقد ناخالصی ها نامطلوب می باشند.

ـ‌كلوخه
برای تولید كلوخه سنگ آهن پس از خردایش مورد عمل كلوخه سازی قرار می گیرد. معمولا به علت آنكه كلوخه قابلیت حمل و نقل زیاد را ندارد و در جریان حمل و نقل های طولانی خرد می شود این شكل سنگ آهن در بازار وجود نداشته و عمل كلوخه سازی در خود كارخانه ذوب آهن انجام می گیرد.

ـ‌گندله
گندله یكی از متداول ترین شكل سنگ آهن موجود در بازار می باشد. در گندله سنگ آهن پس از خردایش و عملیات كانه آرایی به صورت گندله در آمده و به بازار عرضه می گردد. تولید آهن كه در میان فلزات بیشترین مصرف را دارد ، 95% ذخیره فلزی تولید شده در تمام دنیا را به خود اختصاص می دهد و بنیان تمدن امروزی را تشكیل می دهد. دلیل این موضوع نیز فراوانی ، سهولت ، قیمت كم و استحكام زیاد آن است.

آهن در ساخت انواع ماشین های سبك و سنگین ، كشتی ها ،‌راه آهن ، پل ها ، سدها ،‌ساختمان سازی ،‌تهیه اداوات جنگی، لوازم خانگی و ساخت كارخانه ها به مصرف می رسد. 99% از كل مصارف سنگ آهن مربوط به صنایع تولید فولاد و چدن می شود.
مصارف دیگر سنگ آهن كه بسیار ناچیزند عبارتند از : مصرف سنگ آهن در بتن ، استفاده در تولید سیمان ، استفاده در گل حفاری ، استفاده به عنوان واسطه سنگین در شستشوی زغال سنگ و استفاده به عنوان رنگدانه.

در كارخانه های ذوب آهن ، كانسنگ آهن یا كك و سنگ آهك مخلوط شده و سپس ذوب می گردد. سنگ آهك دمای ذوب كانسنگ آهن را كاهش داده و كك با اكسیژن كانسنگ تشكیل گاز كربنیك را می دهد. آهن ذوب شده كه حاوی 3 تا 4% كربن است برای مصارف گوناگون استفاده می شود.
99% از كل مصرف كربن و مقادیر متغیری آلودگی های سولفور ،‌سیلیس و فسفات است كه این آلودگی ها اثر منفی در خواص چدن ایجاد می كند . گاهی چدن حاوی 2 تا 5/3% كربن ومقادیر كمی منگنز است. چدن نقطه ذوب 1470-1420 K دارد كه پائین تر از اجزاء‌اصلی سازنده آن است و زمانی كه آهن و كربن به اتفاق گرم می شوند،‌محصول اولیه ذوب می شود. چدن ها بی نهایت مستحكم ، سخت و شكننده هستند. چدن نرم ( كارشده) چدنی گرم و سفید است كه تمایل به شكنندگی دارد.

فولاد كربنی حاوی 5/0 تا 5/1 % كربن است و محصولی سخت و چكش خوار است اما مانند چدن دیرگداز (نسوز) نیست. فولاد آلیاژهای حاوی مقادیر متغیری كربن است و به خوبی فلزاتی چون كرومیم ،‌وانادیوم ،‌مولیبدن،‌نیكل ،‌تنگستن و . . . می باشد.

آهن كربن دار به كوره تهیه فولاد منتقل می شود تا كربن و دیگر ناخالصی های آن حذف شده و در ضمن عناصر بخصوصی به آن اضافه گردد تا خواص ویژه ای در آن ایجاد شود. عناصری كه در تهیه انواع فولاد استفاده می شوند عبارتند از :‌كروم ،‌منگنز ،‌كبالت، وانادیوم، نیكل ، تنگستن ، مولیبدن، مس ، سرب ،‌نیوبیوم و سیلیس.

نوع فولاد خصوصیت مهم
كروم دار ضد زنگ ، مقاوم در برابر حرارت بالا
منگنز دار مقاوم، مقاومت سایشی بسیار خوب ، سخت
وانادیم دار مقاوم ، هادی خوب ،‌خاصیت ارتجاعی خوب
نیكل دار ضد زنگ، سخت و مقاوم

مولیبدن دار مقاوم ، هادی ،‌مقاوم در برابر شوك و ضربه
تنگستن دار سخت بالاو مقاوم در برابر حرارت بالا
كبالت دار دارای خاصیت مغناطیسی دائم، مقاوم در برابر حرارت بالا
مس دار ضد زنگ و قابل استفاده در قطعات ماشین
نیوبیوم دار مقاوم در برابر حرارت بالا
سیلیس دار ضد زنگ،‌مقاوم در برابر حرارت و سایش
جدول 6 ـ خصوصیات مهم انواع فولاد
اكسیدهای فریك در تولید ذخیره مغناطیسی در كامپیوترها استفاده می شود. آنها اغلب با مواد مركب دیگر مخلوط می شوند و خواص مغناطیسی آنها در محلول باقی می ماند.

موارد كاربرد اكسید آهن طبیعی:
رنگ سازی، جوهر چاپ،‌مداد شمعی پلاستیك، لاستیك، كاغذ ،‌بتون و مواد ساختمانی ،‌ساروج، آجر و كاشی ،‌جلای سرامیك،‌غذای دام، داروسازی، لوازم آرایشی ،‌تهیه شیشه های رنگی ، رنگین كردن مواد ساختمانی ،‌ضد زنگ ، كاتالیزور.

موارد كاربرد اكسید آهن مصنوعی :
رنگ ،‌لاستیك‌، پلاستیك، لوازم آرایشی ، داروسازی ،‌رنگ چوب
موارد كاربرد منیتیت:
آهنرباهای سرامیكی صلب و انعطاف پذیر، بهبود دهنده های اصطكاك در دمای بالا مانند لنت ترمز، جوهر چاپ مغناطیسی، خمیر شیشه و چینی و مواد مغذی ریز برای خاك ،‌الكترونیك ( موتورهای DC ،‌تجهیزات مورد استفاده در بستن درب مانند درب یخچال، تصویر سازی تشدید مغناطیسی ، ضبط با سرعت پایین و كیفیت بالا (hi-fi) .

كلیات مربوط به تولید آهن و
مواد اولیه مورد نیاز آنها
صنایع تولید آهن و فولاد در نیم قرن اخیر تحولات چشمگیری را پشت سر گذاشته است. از طرفی صدها روش احیای مستقیم سنگهای آهن بر اساس استفاده از گاز طبیعی به جای استفاده از كك متالورژی مورد بهره بردای قرار گرفته اند و از طرف دیگر روشهایی بر اساس مصرف زغالهای غیر كك شو برای احیاء‌ذوب ،‌و روشهای نوین احیاء ذوب و پالایش مستقیم حتی تا مرحله فولاد سازی بكار گرفته شده اند كه اساسا با دیگ روشها فرق دارند.

