تأثير تشكيل گرافيت بر خواص سايشي كامپوزيت Fe-TiC
حاوي 6 درصد حجمي كاربيد تيتانيم

محمدرضا رحيميپور1 و علي احمدي2
دانشيار، پژوهشگاه مواد و انرژي
دانشجوي دكتري، پژوهشگاه مواد و انرژي
m-rahimi@merc.ac.ir

چكيده
مواد مركب زمينه آهني تقويت شده با ذرات كاربيد تيتانيم از جمله موادي هستند كه در طي دهههاي اخير بهدليـل خـواص منحـصر بـهفـردمورد توجه فراوان قرار گرفته اند. در اين پژوهش اثر تشكيل گرافيت در حين عمليات حرارتي نمونه ها بر روي خواص سايشي نمونه هايي بـا زمينه آهني و حاوي 6 درصد حجمي ذرات كاربيد تيتانيم در دو حالت ريختگي و عمليات حرارتي شده، مورد بررسي قرار گرفت. نمونهها را از طريق روش ريختهگري گريز از مركز در قالبهاي سراميكي از نوع زيركونيايي ريخته و با انجام عمليات حرارتي مناسب اين نمونهها در دماي 980 درجه سانتي گراد، تجزيه سمنتيت بهگرافيت صورت گرفت و كامپوزيت Fe-Gr-TiC تشكيل گرديد. ارزيابي ريزسـاختار توسـط ميكروسكوپ نوري و خواص سايشي با استفاده از آزمون سايش به روش پين بـر روي ديـسك انجـام گرديـد. نتـايج نـشان داد كـه حـضور گرافيت در ريزساختار نمونه هاي عمليات حرارتي شده باعث كاهش ضريب اصطكاك و بهبود كاهش وزن نمونه و ديـسك در اثـر سـايششد كه نشاندهنده نقش گرافيت بهعنوان يك عامل خود روانكار جامد در ريزساختار اين مواد مركب ميباشد.

واژه هاي كليدي:
ماده مركب آهني، سايش، كاربيد تيتانيم، گرافيت، خودروانكار جامد.

1- مقدمه
طي سالهاي گذشته سرمتWC-Co در بـسياري از كاربردهـاييكه به مقاومت سايشي بالايي نياز باشد، جايگاه ويژه اي را بـه خـوداختــصاص داده اســت. از ســويي ديگــر بــه دليــل محــدوديتهاي
WC-Co از جمل ه عوام ل اقت صادي، چقرمگ ي پ ائين، پاي داري حرارتي و مقاومت به خـوردگي كـم، نيـاز بـهسـاخت مـادهاي بـامقاومت سايشي، مقاومت بهخوردگي و پايداري حرارتـي بـالاتركه قابل عمليات حرارتي و ماشينكاري باشـد، احـساس مـي شـود [4-1].
از جمله موادي كه در سالهاي اخير به روشهاي مختلف تهيه شـده و داراي مجموعـه اي از خـواص منحـصر بـهفـرد مـيباشـند مـوادمركب آهني مي باشند. اين مواد مركـب گـروه جديـدي از مـوادمركب زمينه فلـزي هـستند كـه از وا كـنش ذرات كاربيـد تيتـاني م بهعنوان فاز دوم در زمينهاي از آلياژهاي آهـن حاصـل مـي شـوند [8- 5].

زمينه در اين مواد مركب، فولادهاي سـاده كربنـي تـا فولادهـايكم آليـاژ، فولادهـاي گرمكـار، فولادهـاي سـردكار، فولادهـايزنگنزن، فولادهاي مارايجينـگ و يـا حتـي چـدنها را مـيتوانـدشامل شو د [9 و 10]. از آنجا كه ايـن زمينـههـاي آهنـي عمليـاتحرارتيپذير هستند، لذا ميتوان آنها را بهوسيله عمليات تابكارينرم و سپس بهوسـيله عمليـات سـختكاري مناسـب كـاملاً سـختنمود. وجود ذرات سخت كاربيـد تيتـانيم در زمينـه فـولادي كـه خود قابليت سخت شوندگي دار ند، مقاومت سايشي، الاستيـسيته، مدول برشي و مقاومت خزشي را براي اين مواد مركـب تـضمينميكنـد [1، 2، 11 و 12]. در مـواردي كاربيـد تيتـانيم بـا نيتريـدتيتانيم و يا حتي كاربيد يا نيتريد فلزات ديگـري همچـون نيـوبيم، تنگستن و واناديم بهطور كلـي و جزئـي جـايگزين مـيشـود، امـاكاربيد تيتانيم (داراي سـاختارb.c.c ) بـيش از سـاير ذرات مـوردتوجه بوده است. ايـن امـر بـهسـختي بـسيار بـالا، وزن مخـصوص پ ايين، خنث ـي ب ودن و پاي داري ترمودين اميكي كاربي د تيت انيم برمي گردد [16-13].
بهطور كلي اين مـواد مركـب بـسته بـهتركيـب شـيميايي زمينـه وكاربرد، بهدو دسته عمده يعني مواد مركبـي كـه بـهوسـيله سـريعسرد كرد ن سخت ميشوند و نيز مواد مركـب پيـر سـختشـوندهتق سيمبن دي م يش وند. از مي ان خ واص مطل وب خ انوادهه اي مختلف آهني، مقاومت سايشي بيشتر از ساير خواص مورد توجهو ارزيابي قرار گرفته اسـت [2، 4 و 13]. اساسـاً مقاومـت سايـشيآلياژ با توزيع ذرات كاربيدي افزايش مي يابد و بـا توجـه بـهقابـلكنترل بودن فاز دوم و شرايط مطلـوب زمينـه، ايـن مـواد مركـبكاربردهاي روز افزوني را بهخود اختصاص دادهانـد ، از آن جملـهميتوان به كاربرد فراوان در صنايع پلاستيك، شكل دهي فلـزات،
جدول (1): آناليز شيميايي مواد اوليه مورد مصرف در ساخت كامپوزيت آهني (بر حسب درصد وزني).

Fe

P

S

Al

V

Ti

Mn

Si

C

عنصر

ماده

بقيه

015
/
0

018
/
0

52
/
0

51
/
0

4

چدن

بقيه

35
/
0

21
/
0

72

فروتيتانيم

Fe

P

S

Al

V

Ti

Mn

Si



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید