فهرست مطالب کلی :

مطالب فهرست: کلی

عملیات عملیات حرارتیحرارتی

مقدمه•

یادآوری•

عملیات حرارتی •فوالدها

عملیات حرارتی •تعادلی

عملیات حرارتی غیر •تعادلی

سخت کردن •سطحی

عملیات حرارتی •چدنها

عملیات حرارتی •آلیاژهای غیر آهنی

منابع :

- اصول عملیات حرارتی فوالدها و چدنها از دکتر 1محمد علی گلعذار

- عملیات حرارتی و مهندسی سطح از دکتر 2محمد علی گلعذار

3-Metals Hand Book, Heat treatment, Vol.3, Ed. 9, ASMارزیابی :

Microstructure Properties

ProcessingPerformance

Metal Alloys

Steels

Ferrous Nonferrous

Cast Irons Cu A Mg Ti<1.4wt%C 3-4.5wt%C<1.4wt%C 3-4.5wt%CSteels Cast Irons

چدنفوالد

L + Fe3C

2.14 4.30

6.70

M

N

C

PE

O

GF

H

Cementite Fe3C

x

x’

0.0220.76

BCC ( or Ferrite) Iron has a low solubility limit (0.022%)

FCC ( or Austenite) Iron can hold up to 2.14% Carbon!

Pearlite P

(a )Fine pearlite (b) coarse pearlite. 3000X

Fe3C+

(BCC) (FCC)

(BCT)

عملیات حرارتی تعادلی و غیر عملیات حرارتی تعادلی و غیر تعادلیتعادلی

Coarse pearlite+proeutectoid phase

Castings

Fine pearlite + proeutectic phase

Bainite

Matensite)BCT(

Tempered martensite

Austenite

), FCC(slow

cooling

fast cooling

moderate cooling rapid

quenching

reheating

Cold worked

عملیات حرارتی تعادلی و غیر عملیات حرارتی تعادلی و غیر تعادلیتعادلی

9 ((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

10

کردن Homogenizing همگن

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

11

) کردن ) تابکاری Annealing آنیل

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

12

) ( ایزوترمال همدما Isothermal Annealingآنیل

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

13

Partial Annealingجزیی آنیل

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

14

Partial Annealingجزیی آنیل

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

15

Normalizing کردن نرماله

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

16

Normalizing کردن نرماله

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

17 ((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

Normalizing کردن نرماله

18

مقایسه عملیات حرارتی

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

19

The effect of carbon and heat treatment on the properties of plain-carbon steels

مقایسه خواص :مکانیکی

Equilibrium))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی treatment))

20

کردن کرویSpheroidizing

The microstructure of spheroidite, with Fe3C particles dispersed in a ferrite matrix ( 850).

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

21

کردن کرویSpheroidizing

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

22

گیری Stress تنشrelieving

((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

23 ((Equilibrium treatment))تعادلیتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی

ساختارهای مکانیکی خواصتعادلی

24

Ductile

Brittle

Str

ess

Strain

و فلرات شکست رفتارآلیاژها

خواص خواص عملیات حرارتی - عملیات حرارتی - مکانیکیمکانیکی

25

Temperature (°C)

Cha

rpy

Tou

ghne

ss (

Jol)

BrittleBehavior

Ductile Behavior

Transition Temperature (DBTT)

و فلرات شکست رفتارآلیاژها

خواص خواص عملیات حرارتی - عملیات حرارتی - مکانیکیمکانیکی

26

نحوه رسم دیاگرام TTT

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

Austenite to Pearlite Transformation نحوه رسم دیاگرام TTT

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام 27

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام 28

29

دیاگرام TTTانواع

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

30

+ Fe3C Cooling

Heating

Microstructure of pearlite in 1080 steel, formed from austenite of eutectoid composition: 2500X

DDoexp Q

RT

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

31

پرلیت تشکیل نحوه

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

32

پرلیت تشکیل نحوه

Growth and structure of pearlite: (a) redistribution of carbon and iron, and (b) photomicrograph of the pearlite lamellae (2000)

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

33

Fe3C+

(BCC) (FCC)

(BCT)

حالت تغییرآستنیت

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

34

Martensiteمارتنزیت

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام 35

36

(a )Lath martensite in low-carbon steel ) 80(. )b( Plate martensite in high-carbon steel ) 400(.

