بسم الله الرحمن الرحیم
موضوع:عملیات حرارتی آلیاژcu_Al
استاد:آقای دکتر حداد
تهیه کنندگان:
1-محمد ظفرقندی
2-رسول فتحی
3-وحید فروغی
فهرست مطالب
آلیاژهای مس آلومینیم
برونزهای آلومینیوم آلفا
برونزهای آلومینیوم دوتایی/ باینری
کنترل فرایند
تجزیه اسپینودال
سختی ترتیبی
سختی میکرودوپلکس
برونزهای آلومینیوم آلفا
ساختار و نتایج مربوط به «عملیات حرارتی پذیری» برونزهای آلومینیوم مختلف شدیدا وابسته به ترکیب شیمیایی آنها است. برونزهای آلومینیوم تک فاز که فقط دارای مس آلومینیوم هستند فقط با کار سرد می توانند استحکام یابند. همچنین به وسیله عملیات آنیل، و تحت محدوده (14000F تا 800) 7600c تا 425 نرم می شوند.
هر چند آلیاژهای تک فاز دوتایی / باینری مثل C61000 , C60600 ایج سختی شوند، ولی با اضافه کردن عناصری معین مثل کبالت و نیکل، آلیاژهای جدیدی به وجود می آیند و قابل ایج سختی اند.
استحکام مربوط به برخی برونزهای آلومینیوم قابل ایج سختی در دوره ها یا سیکل های کار سرد نیز افزایش پذیر است.
سخت سازی انتقالی
در بیشتر اقوات مکانیزم سخت سازی انتقالی مشاهده شده در آلیاژهای مس نزدیک به برونزهای آلومینیوم لنزدیک به برونزهای آلومینیوم دو فاز است. این آلیاژها برای تولید یک ساختار مارتنزیتیک به وسیله خنکسازی سریع سخت می شوند، سپس در یک درجه حرارت کم و با ساختار پایدار تمپر می شوند در این حال شکل پذیری و سماجت موجود در آنها نیز تا اندازه ای برگردانده می شود.
برونزهای آلومینیوم دوتایی/ باینری
آلیاژهای مس آلومینیوم دوتایی هر گاه مقدار آلومینیوم آنها بین 9.5 تا 16% باشد، در درجه حرارت اتاق، دو فاز پایدار خواهند داشت. هر گاه عنصرهای دیگر به آنها اضافه شده باشد، مشابه آلیاژهای آلومینیوم، این عنصرها به مقدار 14% تا 8 خواهند بود. سایر آلیاژهای دو فاز نیز می توانند با کوئنچ تمپر استحکام یابند. در درجه حرارت 10100C تا 815 فازهای مربوط به درجه حرارت اتاق به بتا انتقال خواهند یافت.
کوئنچ سریع در طی فرم گیری شبه پایدار سختی ای با ساختار ترد، تولید می کند. در این فرایند بتای نوع شش گوش پک شده نیز ردیف خواهد شد، که در واقع یک فاز بتای مارتنزیک ریز شده است. کوئنچ های آب و روغن استفاده های تجارتی دارند. عملیات تمپر برای مدت دو ساعت در 6500C تا 595 سبب رسوب گذاری به شکل بلورچه های آلفای ظریف در یک ساختار بتای مارتنزیتیک و موجب کاهش سختی می شود (البته هنگامی که سماجت و همچنین شکل پذیری یا نرمایش افزایش یابد)
برای خنک کاری سریع و در مقاطع بزرگ استفاده از سیستم فن یا کمپرس هوا و یا اسپری آب، از درجه حرارت عملیات تمپر، به صلاح خواهد بود تا از انتقال رسوب فاز بتای تمپر شده به ساختار یوتکئوتید ترد، نوع آلفا گامای دولایه اجتناب شود. اگر چه در این امر برونزهای آلومینیوم نیکل، بیشتر پیچیده هستند لیکن در یک روش مشابه با عملیات کوئنچ تمپر عکس العمل یکسانی نشان خواهند داد.
در یک فاز اضافی کاپا ساختارهای با شکل مکعب مرکزی ترتیب یافته، و ساختارهایی شبیه پرلیت خشن نیز در کریستالهای آلفا تولید می شوند. آلیاژهای نیکل بیرینگ مثل و C63000 , C95500 که در یک عدد سختی بالا کوئنچ روغن نیز رفتار مطلوبی دارند.
ریخته گری برونزهای آلومینیوم دو فاز اغلب به وسیله حرارت 8150C نرمال سازی می شود و در حدود 5500C خنک کاری و سپس با درجه حرارت اتاق «هوا خنک» می شوند. این عملیات سختی ای و یکنواخت تولید می کند و همچنین قابلیت ماشین کاری را افزایش می دهد.