در عین حال روش سنتی با قدمت 500 ساله تولید آهن خام در كوره بلند و تولید فولاد در انواع كنورتورها و نیز پالایش فولاد خام در كوره های پاتیلی ، سیر تكاملی خود را هنوز حفظ كرده اند به طوریكه هم اكنون :‌
ـ تلاشهایی برای كاربرد مستقیم زغال ،‌مازوت و گاز طبیعی جهت كاهش مصرف كك در كوره بلند،
ـ افزایش ظرفیت آهن خام ،‌

ـ كاهش آلودگی محیط زیست از طریق حذف فرایندهای كك سازی و كلوخه سازی ،‌
ـ كامپیوتری كردن روند تولید و غیره
صورت گرفته است و هنوز نیز اولویت تولید آهن به روش سنتی ادامه دارد، به طوری كه نسبت تولید آهن خام به دیگر روشها نسبت به آهن خام تولیدی در كوره بلند از پنج درصد تجاوز نمی كند. تحقیقات زیادی برای ابداع و توسعه روشهای متعددی برای استفاده از زغالهای غیر كك شو به طور مستقیم در آلمان ، ژاپن ،‌آمریكا ،‌استرالیا و كانادا با اهداف ذیل در حال تكوین می باشد:
ـ‌كاهش مصرف زغالهای كك شو به علت كمبود عرضه و در نتیجه گرانی آنها ،

ـ كاربرد زغال های غیر كك شو به علت وفور جهانی آنها ،
ـ حذف واحدهای كك سازی به علت آلوده كردن محیط و نیاز به سرمایه گذاری بالا ،‌
ـ حدف واحدهای گندله سازی به علت آلوده كردن محیط و نیاز به سرمایه گذاری بالا ،‌
ـ افزایش سرعت ،
ـ‌حذف معایب روشهای احیای مستقیم با گاز طبیعی به علت گرانی كاتالیزور و نیز لوله های راكتور تولید گاز احیا كننده ، كاهش مصرفی انرژی الكتریكی ،‌فرایند و جلو گیری از اكسایش مجدد آهن اسفنجی ،
ـ احداس واحدهای اقتصادی كوچكتر به جای كوره بلند / كنورتور با ظرفیت بالا
ـ كاهش هزینه های جاری .

در این فصل روش سنتی تولید آهن خام در كوره بلند و تولید فولاد در كنورتور و نیز روشهای مختلف احیای مستقیم برای تولید آهن اسفنجی و فولاد در كوره های قوس الكتریكی بویژه روشهای تجاری احیای مستقیم به اختصار مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته است. همچنین مواد اولیه مورد نیاز این روشها نیز به اختصار بررسی شده است.

1ـ تولید آهن و فولاد به روش سنتی كوره بلند / كنورتور
نظر به اینكه كمیت و كیفیت مواد اولیه برای تولید آهن خام و فولاد به روش تولید بستگی دراد، لذا در این بخش به اختصار شیوه تولید آهن و فولاد به روشهای مهم بویژه روشهایی كه در ایران كاربرد دارند از جمله روش سنتی كوره بلند / كنورتور، تولید آهن اسفنجی به روشهای احیای مستقیم میدركس، اچ ـ ال ،‌پوروفر، قائم و نیز نمونه ای از روشهای احیای مستقیم كه موفقیتهایی برای آینده آنها پیش بینی شده است مانند كوركس به اختصار تشریح می شود.

برای تولید آهن و فولاد به روش سنتی كوره بلند / كنورتور ،‌واحدهای آماده سازی مواد اولیه و مواد واسطه تولیدی ،‌لازم می باشد. كه به برخی از آنها اشاره می شود :
ـ سلول كك سازی برای تولید كك متالورژی از انواع زغال سنگها به منظور بهبود بخشیدن به ویژگی انواع مواد اولیه مصرفی و حذف مواد نامطلوب زغال سنگ از طریق فرآوری آنها ؛
ـ تجهیزات واحد كلوخه سازی و گندله سازی به منظور یكنواخت نمودن خواص فیزیكی ـ‌شیمیایی و مكانیكی انواع سنگهای آهن و بهبود كیفیت مواد اولیه ؛
ـ‌كوره بلند برای تولید آهن خام (چدن ) ،‌از كلوخه (آگلومره )‌و یا گندله (پلت ) و یا سنگ آهن از طریق احیا و ذوب ؛
ـ كنورتور به منظور تبدیل آهن خام (چدن ) تولیدی در كوره بلند به فولاد ؛
ـ‌كوره پاتیلی به منظور پالایش فولاد خام تولیدی در كنورتور.

سنگهای آهن از نقطه نظر ساختار و نیز تركیب شیمیایی متفاوت و متنوع هستند. نظر به اینكه كوره های تولید آهن و فولاد با تركیب ثابت مواد اولیه ، حداكثر بازده را می توانند داشته باشند،‌لذا ضروری است كه انواع مختلف سنگهای آهن در دسترس و نیز مواد جنبی با خواص فیزیكی ـ شیمیایی و مكانیكی ثابت تولید گردد. این عمل از طریق كلوخه سازی و گندله سازی میسر می گردد كه در فصلهای ششم و هفتم به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. روش سنتی كوره بلند / كنورتور به انضمام كلوخه سازی و گندله سازی در شكل 1ـ1 و طرح تجهیزات مورد نیاز این فرایند در شكل 1ـ2 نشان داده شده است.

