دانلود مقاله کامل درباره علم تکنولوژی مواد

اختصاصی از فی فوو دانلود مقاله کامل درباره علم تکنولوژی مواد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه :78

بخشی از متن مقاله

علم تکنولوژی مواد

1- طبقه بندی مواد کار

1-1- تعریف تکنولوژی مواد: 

علمی که دربارة استخراج، تصفیه، آلیاژ کردن، شکل دادن، خصوصیات فیزیکی، مکانیکی، تکنولوژیکی، شیمیایی و عملیات حرارتی  بحث می‌کند، تکنولوژی مواد گفته می‌شود. این علم ساختمان داخلی مواد از نظر شبکه‌بندی، ترکیب و سایر خصوصیات آنها را بررسی می کند.

2-1- طبقه‌بندی عناصر

تعریف عنصر:

موادی که در اثر تجزیه قابل تبدیل به مواد ساده‌تر نباشند، عنصر نامیده می‌شود. بیشترین عنصر در طبیعت، اکسیژن میباشد.  حجم هوا را اکسیژن خالص اشتغال نموده و نصف  جرم پوستة‌ زمین از  ترکیبات اکسیژن دار تشکیل شده است. (بیشترین فلز آلومینیم می‌باشد 1/8% بعد از آن آهن 5%)

3-1- عناصر مهم و ترکیبات آنها

1-3-1- خواص اکسیژن (o) :

گازی است بی بو، بی رنگ و بی مزه، ترکیب آن با عناصر دیگر را اکسیداسیون گویند. برای ایجاد حرارت زیاد، اکسیژن را با گازهایی مانند گاز طبیعی، هیدروژن، استیلن محترق می‌کنند تا درجه حرارتی معادل 2000 تا 3200 درجه سانتی گراد بدست آید.

4-3-1- سیلیسم (Si) :

غیر فلز و به صورت خالص در طبیعت  یافت نمی شود. در آلیاژ فولاد و چدن کاربرد دارد.

ممهترین ترکیب=  دی اکسید سیلیسم= سیلیس، که اگر به صورت کریستال متبلور شده باشد= کوارتز در ریخته گری از ماسه‌های سیلیس دار استفاده می‌شود.

5-3-4- گوگرد (S):

زرد، جامد، شکننده، خالص، در کنار آتش نشانها یا چشمه‌های آب معدنی

گوگرد+ اکسیژن  ¬ شعله‌ای به رنگ آبی= دی ا کسید گوگرد  بوی زننده دارد برای ضد عفونی و تهیة‌اسید سولفوریک ترکیب گوگرد با فلزات (بدون اکسیژن) سولفید نامیده می‌شود، سولفید آهن  یا سولفید سرب (pbs)

از پودر گوگرد برای ولکانیزه کردن لاستیکها استفاده می‌شود، باعث افزایش مقاومت در مقابل حرارت، عوامل جوی و مواد شیمیایی می‌شود.

4-1- خواص فیزیکی مواد:

خواص فیزیکی باعث تغییر در ساختمان شیمیایی اجسام نمی‌شود قابلیت هدایت حرارت، الکتریسیته، جرم مخصوص و نقطه ذوب

1-4-1- قابلیت هدایت حرارت:

قدرت هدایت حرارت واحد طول جسم بر واحد سطح مقطع آن گفته می‌شود. فلزات هادی هستند، به ترتیب نقره، مس، آلومینیم.

2-4-1- قابلیت هدایت الکتریسیته:

قدرت هدایت الکتریسیته واحد طول جسم بر واحد سطح مقطع آن گفته می‌شود. نقره، مس ، آلومینیم

3-4-1- جرم مخصوص:

جرم واحد حجم از هر جسم را جرم مخصوص آن جسم گویند. به نوع ماده و اندازه تراکم ذرات ماده بستگی دارد.

4-4-1- نقطه ذوب:

درجه حرارتی که یک ماده در شرایط متعارفی از جامد به مایع تبدیل می‌شود، نقطه ذوب گفته می‌شود، نقطه ذوب مواد خالص مشخص است.

5-1 خواص مکانیکی مواد:

مقاومت فلزات در مقابل تأثیرات عوامل مکانیکی استحکام، سختی، الاستیسیته.

1-5-1- استحکام: مقاومت در مقابل نیروی خارجی. به مقدار، نحوة تأثیر نیرو و نیروی جاذبة بین مولکولی بستگی دارد.

2-5-1- سختی: مقاومت در مقابل نفوذ جسم خارجی

3-5-1- الاستیسته: برگشت پذیری مواد پس از تغییر شکل ناشی از اعمال نیروی خارجی گفته می‌شود.

6-1- خواص تکنولوژی مواد :

1-6-1- چکش خواری: قابلیت تغییر شکل مواد در اثر نیروی فشاری و ضربه. چدن قابلیت چکش خواری ندارد.