کنترل فرایند
تغییرات درجه حرارت برابر 100C در طی عملیات حرارتی برونزهای آلومینیوم، اثری در خواص نهایی متریال ندارد. درجه حرارت شدید در عملیات آنیل اندازه دانه را افزایش می دهد و بدین ترتیب موجب کاهش استحکام می شود. برای آلیاژهای تک فاز در درجه حرارت بحرانی آنیل حدود 6500C است. به طور کلی، سیستم های اتمسفریک برای عملیات حرارتی برونزهای آلومینیوم مناسب نیستند، زیرا این آلیاژها محافط فرم یا شکل ورقه های/ قشرهای/ فیلم های اکسید آلومینیوم در سطح هستند.
تجزیه اسپینودال
تجزیه اسپینودار یک مدل از مکانیزم سختی است که در برخی آلیاژهای مس، مثل C71900 رخ می دهد.
ساختار اسپینودال می تواند در سیستم آلیاژی بازدارنده باشد و یک فاصله یا گپ متفاوت به صورت (پایدار یا ناپایدار) ایجاد کند. این ساختار در اتم های ترکیبات فلزی با تغییرپذیری مناسب، با حضور دمای عملیات حرارتی فرم می یابد.
ساختارهای اسپینودال وقتی فرم می گیرند که یک آلیاژ مشخص در یک درجه حرارت و با گپ یا فاصله معین قابل امتزاج باشد. سپس برای زمان کافی، که در آن فقط تغییرات استاتیکی در داخل ترکیب شیمیایی وجود دارد. هموژن شود (البته اگر به سرعت در داخل یک گپ یا فاصله دمایی قابل امتزاج خنک شود و مجددا در درجه حرارت قرار داده شود)
بنابراین آلیاژزدایی اسپینودال در یک نسبت کنترل شده تا ضریب نفوذ بین دو فلز پیش خواهد رفت.
ترکیب زدایی اسپینودال همچنین ممکن است در یک خنک کاری پیوسته، از درجه حرارت یکنواخت به درجه حرارت اتاق رخ دهد. در این حال، نسبت خنک کاری به قدر کافی کم است و نسبت نفود بین فلزات نیز به قدر کافی سریع خواهد بود.
سختی ترتیبی
آلیاژهای معین، عمدتا آنهایی که اشباع و سیر شده از یک عنصر آلیاژی اشباع و در فاز آلفا حل شده باشند، واکنششان (هر گاه متریال تحت کار سرد زیاد قرار دارد و در یک درحه حرارت با نسبت پایین آنیل شده باشد) منظم و ترتیب یافته است.
آلیاژهای C69000 , C63800, C61500 مدل هایی از آلیاژهای مس هستند که واکنش آنها منظم و ترتیب یافته است.
به طور معمول، استحکام دهی با رنج های کوتاه ذرات کوتاه اتمی حل شده، برای داخل زمینه مس نسبت داده می شود. این امر در بین کریستال ها مانع زیادی از نظر حرکت بدون موقعیت ایجاد می کند.
عملیات آنیل تحت نظم یک درجه حرارت کمتر و برای یک عملیات تنش زدایی نیز عمل می کند. با امر موجب کاهش تراکم تنش، کانون یا انباشت بدون موقعیت تنش استحکام تسلیم می شود. در نتیجه، ترتیب یا نظم در آلیاژهای آنیل شده نوع بهتری از مشخصه های تنش زدایی را ارائه خواهد داد. روش آنیل ترتیبی در زمان کوتاه و در نسبت حرارتی پایین انجام می گیرد، که عمدتا در رنج 14000C تا 150 است. در این حال، به علت درجه حرارت کم، الزامی به اتمسفرهای ویژه وجود نخواهد داشت.
سخت سازی ترتیبی به صورت فرکونسی و متوالی، پس از پایان مراحل تولید و برای دسترسی به مزیت کمل موجود در عملیات تنش زدایی انجام می گیرد، به ویژه در جایی که مقاومت به تنش زدایی زیاد باشد.
سختی میکرودوپلکس
میکرودوپلکس یک نوع مکانیزم سختی قابل استفاده در آلیاژهای معین مس است که می تواند در رسیدن به یک ساختار دو فاز ( که هر دو فاز پایدار و یا ناپایدار آن در درجه حرارت اتاق قرار دارد و اندکی بالا رفته است) وارد فرایند شود.
تاریخچه ترمومکانیکی مربوط به آلیاژ میکرودوپلکس محدود و عملیات آن تحت کنترل است. در آن جا یک به هم آمیختگی بهینه و همچنین پراکندگی پیرامون دو فاز به وجود می آید. ساختار به دست آمده بسیار نهایی و ریزی است و در آن یک اثر اصلاحی در استحکامع به ویژه بدون تغییر در خواص ازدیاد طول دیده می شود. توجه کنید که این امر اثری در سختی میکرودوپلکس نخواهد داشت.