برای تنظیم تركیب بار كلوخه و گندله بر حسب ضرورت علاوه بر مصرف انواع سنگهای آهن ،‌عبار كوره بلند و كنورتور ،‌آهك ، دولومیت ،‌منیزیت ، بنتونیت ،‌فلورین،‌زغال سنگ و . . . . نیز به كار برده می شود كه آن مواد نیز در فصلهای مربوط كتاب مورد بررسی قرار گرفته اند.
بدیهی است پیش از كلوخه سازی سنگهای آهن ،‌مواد اولیه آنها باید خرد و نرم شوند تا كانه آرایی آنها ممكن گردد. در اغلب روشهای متداول ، كاربرد این نوع نرمه ها مقدور نیست و بار باید ابعاد معینی داشته باشد. هدف از كلوخه سازی و یا آگلومراسیون تولید دانه های درشت از نرمه و مواد ریز اولیه فوق الذكر به طرق مختلف باشد.
در این فرایند، تخلخل ،‌مقاومت مكانیكی و قابلیت واكنش مواد تغییر می كند و به این ترتیب ویژگی مواد نقش بسزایی در افزایش بازده تولید در كوره بلند دارد زیرا:‌

ـ موادی مانند غبار كوره بلند / كنورتور را كه نمی توان مستقیما در كوره بارگیری نمود ، زیرا باعث كاهش بازدهی می شوند، در حالی كه می توان در فرایند كلوخه سازی و گندله سازی مصرف كرد ؛
ـ‌كاربرد مستقیم موادی مانند سنگ آهن و سنگ منگنز كه برای بهبود عملیات كوره ضروری هستند باعث افزایش مصرف انرژی گران قیمت كوره بلند (كك) می شوند در حالی كه می توانند در این فرایندها با مصرف سوختهایی با ارزش كمتر ، آماده شوند.
ـ سرانجام ابعاد مواد در تخلخل بار ،‌جریان مواد ، جریان گازهای درون كوره و در نتیجه تغییر و تحولات احیا و ذوب مؤثر است.
1ـ2ـ تولید كك در سلولهای كك سازی
در كوره بلند از كك به همراه گاز طبیعی، مازوت و زغال سنگ استفاده می شود. اما كك نقش اصلی را در تأمین انرژی مورد نیازی برای احیای اكسید آهن و حرارت بعهده دارد . كك در اثر حرارت دادن ذغال سنگ های خاصی در سلول هایی مخصوص به طور غیر مستقیم و در جوی خالی از هوا تولید می شود . روند كلی و چرخه مواد و نیز طرح تجهیزات كوره بلند و سایر تجهیزات جنبی آن به ترتیب در شكل های 1-1 و 1-3- نشان داده شده است .

سلولهای كك سازی به شكل مكعب مسطیل بوده و در عرض به اتاقك های كوچكی تقسیم شده است در این اتاقك ها گاز تصفیه شده با هوا سوخته و حرارت لازم برای تبدیل ذغال سنگ به كك تامین می گردد . در این فرآیند مواد فرار ذغال سنگ و نیز قیر و قطران آن جدا می گردد كك تولیدی حاوی كربن ، گوگرد و مواد سنگی همراه ذغال سنگ اولیه می باشد

. علی رقم تخلخل زیاد كك ، مقاومت مكانیكی آن بسیار زیاد است چون دمای كك گداخته تولیدی در سلولهابالا می باشد لذا نگهداری از آن پس از خروج از سلولها در اتمسفر محیط ممكن نیست زیرا با اكسیژن هوا می سوزد . برای جلوگیری از این عملكرد خود به خودی ، كك گداخته با پاشیدن آب روی آن ،‌سرد و سپس انبار می شود و مورد استفاده قرار می گیرد. موقعیت سلولهای كك سازی و نقش آن در فرایند كوره بلند / كنورتور را می توان در شكل 1ـ1 مشاهده نمود.

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد کروی سازی به روش in mold

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد کروی سازی به روش in mold دارای 38 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد کروی سازی به روش in mold  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد کروی سازی به روش in mold،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد کروی سازی به روش in mold :

کروی سازی به روش in mold  

در تمام كارخانه‌ها ، برای كروی نمودن گرافیتهای چدن نشكن از منیزیم، استفاده می گردد. در ضمن عناصر جزئی مانند سزیم و عناصر جزئی مانند سزیم و عناصر خاكی نادر موجود در آلیاژ فروسیلیس منیزیم  برای خنثی كردن عناصر جزئی مضر و راندمان بهتر د رعمل جوانه زایی، اهمیت زیادی دارند. روش افزودن منیزیم بطرق مختلف اعم از ساده و پیچیده می باشد.

در انتخاب یكی از این روشها برای یك كارگاه معین باید فاكتورهای زیادی مورد نظر قرار گیرد و در بین آنها مهمترین فاكتورها با تعیین اولویتها مشخص گردد. فاكتورهای اصلی به قرار زیر می باشند. 1- روش انتخاب شده نباید با ایجاد نور و دود همراه باشد.

2- قیمت تمام شده چدن تولیدی باید حداقل باشد. 3-روش نباید اجتیاج به سرمایه گذاری زیاد درتجهیزات داشته باشد. 4- كیفیت چدن تولیدی باید مطلوب باشد. 5- روش باید توانایی ریختن قطعات با وزن های مختلف را دارا باشد.

برای تولید چدن نشكن مرغوب باید كنترل دقیق به عمل آید تا مقددار منیزیم باقیمانده كم یا زیاد نباشد. از آنجائیكه دمكا و تركیب شیمیائی برای بازیابی منیزیم مؤثر می باشد، فرآیند و مواد مناسب كروی سازی مطلوب، بزرگترین عوامل بالقوه برای تغییرات باقیمانده می باشند. باید متذكر شد كه مناسبترین فرایند موجب می گردد كه منیزم باقیمانده در محدوده ای بسیار نزدیك به هم قرار داشته باشد. هنگامیكه محدوده ای مقدار منیزیم باقیمانده وسیع باشد،

مشخص می گردد كه بازیابی منیزیم بسیار ضعیف و عمل افزودن منیزیم نامناسب بوده است. مشكلات افزودن منیزیم افزودن منیزیم و آلیاژ آن در مذاب چدن مشكلاتی در پی دارد كه تا كنون در تمام روشهای كروی نمودن كاملاً حل نشده است.

میزان پائین حلالیت Low Solubility منیزیم بمقدار خیلی كم در مذاب چدن حل می شود. بنابراین آلیاژ منیزیم با آهن بصورت فرو منیزیم   به هیچ وجه مورد استفاده قرار نمی گیرد. نقطه جوش پائینLow Boiling Point وارد كردن منیزیم خالص به چدن مذاب مشكل می باشد زیرا منیزیم دردرجه حرارت   می جوشد كه خیلی پایین تر از حرارت مذاب می باشد. بعلاوه فشار بخار زیاد منیزیم در دمای كروی نمودن،

حلالیت منیزیم را بسیار دشوار می سازد. وزن مخصوص Density وزن مخصوص منیزیم   كه خیلی پایین تر از وزن مخصوص چدن است. چون منیزیم سبكتر روی سطح مذاب می آید كه باعث جوشیدت و اكسید شدن منیزیم و نتیجتاً كاهش راندمان بازیابی منیزیم می گردد. افزودن منیزیم در راهگاه یكی از روشهای نسبتاً جدید افزودن منیزیم در راهگاه می باشد. طراحان فرآیند مذكور امتیازاتی نظیر افزایش كیفیت،

بهبود مسائل اقتصادی و ومحیطی را مدعی شده اند. از میان آنها مهمترین پارامترهایی كه قابل توجه هستند از بین رفتن مسائل میرائی، امكان ذوب ریزی اتوماتیك و از بین بردن دود و نور خیره كننده در عملیات كروی سازی می باشند. بر عكس، بعضی مسائل مانند طراحی محافظ آلیاژ، لزوم محدود كردن ورود ناخالصی ها د رقطعات، انتخاب آلیاژ كروی كننده مناسب و بالأخره تطابق كنترل كیفیت با روشهای تولید بایستی دقیقاً بررسی گردد.