2-6-1- ریخته‌گیری: شکل پذیری اجسام در حالت مذاب برای اجسام جدار نازک ، باید ماده دارای قابلیت ریخته‌گری خوبی باشد. چدن، آلیاژ آلومینیم، آلیاژ مس، مواد مصنوعی به راحتی ریخته‌گری می‌شود.

3-6-1- جوشکاری: موادی که بوسیله حرارت یا حرارت توأم با فشار بتوان آنها را به صورت مذاب به یکدیگر وصل نموده فولادها، مواد مصنوعی و فلزات غیر آهنی.

4-6-1- قابلیت براده‌برداری:  اگر با سرعت زیاد و نیروی کم براده برداری شود و سطح آن پس از براده‌برداری صاف باشد قابلیت براده برداری خوبی دارد.

• فلزات آهنی

1-2- آهن، فولاد، چدن

1-1-2- آهن (Fe)

حدود 5 درصد از قشر جامد زمین را تشکیل می دهد و بعد از آلومینیم می‌باشد.

آهن بیشتر به صورت اکسید در طبیعت می‌باشد ولی به صورت کربنات، سیلیکات و سولفید آهن نیز وجود دارد.

آهن خالص نرم است پس با غیرفلزات (کربن- گوگود- فسفر- سیلیسم) و با فلزات  (کرم- نیکل- وانادیم و مولیبدن) به صورت آلیاژ استفاده می‌شود که فولاد و چدن نامیده می‌شود. 2-1-2- فولاد و چدن

اگر مقدار کربن از 06/2 درصد کمتر باشد فولاد گفته می‌شود و فولاد آلیاژی تا 2/2 درصد کربن دارد.

اگر مقدار کربن در آهن بین 06/2 تا 67/6 درصد باشد چدن گفته شود.

اگر کربن زیاد شود نقطه ذوب کمتر و قابلیت ریخته گری کم و قابلیت آبکاری و چکش خواری بهتر می‌شود.

4-2- تولید آهن خام با روش احیای مستقیم:

در این روش از سوخت گازی یا کک استفاده می‌شود و آهن خام تولید دارای 92 تا 96 درصد آهن خالص می‌باشد و به آن آهن اسفنجی گونید و با استفاده از کوره الکتریکی آن را به فولاد تبدیل می‌کنند.

5-2- تولید چدن از آهن خام:

بوسیله کورة‌ کوپل به دست می‌آید. بار ورودی این کوره‌ها ماسل+ چدن قراضه + آهن قراضه می‌باشد و مقدار کربن چدن 2 تا 67/6 درصد می‌باشد.

1-5-2- چدن خاکستری با گرافیت مطبق:

در این چدن کربن به صورت لایه‌ای یا طبقه‌ای می‌باشد و این چدنها دارای سیلیسیم و عناصر گرافیت زای بالاتری هستند و در عوض عناصر کاربیدزا ندارند یا کمتر دارند. کاربرد: لوله، یاتاقان، پنجره کوره‌ها و رینگ پیستون

2-5-2- چدن خاکستری با گرافیت کروی چدن داکتیل (GGG) کربن در آن به صورت کروی می باشد و چدن نشکن نیز گفته می‌شود، در اثر اضافه کردن آلیاژ منیزیم یا آلیاژ سلیسیم، آهن، منیزیم به چدن مذاب بدست میاید، قابلیت خم کاری ، انبساط و استحکام آن 3 تا 5 برابر چدن خاکستری با گرافیت مطبق می‌باشد.

کاربرد: میل لنگ، محفظه جعبه دنده‌ها، چر‌خ‌ دنده‌ها، قرقره‌ها، ماشین‌آلات کشاورزی، پوسته پمپ‌ها و توربین‌ها، سیلندر

3-5-2- چدن سخت (GH):

در این چدن ، کربن با آهن تشکیل کاربید آهن  را می دهد و به چدن سفید نیز معروف است این چدن با سریع سرد کردن و کاهش سیلیسیم و افزایش منگنز بدست می‌آید. 25-GH یعنی این چدن تا عمق 25 میلیمتری سخت شده است.

به دلیل مقاومت در مقابل سایش برای چرخ واگنها، پیستونهای هیدرولیکی، نورد، نورد ماشین چاپ ، کاغذ سازی، لاستیک سازی و آسیابها

4-5-2- تمپرگوس (چدن مالیبل):

در اثر انجام عملیات حرارتی روی چدن سخت یا چدن سفید بدست می‌آید و سخت و شکننده نمی باشد، به چدن چکش خوار نیز معرف است عمل حرارت دادن را تمپر گویند. کاربرد: کلید، اهرم ، سه راهی

5-5-2- چدن مخصوص:

با آلیاژ کردن چدن با فلزات نیکل، کرم ، مولیبدن و وانادیم بدست می‌آید و سخت و شکننده نمیباشد، به چدن چکش خوار نیز معروف است عمل حرارت دادن را تمپر گویند. کاربرد: کلید، اهرم ، سه راهی

5-5-2- چدن مخصوص:

با آلیاژ کردن چدن با فلزات نیکل، کرم ، مولیبدن و وانادیم بدست می‌آید.

