متالورژی ، علم ناشناخته

برای سربلندی کشورمان ، باید به سرآغاز هایمان پایان دهیم

 
آزمایشگاه متالورژی
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۸:٠٤ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۳/٥
 

آزمایشگاه متالورژی

مقدمه :

اصولا میتوان گفت که متالوگرافی عبارتست از بررسی و مطالعه ساختار داخلی فلزات و سایر مواد از جمله پلیمر ها ، سرامیک ها و غیره که گروهی نیز آنرا علم ماده شناسی نامیده اند .

تاریخچه این علم از کشف دانشمند بزرگی به نام سوربی SORBY مبنی بر امکان پولیش و اچ کردن سطوح مختلف فلزی و مشاهده جزئیات ساختمانی آنها با چشم مسلح یا غیر مسلح آغاز می شود .پس از آن نیز این علم به سرعت جای خود را به عنوان یکی از پایه های اساسی متالورژی باز نموده و تا امروز که با پیدایش میکروسکوپهای الکترونی پیشرفته بشر قادر به تجزیه و تحلیل دقیق اجزاء تشکیل دهنده فاز های مختلف در شبکه ساختمانی مواد گوناگون می باشد ، این جایگاه را به خوبی حفظ نموده است .

بطور کلی مطالعات متالوگرافی علاوه بر اطلاعات گسترده ای که در زمینه ترکیب شیمیایی و خواص مختلف ماده به ما می دهد ، ساختمان های کریستالی آن را نیز بایمان آشکار ساخته و اطلاعات ارزشمندی نیز در رابطه با تاریخچه کار مکانیکی یا عملیات حرارتی انجام شده بر ری آن در اختیار ما قرار می دهد .بنابراین به جرات می توان گفت که دانشمندان و مهندسین امروز بدون دانستن اصل مدرن متالوگرافی و استفاده بهینه از این علم قادر به حل مسائل روزمره خود نخواهند بود وامروزه چه در فعالیت های صنعتی و کنترل کیفیت و چه در فعالیت های تحقیقاتی و پژوهشی این علم از جمله ابزارهای مهم کار هر مهندس و پژوهشگری به شمار می رود .

 

عنوان آزمایش : بررسی ساختار چدن خاکستری

هدف آزمایش :

هدف از مطالعه متالوگرافی تعیین ساختمان داخلی و بررسی آن از نظر دانهبندی ، مرزدانه ها ، توزیع دانه ها و فاز های تشکیل دهنده می باشد . علاوه بر آن می توان آشکار کرده مشخصات ساختمانی ، برخی از انواع اثرات کار مکانیکی ، کشف عیوب ریز (ذرات غیر فلزی ، ترک های کوچک و غیره ) و در برخی موارد تعیین عناصر شیمیایی آلیاژها را در زمره اهداف مطالعات متالوگرافی قرار داد .


تئوری آزمایش :

چدن خاکستری یا گرافیتی که قسمت عمده یا تمام کربن موجود در ساختمان آن به صورت ورقه های آزاد کربن (گرافیت) می باشد .چدن گرافیتی دارای مقطعی به رنگ خاکستری تیره یا تقریبا سیاه می باشد . تمام چدن هایی که کربن به صورت آزاد وجود دارد در زمره چدن های خاکستری قرار می گیرند .

وقتی که چدن از حالت مذاب منجمد می شود ، گرافیت یا فوق تبرید پایین شکل می گیرد .سرد کردن آهسته ، شکل گیری گرافیت را تشدید م کند . سرد کردن سریع مانع تشکیل گرافیت شده و منجر به شکل گیری سمنتیت می گردد .

در نمودار تعادل آهن – کربن خطوط بریده بریده شده یا خط چین نشان دهنده ی تشکیل گرافیت بوده و حال آنکه خطوط پر ، برتعادل نیمه پایدار آن دارند که در آن سمنتیت شکل می گیرد .

وقتی که چدن را که کربن موجود در آن بصورت کاربید است تا درجه حرارت بالایی گرم کرده و برای مدت طولانی در آن درجه نگه داریم عمل گرافیتی شده صورت میگیرد (یعنی سمنتیت به گرافیت تبدیل می شود).


شرح آزمایش :

ابتدا نمونه را بریده و بعد از بریده شدن مورد سنگ زنی قرار می دهیم تا گوشه های تیز و خطوط عمیق حاصل از اره محو شود تا از خراب شدن سمباده ها و صفحه پولیش جلوگیری شود . بعد از آنکه نمونه سنگ زده شد عملیات سنباده زدن به ترتیب بر روی سنباده های 200 ، 400 ، 1200 ، 1500 صورت می گیرد که سنباده 200 خشن ترین و سنباده 1500 نرم ترین آنها می باشد .عمل سنباده زنی را ابتدا بر روی کاغذ سنباده خشن شروع کرده و سپس به ترتیب به سنباده های نرم می روند . هدف از سمباده زنی صاف کردن سطوح می باشد . بعد از سمباده زدن عملیت پولیشکاری برای از بین بردن تمام خطوط باقیمانده بر روی نمونه صورت می گیرد . برای پولیشکاری از یک ماده ساینده خیلی نرم مثل اکسید آلومینیوم استفاده می شود .وبعد از پولیشکاری مرحله اچ کردن صورت صورت می گیرد .اچ کردن عبارتست از خوردگی سطح فلز بوسیله یک مایع خورنده که معمولا نوعی اسید است .بعضی از فلزات بدون اچ کردن تا حدودی ساختمان خود را نشان می دهند ومانند چدن های خاکستری و یا گرافیت کروی که بدون اچ کردن گرافیتهایشان مشخص می شود .

هنگام اچ کردن مرزدانه ها و مناطق پرانرژی سطح خورده شده و دانه بندی قطعه کار مشخص می شود . همچنین دانه ها و فازهای مختلف ماده در مقابل مواد خورنده با شدت های متفاوتی خورده شده و این خود موجب تشخیص آنها از یکدیگر می گردد .

 

معرفی چند محلول اچ کننده

 

در زیر شکل هایی از دستگاه سنباده و پولیش مشاهده می کنیم

 

نتیجه آزمایش :

گرافیت ها خورده شده و ضمینه رنگی می شود و در زیر میکروسکوپ قابل رویت است .شکل نمونه متالوگرافی شده چدن خاکستری