كنترل دقیق میزان گوگرد در مذاب روی عمل كروی سازی اهمیت زیادی دارد. حداكثر میزان گوگرد در مذاب نباید بالاتر از   باشد. كلیات روش افزودن منیزیم در راهگاه چندین سال است كه مهندرسین و پژوهشگران زیادی،روشهای مختلفی را برای تأثیر جوانه زایی چدن بررسی می كنند. مشخص شده بود كه حداكثر تأثیر عناصر كروی كننده در زمان كوتاهی بین شروع انجماد و افزودن جوانه زا می باشد.

لذا وارد كردن جوانه زا را بطور مستقیم در داخل قالب و بادر اول راهگاه اصلی یا در مقابل جریان راهگاه فرعی قطعه مفید می رسید. پس از آزمایش، قابلیت انجام عملیات كروی سازی طبق همین تئوری اثبات گردید و لی برای انجام این هدف دو پارامتر اصلی بایستی مورد توجه قرار گیرد. 1- آلیاژ افزودنی بایستی سریعاً حل شود و از شروع تا پایان ذوب ریزی از ثبات عیار قابل توجهی برخوردار باشد. 2-باقیمانده آلیاژ كه حل نشده بداخل قطعه راه نیابد. برای برطرف كردن این نیازها(كه سازگاری زیادی هم ندارند)

راه حل های متعددی در رابطه با محل افزودن و شكل فیزیكی مناسب آلایژ پیشنهاد شده است. اگر آلیاژ بصورت یكپارچه باشد و دانه های آن فشرده و به اندازه ای بزرگ باشند كه در پایان ذوب ریزی حل نشوند، نمی توانند به وسیله سیستم راهگاهی به داخل قالب كشیده شوند. این حالت منتاسب با نیاز آخر می باشد

اما از اطمینان از حل شدن یكنواخت وئ ثابت در قسمتهای مختلف وجود ندارد. برای حل شدن یكنواخت مواد مورد نیاز جهت كروی سازی راه حل مناسبی ارائه گردیده و آن عبارتست از قرار دادن دانه های آلیاژ در یك محفظه مناسب طوریكه در شرایط یكنواخت جریان مذاب،

عملاً سرعت حل شدن مواد هنگام ذوب ریزی ثابت نگه داشته می شود. با ایجاد یك تنگه(Chock) در جهت سیستم، امكان دسترسی به این شرایط وجود دارد. شكل شماره 2-3 نمای شماتیك سیستم راهگاهی با محفظه نگهدارنده آلیاژ را نشان می دهد. محفظه آلیاژ باید طوری طراحی شود كه در مقاطع مختلف ثابت نگه داشته شود. بنابراین مساحت سطح مقابل جریان مذاب همیشه در هنگام ذوب‌ریزی ثابت می ماند. برای یك آلیاژ مخصوص سرعت حل شدن به اندازه‌ محفظه و سایر پارامترهای قطعه بستگی خواهد داشت. در واقع عیار آلیاژ حل شده در مذاب و نسبت معكوس با سرعت جریان  مذاب دارد. با توجه به این مسئله فاكتور حلالیت كه نسبت

سرعت جریان مذاب به مساحت سطح مقطع محفظه محافظ آلیاژ می باشد، مشخص می شود.  فاكتور حلالیت=  سرعت جریان مذاب مساحت سطح مقطع محفظه محافظ آلیاژ فاكتور حلالیت نشان دهنده قابلیت كم یا زیاد یك سیستم برای حل كردن آلیاژ مورد استفاده می باشد.   شكل 1 نمای شماتیك سیستم راهگاهی با محفظه نگهدارنده آلیاژ  انتخاب آلیاژ برای عملیات كروی سازی در داخل قالب، آلیاژ مورد نظر بایستی دارای خواص ویژه‌ای باشد. در حقیقت سرعت حل شدن آلیاژ در هنگام عبور جریان مذاب مهمترین عامل باشد.

اگر سرعت حل شدن آلیاژ در اثر تماس با مذاب، در قالب خیلی پائین باشد، كروی سازی در قسمت اول قطعه كم و اگر حلالیت زیاد باشد كروی سازی در قسمت آخر قطعه كم خواهد بود. به این ترتیب چنین آلیاژی برای استفاده در قالب مناسب نمی باشد. طراحی محفظه محافظ آلیاژ قسمت اساسی یك محفظه خوب برای كروی سازی در داخل قالب، قسمت افقی آن، و مخصوصاً ثابت ماندن آن در ارتفاع مختلف می باشد.

مطلب مهم این است كه اجزای محفظه محافظ آلیاژ، برای برطرف كردن نیازهای زیر بطور مناسبی انتخاب شود: 1- محفظه باید اجازه جریان منظم مذاب روی آلیاژ را داده، و حل تدریجی آن را آسانتر كند. 2-طرح محفظه باید طوری باشد كه انتقال آلیاژ توسط جریان مئذاب بدرون قالب در پائین ترین حد نگهداشته شود.

در صورت تساوی شرایط، هر قدر عمق محفظه بیشتر باشد حل شدن یكنواخت آلیاژ كمتر خواهد وبد. با ملاحظه كار انجام شده كاملاً مشهود است كه بین سرعت جریان مذاب، اندازه آلیاژ و سطح مقطع محفظه رابطه ای وجود دارد. این رابطه، فاكتور حلالیت تعریف می شود

. كنترل فاكتور حلالیت فاكتورهایی كه سرعت حل شدن آلیاژ را كنترل می كنند عبارتند از: 1- دمای مذاب  2-سرعت ریختن   3- سطح مقطع محفظه واكنش  4- اندازه مواد كروی كننده  تجربه كاری نشان می دهدكه بین سرعت حل شدن، سرعت ریختن وسطح محفظه واكنش رابطه ای وجود دارد. بر اساس این رابطه سرعت حل شدن مواد كروی كننده را می توان به سهولت با تغییر سطح محفظه واكنش تغییر داد0