استحکام زیاد دارد در مقابل عوامل شیمیایی و حرارت زیاد مداوم هستند.

6-2- تولید فولاد از آهن خام:

برای تهیة‌ فولاد از آهن خام باید میزان کربن را کاهش داد و دیگر عناصر موجود در آهن خام (گوگرد، فسفر، سیلیسیم و منگنز) را در حد مطلوب قرار داد.

روشهای تولید فولاد از آهن خام عبارتند از:

1-6-2- روش توماس بسمر

2-6-2- روش L-D

3-6-2- روش زیمنس مارتین

4-6-2- روش کورة‌قوس الکتریکی

1-6-2- روش توماس بسمر:

مبدل توماس بسمر به شکل گلابی می‌باشد و به آن کنورتر نیز گفته می‌شود.

مبدل توماس جدارة خارجی از فولاد و جداره داخلی از «دلمیت» است. (دلمیت- کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم)  و چون پوشش آن خاصیت قلیایی دارد برای اکسید یا تازه کردن آهن‌هایی استفاده می‌شود که خاصیت  قلیایی (فسفر، گوگرد زیاد، سیلسیم کم ) دارند.

مبدل بسمر: جداره خارجی از فولاد و جداره داخلی آن از آجر نسوز سیلیکات می باشد و برای اکسید یا تازه کردن آهن های استفاده می شود که خاصیت اسیدی (فسفر، گوگرد کم، سیلسیم زیاد) دارند.

کنورتر به صورت عمودی بوده و هوا با فشار 2 بار از پائین به سمت بالا دمیده می شود. برای جذب اکسیژن فسفر به آن آهک اضافه می کنند و به سرباره وارد می شود.

عبور هوا که حامل اکسیژن نیز می‌باشد باعث سوختن کربن، سیلسیم و منگنز شده و به سطح سرباره می‌آیند. رسیدن هوا 15 تا 20 دقیقه ادامه دارد.  و در جه حرارت آهن مذاب از 1300 درجه به 1600 درجه سانتی گراد افزایش می‌یابد.

از سربارة کنورتر توماس به دلیل داشتن فسفر زیاد برای تهیه کودشیمیائی استفاده می‌شود.

فولاد تولیدی به فولاد توماس معروف است و 05/0 تا 5/0 درصد کربن دارد که قابلیت آهنگری و جوشکاری خوبی دارد و برای تهیة پروفیلها میله‌ها ، ورقها، نبشیها و تیر آهنها استفاده می‌شود.

عیب روش توماس بسمر این است که مقداری از ازت موجود در هوا جذب فولاد شده و باعث می‌شود که قابلیت شکستگی فولادهای کم کربن در تغییر فرم در حالت سرد افزایش یابد. به همین خاطر بهتر است از روش L-P استفاده شود.

2-6-2- روش L-D :

در این روش اکسیژن خالص با فشار 4 تا 12 بار از بالا به سطح مذاب دمیده می‌شود. محتویات کنورتر عبارتند از آهن خام مذاب، آهک و حدود 30% آهن قراضه، وجود اکسیژن باعث می‌شود که درجه حرارت کنورتر به حدود cْ200 برسد و به دلیل درجه حرارت بالا و جلوگیری از سوختن مذاب از آهن قراضه استفاده می‌‌شود. عمل تازه کردن یا اکسید کردن بین 20 تا 45 دقیقه انجام می‌گیرد؛ برای تهیه هر تن فولاد 85 متر مکعب اکسیژن نیاز می‌باشد، فولاد این روش مرغوب‌تر و بدون ازت می‌باشد.

3-6-2- روش زیمنس مارتین:

محتویات کوره عبارتند از: آهن خام سفید مذاب یا جامد، سنگ آهک، آهن قراضه و آهک. برای تهیه حرارت از گاز و هوای گرم که از گرم کن‌ها عبور می کنند استفاده می‌ شود. وقتی که یک سری از کوره‌ها بوسیله هوا و سوخت حرارت می‌دهند، سری دیگر توسط دود خروجی گرم می‌شوند. درجه حرارت تا cْ 2000 بالا می‌رود. عمل تازه کردن در حدود 6 تا 10 ساعت به طول می‌انجامد. پوشش داخل آن می‌تواند اسیدی یا قلیایی باشد. فولاد تولیدی را فولاد زیمنس- مارتین (SM) گویند. که
می تواند آلیاژی یا غیر آلیاژی باشد. با ذوب نمودن عناصری مانند کرم، نیکل ، وانادیم در کوره زیمنس مارتین فولاد آلیاژی به دست می‌آید که محکم‌تر و مقاوم‌ به خوردگی می‌باشد. فولاد غیر آلیاژی این روش دارای قابلیت چکش خواری و جوشکاری است و اگر مقدار کربن آن از 5/0 درصد بیشتر باشد قابلیت آبکاری و بهسازی دارد.

*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***