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

37

Bainiteبینیت

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

38

Bainiteبینیت

انواع بینیت

TTTTTT ((((Time Temperature TransformationTime Temperature Transformationدیاگرام دیاگرام

39

وسختی سختیپذیری

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی treatment))

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 40treatment))

وسختی سختیپذیری

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 41treatment))

وسختی سختیپذیری

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 42treatment))

وسختی سختیپذیری

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 43treatment))

پذیری سختی تعیین

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 44treatment))

پذیری سختی تعیین

8750H Steel

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 45treatment))

Hardening:سخت کردن

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 46treatment))

Severity of the :(Hشدت سردکنندگی)quench

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 47treatment))

مطالعه فصل تمپر کردن از کتاب دکتر گلعذار

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی 48treatment))

تنشهای حاصل از سخت کردن

Formation of quench cracks caused by residual stresses produced during quenching

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی treatment)) و کربن پر فوالدهای کردن سخت

آلیاژی:دیگر روشهای سخت کردن

Others Hardening Methods

49

Non equilibrium((غیرتعادلیغیرتعادلیعملیات حرارتی عملیات حرارتی treatment))

Others Hardening :دیگر روشهای سخت کردنMethods

The austempering and isothermal anneal heat treatments in a 1080 steel

50

کردن Carburizingکربوره

51

Cementation- در حالت جامد

Cyaniding- در حالت مایع

Gas Carburizing- در حالت گاز

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی

Process ) )

جامد کردن Carburizingکربوره

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی52

Process ) )

جامد کردن Carburizingکربوره

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی53

Process ) )

جامد کردن Carburizingکربوره

54

مایع کردن Cyanidingکربوره

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی

Process ) )

2

Suitable Temperature•Between 495 and 565°C (for Steels)

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی

Process ) )

dCdt

=Dd2C

dx2

• Fick’s second law

C)x,t( Co

Cs Co

1 erfx

2 Dt

Error function

xi Dti• Diffusion depth

• Diffusion coefficient

Self diffusion [m22 /s]activation energy

gas constant[ 8.31J/mol-K]

DDoexp QdRT

[J/mol[,]Kcal/mol ]

[ 0.987kcal/mol-K]

نفوذ در حالت جامدنفوذ در حالت جامد

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی56

Process ) )

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی57

Process ) )

را می خواهیم در کربوره کنیم C%0.1: یک قطعه فوالدی حاوی مسئله برسد محیط کربن ده C%0.45 غلظت به حداقل 0.5mmبطوریکه در عمق

فراهم می کند. مطلوب است موارد زیر را % 1غلظت سطحی برابر بامحاسبه کنید؟

D=1.4*10-7الف- زمان الزم

ب – اگر عمق نفوذ دو برابر شود زمان الزم

x

2 Dtif =Y

ErfY

00

0.20.22

0.40.43

0.60.6

0.80.78

10.85

جدول راهنمای تابع C(x,t)خطا Co

Cs Co

1 erfx

2 Dt

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی58

Process ) )

ای شعله کردن Flame Hardeningسخت

( ( Case-Hardening Process)) سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی59

ای شعله کردن Flame Hardeningسخت

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی60

Process ) )

القایی کردن Induction Hardeningسخت

Case-Hardening ) )سخت کردن سطحیسخت کردن سطحی61

Process ) )

Precipitation/Ageعملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی)عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی)2

Hardening ( (انواع روشهای مستحکم کردن :فلزات و آلیاژها

:آلیاژهای مهم

2024(Al-4.5%Cu; CuAl2,) Ann=30, Age=70, Wr+Age=75KSi

7075(Al-5.6%Zn, 1.6%Cu, 2.5%Mg;AlMgCu,)Ann=33, Age=80, Wr+Age=83KSi

2

(a )Phase diagram for the aluminum-copper alloy system. (b) Various micro- structures obtained during the age-hardening process

Precipitation/Ageعملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی)عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی)

Hardening ( (مرحل عملیات حرارتی

:سختی رسوبی

2

The effect of aging temperature and time on the yield strength of an Al-4% Cu alloy

Precipitation/Ageعملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی)عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی)

Hardening ( (

65Plasma HardeningPlasma Hardening

What is Plasma?

66Plasma HardeningPlasma Hardening

Plasma torch in operation

67Plasma HardeningPlasma Hardening

In a plasma arc torch, the plasma gas serves as a resistive heating element to convert electricity into heat. Because it is a gas and cannot melt, temperatures in excess of 7000°C can be produced.

68Plasma HardeningPlasma Hardening

Plasma hardening die steel

Definition

Thermal Spray CoatingThermal Spray Coating6

Thermal Spray CoatingThermal Spray Coating7