. این رابطه برای یك آلیاژ معین مطابق رابطه زیر می باشد. فاكتور حل شدن= برای كروی اسزی، فاكتور حل شدن به میزان   بعنوان راهنمائی عمومی انتخاب گردیده است. در صورتی كه این فاكتور بیش از این رقم باشد میزان حل شدن كم خواهد بود و بهد علت تقلیل عملیاا كروی سازی، وضعیت قطعه از نظر كروی بودن ضعیف خواهد بود.(مقدار منیزیم باقیمانده كم می شود). بر عكس، چنانچه فاكتور حل شدن كم باشد،

سرعت حل شدن زیاد بوده و در نتیجه قبل از به اتمام رسیدن ریختن مذاب، تمام مواد آلیاژی حل می شوند. ملاحظات فنی آلیاژهای كروی كننده یكی از ایلاژهای كروی كننده كه بیشترین استفاده را در تولید چدن نشكن دارد، فروسیلیس منیزیم می باشد. از انواع مختلف آلیاژهای فروسیلیس منیزیم موجود، فروسیلیس منیزیم با   منیزیم بیشترین استفاده را دارد. معمولاً فروسلیس منیزیم با   منیزیم آلیاژهیا استاندارد می باشند

و لی اخیراً آلیاژهای فروسیلیس منیزیم بامیزان   منیزیم بمنظور كاهش دود و نور حیره كننده تولید شده اند. اكثر آلیاژهای فروسیلیس منیزیم، عناصری مثل سریم، كلسیم، آلومینیوم و عناصر خاكی نارد را دارند. اصولاً عناصر فوق در خنثی كردن اثرات مضری بعضی از عناصر جزئی دارند و نیز بهبود بخشیدن به شكل گرافیت مؤثر هستند. به اضافه خواص فوق، این عناصر قدرت جوانه زائی را افزایش می دهند و از تشكیل گرافیت پوك، مخصوصاً در قطعات ضخیم و سنگین جلوگیری می نماید

. سیلیسیم Si اصولاً استفاده از فروسیلیس منیزیم آسانترین روش برای افزودن میزان سیلیسیم در مذاب می باشد. اگر محدودیتی در میزان سیلیسیم باشد مقدار فروسیلیس منیزیم و مقدار برگشتی ها باید بدقت محاسبه شود. آلومینیوم Al آلومینیوم به میزان مختلف در تمام آلیاژهای فروسیلیس منیزیم موجوداست وممكن است تا   آلومینیوم در چدن باقی بماند. وجود آلومینیوم عیوب سرباره، مك و سوسه را افزایش می دهدو

میزان آلومینیوم د رآلیاژ فروسیلیس منیزیم باید كنترل شود. كلسیمCa  كلسیم در مام آلیاژهای فروسلیس منیزیم موجود است. كلسیم واكنش منیزیم را كاهش می دهد و به شكل كروی گرافیت بهبود می بخشد. سریم Ce و عناصر خاكی نادر عنماصر فوق د رخنثی كردن اثرات مضر بعضی از عناصر جزئی مؤثر هستند. این عناصر قدرت جوانه زایی را افزایش می دهند و از تشكیل گرافیت پوك جلوگیری می نماید. نیكل منیزیم Ni-Mg نیكل- منیزیم بدلیل بالا بودن وزن محصوصش بهترین آلیاژكروی كننده می باشد.

استفاده از نیكل- منیزیم باعث دسترسی به مقدار منیزیم باقیمانده در رنج های خیلی نزدیك می شود. چون قیمت نیكل-منیزیم گران می باشد ا زاین آلیاژ فقط برای تولید چدذن نشكت با آلیاژ نیكل استفاده می شود. اصولاً آیلاژ نیكل- منیزیم با   منیزیم و   نیكل تولید می شود. مسائل ناخالصی ها برای نگه داشتن مقدار ناخالصی ها در محدوده جزئی در هنگام عملیات كروی سازی، مطالعه زیادی انجام گرفته است

. در آلیاژهای حاوی ناخالصی های مستعد به كشیده شدن به وسیله جریان مذاب، روند تشكیل ناخاالصی ها در فرایند مذكور یك واقعیت بدون انكار است. همچنین موقعی كه مقداری از دانه های آلیاژ احتمالاً به وسیله جریان مذاب یشدت جابجا شده و با جریان مذاب داخل قطعه وارد می شود، مواد حاصل ار .اكنش آلیاژ كروی كننده با مذاب، ممكن است بعنوان عامل ناخالصی اضافی مورد توجه قرار گیرد. در واقع اكسید منیزیم تشكیل شده

در این فرایند به مقدار ناچیزی می باشد زیرا حل شدن آلیاژ بدون حضور هوا صو رت می گیرد. ذرات سولفید منیزیم در مقادیر متناسب با گوگرد موجود می تواند به داخل قطعه كشیده شود. اگر میزان گوگرد كمتر از   باشد میتوان ناخالصی ها را در محدوده قابل قبولی نگه داشت. روش افزودن منیزیم خالص برای تولید چدن نشكن از ابتدای تولید چدن نشكن، تلاش زیادی برای استفاده از منیزیم خالص بعنوان عنصر آلیاژی بعمل آمده و تاكنون مشكل تولید با آن بصورت صنعتی كاملاً حل نشده است.

مبنای این روش كه نتیجه چندین سال آزمایش وبررسی است، عملیات كروی كردن در پاتیل كنورتوری است كه دارای یك محفظه محافظ واكنش می باشد. شركت جورج فیشر این روش را اختراع نموده و روش، معروف به كنورتور جورج فیشر می باشد. شرح كنورتور كنورتور عبارت از پایتلی است كه نزد یك مركز هندسی آن، یك محور برا یكج كردنش قرار دارد.

مهمترین قسمت آن، محفظه محافظ واكنش است. محافظ استوانه ای، در انتهای پاتیل قرار دارد و دارای دیواره كنورتور است كه كلوخه های منیزیم و افزودنیهای دیگر درصورت لزوم از این مجرا شارژ می شوند. بعد از پر كردن محفظه محافظ، مجرا بوسیله یك توپی بسته می شود. این توپی به وسیله فشار مكانیكی، مجرای ورودی محفظه محافظ واكنش را آب بندی می كند

. دیواره محفظه محافظ واكنش دارای منافذ متعددی است كه واكنش بین مئذاب و منیزیم از طریق این منافذ انجام می گیرد. بدین ترتیب شرط سادگی و ایمنی عملیات تكمیل می گردد. اندازه و محافظ بمقدار چدن مورد عملیات و گوگرد آن بستگی دارد.

شرح عملیات 1- كنورتور به وضعیت افقی، بطوریكه محفظه محافظ بالاتر از سطح مذاب معین شده قرار بگیرد، در می آید. 2- كنورتور از مذاب پر می گردد. 3- محفظه محافظ با منیزیم شارژ می شود. 4- كنورتور ده ثانیه به حالت عمودی برگردانده می شود. به محض تماس مذاب با منیزیم واكنش اتفاق می افتد.

اندازه سوراخها و فشار فرو استاتیكی، سرعت واكنش را كنترل و آن را كاهش می دهد. عملیات درون كنورتور را می بندد. كار این درپوش جلوگیری از پاشیده شدن مئذاب و نور شدید حاصل از واكنش می باشد. برای جلوگیری از ایجاد فشار، درپوش دارای یك سوراخ می باشد.  5- كنورتور تخلیه می گردد. یك سرباره گیر مخصوص سربازه را در قسمت پشت نگه می دارد. سپس كنورتور به حالت وارونه درآورده می شود كه این كار برای برداشتن سرباره انجام می گیرد.

شكلهای شماره 4-2 و 5-2 و 6-2 مراحل مختلف عملیات را بطور شماتیك نشان می دهد. بررسی تكنولوژی  چون وزن مخصوص منیزیم( ) خیلی پایینتر از وزن مخصوص چدن(72g/cm3) است لذا وارد كردن منیزیم خالص به چدن مذاب مشكل می باشد. بعلاوه منیزیم در  می جوشد و در درجه حرارت ذوب چدن، 12 اتمسفر فشار ایجاد می كند. واكنش می تواند به دو قسمت تقسی شود: 1- ذوب و تبخیر منیزیم.

2- واكنش متالورژیكی كه بوسیله حبابهای بخار منیزیم و چدن بوجود می آید. همانطوریكه قبلاً گفته شد دیواره بین محفظه محافظ واكنش و دستگاه دارای حفره هایی در دو سطحاست. زمان شروع عملیات در كنورتور، مقدار كمیاز چدن وارد محفظه محافظ می‌گردد. بدین ترتیب مقداری از منیزیم به حد كافی ا زمحفظه محافظ می شود كه سبب ادامه واكنش می گردد. به این ترتیب، سیستم خودش را نتظیم می كند. پارامترهای حائز اهمیت، به ترتیب و اندازه حفره ها، فشار فرواستاتیكی و درجه حرارت مذاب چدن می‌باشند.    

شكل 2 نمایش شماتیك مراحل مختلف عملیات كروی سازی به روش گكنورتور  به ترتیب از راست : ریختن، كروی كردن، پر كردن  بررسی متالورژیكی گوگرد زدایی، افزودن منیزیم و افزودن كربن سه عملی است كه در طی فرایند كنورتور صورت می گیرد و مجموعه این سه واكنش در فرایند كنورتور، آنرا برای عملیات با مذاب حاصل از كوره كوپل با گوگرد اولیه زیاد مناسب می سازد.

یكی از ویژگیهای این فرایند(كنورتور)  قدرت گوگرد زدایی از مذابی است كه تا   گوگرد دارد. گودگرد زدایی رابطه مشخص بین مقدار منیزیم افزوده شده، گودگرد اولیه ومنیزیم باقیمانده وجود دارد.اگر مقدار گوگرد اولیه در مذاب زیاد باشد، منیزیم بیشتری برای افزودن لازم است.مقدار منیزیم لازم برای گوگرد زدایی ودسترسی به میزان منیزیم باقیمانده مورد نظر طبق فرمول زیر محاسبه می شود

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

تحقیق در مورد چدن سفید

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

 تحقیق در مورد چدن سفید دارای 23 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد چدن سفید  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي تحقیق در مورد چدن سفید،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن تحقیق در مورد چدن سفید :

چدن سفید

چدن سفید: چدنی که در آن تمامی کربن موجود به حالت ترکیب و به صورت سمنتیت وجود دارد. ساختمان چدن سفید به صورت زیر است: 1-چدن سفید یوتکتیکی لدبوریت(P+Fe3C) 2-چدن سفید هیپویوتکتیکی پرلیت + لدبوریت(Ld+P) 3-چدن هیپویوتکتیکی سمنتیت + لدبوریت(Ld+Fe3C) سطح مقطع چدن سفید به صورت سیاه و سفید است ، نواحی سیاه رنگ پرلیت و سفیدها لدبوریت یوتکتیکی می باشند.این چدن چندان مصارف صنعتی نداشته و اکثرا برای ساخت چدن مالیبل از آن استفاده می شود. چدن سفید محتوی کربن و سیلسیم کمی بوده و لذا دارای سیالیت کم ، تمایل به انقباض و ترک های حرارتی گرم و سرد زیاد می باشد.علاوه بر آن قطعات ریختگی چدن سفید در جریان انجماد و سرد شدن دارای تنش های پسماند زیادی هستند.

استفاده از تغذیه و مبرد در چدن های سفید به خصوص در قسمت های ضخیم قطعه به منظور پرهیز از ایجاد حفره های ریز و درشت انقباض ضروری است. اگر چدن سفید را آلیاژی کنیم مبدل به یکی از پرمصرفترین چدن های خانواده چدن های آلیاژی می شود.که عمدتا به عنوان قطعات مقاوم در برابر سایش و همچنین به عنوان قطعات مقاوم در مقابل اکسیداسیون و حرارت کابرد دارد. چدن های سفید غیر آلیاژی و کم آلیاژی که کاربید آنها از نوع سمانتیت است

طی گذشت زمان های طولانی به دلیل مقاومت آنها در مقابل سایش ( که از سخت بودن فاز سمانتیت ناشی می شود)مورد استفاده قرار گرفته و هم اکنون نیز جهت پاره ای از مصارف محدود صنعتی کاربرد دارد. در حالی که در شرایط کاری شدید سایش و ضربه عملکرد آنها محدود نیست.

محدودیت آنها مربوط به شبکه پیوسته کاربید آهن می شود که دانه های آستنیت را در خود احاطه کرده است و باعث تردی زیاد آنها می شود. تولید چدن سفید در مقاطع ضخیم با مشکل روبرو است زیرا امکان به وجود آمدن گرافیت آزاد و کاهش مقاومت به سایش وجود دارد. به وسیله آلیاژی کردن می توان سمنتیت ، یا همان کاربید آهن را در چدن های سفید با کاربید های دیگر جایگزین کرد.

زمانی که یک عنصر کاربیدزا در حد معینی وارد آلیاژ شود ، سمنتیت را ناپایدار نموده ، به گونه ای که با کاربید های دیگر جایگزین می شود. به این طریق این امکان وجود دارد که چدن های سفیدی را تولید نمود که فاز کاربید آنها از سمانتیت سخت تر بوده و از نظر ساختاری نیز خواص مکانیکی بهتری را حاصل نماید. شکل و نحوه توزیع کاربید ها را می توان با توجه به میزان کربن معادل تغییر کند. عواملی که روی خواص مکانیکی چدن های سفید از جمله سختی ، ضربه پذیری اثر می گذارند عبارت اند از: نوع کاربید

– شکل و اندازه کاربیدها – اندازه دانه – ساختار زمینه نوع کاربید : به عنوان مثال کاربید هایی از نوع M7C3 نسبت به کاربید های M3C ( هر دو ناشی از اضافه کردن عنصر کروم ) از سختی بیشتری بر خوردار بوده ، ضمن آنکه ساختمان ظریف تری را ایجاد می کند که منجر به ضربه پذیری بهتری می شود . در چدن های سفید بدون آلیاژ که کاربید ها از نوع Fe3C هستند

و در چدن های سفید کم آلیاژ با کروم حدود %3 کاربید هایی از نوع M3C و از %3 تا حدود %10 مخلوط M3C ، M7C3 و در حوالی % 10 کاملا کاربید ها به نوع M7C3 تغییر می یابند. کاربید های M3C عموما دارای شبکه پیوسته و خشن هستند که هم سختی پایین تری از M7C3 دارند و هم ضربه پذیری آنها کمتر است. شکل و اندازه کاربید ها : هر قدر اندازه دانه ها کوچکتر ، باشد مقاومت به ضربه را بهبود می بخشند

. اصولا ریز بودن کاربید ها و یکنواختی آنها نیز خواص ضربه پذیری را بهتر می کند . لذا استفاده از روش های انجماد سریع و اضافه کردن پاره ای مواد تلقیحی نظیر فرو تیتانیم و یا فرو کروم کم کربن به ذوب می توان ساختاری ظریف تر و یکنواخت تر را ترغیب نماید. ساختار زمینه : جهت حصول بهترین مقاومت در مقابل سایش ، بهتر ایت زمینه مارتنزیتی به دست بیاید . در هنگام سرد کردن تبدیل آستنیت به پرلیت صورت گرفته و حضور پرلیت در جوار کاربید به شدت از مقاومت فرسایشی قطعه می کاهد

و کروم به تنهایی برای جلوگیری از این تحول کافی نمی باشد ، لذا از عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن ، مس ، نیکل جهت کاهش سرعت بحرانی سرد شدن می توان استفاده نمود.همچنین به دلیل حلالیت زیاد کربن در آستنیت امکان باقی ماندن مقداری آستنیت باقی مانده تا درجه حرارت محیط وجود دارد. در جایی که مقاومت سایشی مطرح است و ضربه وجود ندارد ، آستنیت باقی مانده نامطلوب تلقی می شود ، زیرا سختی را کاهش می دهد ؛

اما در مواردی که سایش توام با ضربه شدید وجود دارد مقادیری آستنیت باقی مانده مجاز است. شرح آزمایش : در آزمایش فوق ابتدا از مدل گوه ای شکل (دارای سطح مقطعی از نازک به ضخیم ) از قالب ماسه ای تهیه گردید و پس از ذوب ریزی قطعه تهیه شده از قالب خارج گردید و تا دمای محیط سریعا سرد گردید . قطعه مذکور از قسمت طولی برش خورد و از سه ناحیه با ضخامت های مختلف مورد عملیات متالوگرافی قرار گرفت که نتایج آن در ادامه مذکور است.

در قسمت1ما دارای گرافیت بین دندریتی هستیم و در قسمت2دارای گرافیت نوع A و در قسمت3دارای گرافیت گل بوته ای هستیم.(ما از نایتال و بزرگنمایی 100 استفاده کردیم) و این در حالی است که ما چدن سفید داریم و می دانیم که در چدن سفید هیچگونه گرافیتی را نداریم ، پس این گرافیت های موجود در چدن ما ممکن است به خاطر این باشد که بعد از ریختگری ما قطعه را سریعا در آب سرد نکردیم.که در این صورت کربن ها فرصت یافته اند

تا به شکل گرافیت در آیند . در ضمن نتیجه سختی سنجی نمونه چدن سفید با راکول C به قرار زیر است: در قسمت نوک سختی نمونه 499 می باشد . و قسمت وسط نمونه سختی 473 را به ما داد.همچنین نتیجه سختی سنجی انتهای قطعه 4553 می باشد.
انواع چدن

اطلاعات کلی
چدن (cast iron) ، آلیاژی از آهن- کربن و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 01 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 01 درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شود. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند. اساسا خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهمترین زمینه ساختار چدن‌ها عبارتند از: فریتی ، پرلیتی ، بینیتی و آستینتی. انتخاب نوع چدن و ترکیب آن براساس خواص و کاربردهای ویژه مربوطه تعیین می‌شود.

طبفه‌بندی چدن‌ها
چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چدن های معمولی (عمومی)
این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
• چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای: چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی زیاد دارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم

(C.E.V=%C+%Si+%P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارن

د و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد.

این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسورهای سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود.

• چدن های مالیبل یا چکش خوار: چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ،

نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند.

Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.

• چدن های گرافیت کروی یا نشکن: این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 37% ، سیلیسیم 25% ، منگنز03% ، گوگرد 001% ، فسفر 001% و منیزیم 004% است.

وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است.

نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.

• چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل: این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است.

ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند

. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص
کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.
• چدن های بدون گرافیت: شامل سه نوع زیر می باشد:
o چدن سفید پرلیتی: ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.

o چدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت): نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.

o چدن سفید پرکرم: چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:
1 چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
2. چدنهای فریتی با 34-30% Cr

3 چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین.
طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.

• چدن های گرافیت دار:
o چدن های آستنیتی: شامل دو نوع (نیکل- مقاوم) و نیکروسیلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را دارا هستند. اگرچه چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، این چدنها به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص خودشان هستند. چدن های نیکل مقاوم آستنیتی با گرافیت لایه‌ای که اخیرا عرضه شده‌اند از خواص مکانیکی برتری برخوردار بوده ولی خیلی گران هستند. غلظت نیکل و کرم در آنها بسته به طبیعت محیط خورنده شان تغییر می‌کند. مهمترین کاربردها شامل پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ خلا و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم‌های بخار و جابه‌جایی محلول‌های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.

o چدن های فریتی: شامل دو نوع زیر می‌باشد: چدن سفید 5% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (15%) که از مقاومتی عالی به خوردگی در محیطهای اسیدی مثل اسید نیتریک و سولفوریک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن های نیکل- مقاوم ، عیب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زنی می‌توان ماشینکاری نمود. مقاومت به خوردگی آنها در برابر اسیدهای هیدروکلریک و هیدروفلوریک ضعیف است. جهت مقاوم سازی به خوردگی در اسید هیدروکلریک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 یا Mo %4-3 به آلیاژ پایه ، اقدام نمود.

o چدن های سوزنی: در این چدنها Al به طور متناسبی جانشین Si در غلظت های کم می‌گردد. چدن های آلیاژهای Alدار تجارتی در دو طبقه بندی یکی آلیاژهای تا Al %6 و دیگری Al%18-25 قرار می‌گیرند. Al پتانسیل گرافیته‌شدگی را در هر دوی محدوده‌های ترکیبی ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستری بدست می‌آید. این آلیاژ به صورت چدنهای گرافیت لایه‌ای ، فشرده و کروی تولید می‌شوند. مزایای ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتی و تمایل به گرافیته شدن و سفیدی کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ریختگی با مقاطع نازک‌تر را تولید کرد. چدن های با Al کم مقاومت خوبی به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابلیت ماشینکاری مناسبی را نیز دارا هستند. محل های پیشنهادی جهت کاربرد آنها منیفلدهای دود

، بدنه توربوشارژرها ، روتورهای دیسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سیلندرها، میل بادامکها و رینگهای پیستون هستند. وجود Al در کنار Si در این نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانیکی خوب توام با مقاومت به پوسته‌شدگی در دماهای بالا می‌شود. این آلیاژها مستعد به تخلخل‌های گازی هستند. آلومینیوم حل شده در مذاب می توان با رطوبت یا هیدروکربنهای موجود در قالب ترکیب شده و هیدروژن آزاد تولید کند. این هیدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌های سوزنی شکل در انجماد می‌شود.

5- در این نوع چدن کربن به صورت گرافیت ورقه ای رسوب می کندکه سه پارامتر:
1- شکل گرافیت
2- نحوه توزیع
3- اندازه گرافیتها، بر خواص چدن تاثیر می گذارد. و سه عامل
* ترکیب شیمیایی
* سرعت سرد کردن
* تلقیح چدن( جوانه زایی) تعیین کننده سه پارامتر قبل می باشد.
* ویژگیهای چدن خاکستری:
این نوع چدن سختی و استحکام بالایی دارد و دارای قابلیت ماشین کاری خوب است و همچنین خاصیت الاستیک و جذب ارتعاش بالایی دارد.

معمولا استحکام و سختی این نوع آلیاژها بستگی به ترکیب شیمیایی آنها دارد. معمولا چدن های هیپو دارای استحکام و سختی پایین تری هستند و از مقاومت به ضربه بالاتری برخوردارهستند اما چدن های هیپردارای گرافیتهای درشت و غیر یکنواخت و دارای سختی بیشتری هستند.
* فرمول کربن معادل:object-2
* انواع فازهای موجود در چدن خاکستری:
1- فاز فریت:object-3
این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن آهسته باشد و درصد si بالا باشد و عموما در چدن های هیپر به دلیل آنکه کربن گرافیت زا بوده و باعث تجزیه سمنتیت به کربن و گرافیت می شود به وجود می آید.
2- فاز پرلیت : object-4

این فاز هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد و درصد si کم باشد و عموما در چدن های هیپو به وجود می آید.
3- کاربید آهن( سمنتیت ):object-5
این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد به نحوی که سمنتیت فرصت تجزیه شدن را پیدا نکند این فاز باعث کاهش خاصیت ماشین کاری شده و مقاومت به ضربه را نیز کاهش می دهد اما مقاوت به سایش و سختی را افزایش می دهد.
4- فاز استدیت: object -6
این فاز در چدن ها هنگامی به وجود می آید که درصد فسفر زیاد باشد در واقع فاز استدیت، یوتکتیک سه تایی آهن – فسفر – فسفید آهن می باشد که تشکیل یک یوتکتیک سه تایی را داده که به آن فسفید استدیت گفته می شود.
این فاز دارای نقطه ذوب پایینی در حدود 940 تا 980 درجه سانتی گراد است و لذا جزء آخرین اجزایی است که در مذاب منجمد می شود.

به همین دلیل است که این فاز همیشه در مرز دانه ها تجمع می کند و باعث کاهش خواص مکانیکی می شود لذا هرچه توزیع استدیت یکنواخت تر شود خواص مکانیکی بهتر می شود که معمولا توزیع استدیت و یکنواخت سازی آن از طریق عملیلت حرارتی انجام می شود که این عملیات باعث افزایش قابلیت ماشین کاری قطعه می شود.

دید کلی
با وجود کاهش قابل توجه در تولید چدن‌ها در طول دهه گذشته، چدن‌ها به عنوان مهمترین آلیاژهای ریختگی مورد توجه بوده‌اند. محبوبیت ریشه ای چدن‌ها در ریخته گری اشکال پیچیده با هزینه‌های پایین تولید، قیمت تمام شده نسبتا پایین و محدوده وسیع خصوصیاتی که قابل دسترسی توسط کنترل دقیق ترکیب و سرعت خنک کردن بدون تغییرات بنیانی و اساسی در روش‌های تولید، است.

چدن خام
آهن، اغلب از کانه های اکسید یا کربنات که گوگرد، آرسنیک و غیره از آنها زدوده شده باشد با برشته کردن در هوا، و کاهش با کربن تهیه می‌شود. کانه آهن با کک و کربنات کلسیم آمیخته شده و در یک کوره بلند که دمای بیشینه آن 1300 درجه سانتیگراد است. گرم می‌شود ناخالصیهای عمده اسیدی به کمک سرباره (کلسیم سیلیکات، آلومینات و غیره) خنثی می‌شود و توده فلزات مذاب به صورت چدن خام به بیرون جریان می‌یابد چدن خام شامل 2 الی 4 درصد کربن و اندکی گوگرد، فسفر و سیلسیم است. چدن مذاب را به صورت خام یا پس از افزودن فلزهای آلیاژ دهنده، برای بهبود خواص چدن، در قالبهایی از ماسه یا فلز و بر حسب نوع مصرف، آنها را به صورت اشکال مختلف در می‌آورند.

آلیاژهای چدن
فلزهای آلیاژ دهنده برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شوند. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند و حتی ممکن است در مواردی نیز، مثلا ساخت میل لنگ، جانشین فولاد شوند. در هر حال، با دارا بودن مزایایی از قبیل از قیمت تمام شده تولید پایین توام با قابلیت ریخته گری، استحکام، قابلیت ماشین کاری، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاوم در برابر خوردگی، انتقال حرارت و جذب ارتعاش در این آلیاژ آن را از سایر آلیاژهای ریختگی آهنی متمایز ساخته است.

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید