• بازدید : 65 views
  • بدون نظر
این فایل در ۶۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

بررسي ماهيت تنش آستانه اي،روش هاي اندازه گيري تئوري وعملي ،عوامل موثر وچگونگي محاسبه تنش آستانه اي از جمله مسايل مهمي است که کمتردرمقالات به آن اشاره شده است.هرچند مقالات ومنابع مرتبط با تنش آستانه اي بسيارمحدود است ليک در اين پروژه سعي گرديده تا حدودي با اين مبحث آشنا شويم .
 آنچه در مورد تنش آستانه اي به نظر مي رسد اين مطلب است که با خزش ارتباطي نزديک داشته ومي توان با استفاده از نمودارهاي خزش آن را تحليل کرد.
در واقع  مي توان گفت تنش آستانه اي به دليل اندر کنش نابجايي ها با ذرات واثر متقابل آنها برهم ايجاد مي شود.به بيان ديگر عدم تقارن نيروي صعود ناشي از عدم تقارن شبکه علت اصلي پيدايش تنش آستانه اي است. اين تنش را مي توان با استفاده از روش برونيابي برروي نمودار تنش – کرنش ويا باروابط موجود بدست آورد. از جمله پارامترهاي موثر بر آن دما مي باشد که با افزايش آن تنش آستانه اي بشدت افت مي کند. 
  با پيشرفت بشر وايجاد تکنولوژي جديد ،نياز انسان به توليد موادي که در دماهاي بالا خواص مکانيکي مناسبي از خود نشان مي دهند ،افزايش پيدا کرده است.براي پاسخگويي به اين نياز شناخت مکانيزم هايي که درشرايط دماي بالا اتفاق مي افتد لازم است.آزمايش خزش از جمله آزمايشاتي است که به خوبي مي تواند جوابگوي اين نياز باشد.
 محققان با بررسي در آلياژهاي آلومينيوم به نتايج جالبي در مورد اثر تنش آستانه اي رسيده اند .در اين پروژه سعي مي کنيم با تفکيک اثرات ۷اين تنش برروي مواد مختلف نتيجه اي قابل لمس از مبحث مطروحه بدست آوريم . البته  مقالات در اين زمينه بسيار انگشت شمار وپيوستگي اين مقالات محدود هم کاري دشوار .
 هدف اصلي از اين بررسي اثر بسيار مهم دما برتنش آستانه اي است که با توجه به اين موضوع اهميت بحث حاضر مشخص مي شود.
قبل از ورود به مبحث اصلي لازم است مروري بر فولادهاي ميکروآلياژي داشته باشيم .

۱-۱- فولادهاي كم آلياژي: 
فولادهاي كربني با يك يا چند عنصر كرم ، نيكل ، مس ، موليبدن ، فسفر واناديم، به مقادير چند درصد يا كمتر از فولاد كم آلياژي مي نامند. مقادير بالا از عناصر الياژي معمولاً براي خواص مكانيكي و سختي پذيري است . 

۱-۱-۱- اثرات افزودني هاي ميکروآلياژ کننده : 
اين بخش بر روي فولادهاي پرليت – فريت ميکروآلياژ شده تاکيد کرده است ، که از افزودني هاي عناصر آلياژ کننده مثل نيوبيوم و واناديوم براي بالا بردن کربن و يا محتواهاي منگنز استفاده مي کند ( و به اين ترتيب توانايي حمل بار بالا مي رود ) بررسي هاي گسترده در طول دهه ۱۹۶۰ بر روي اثرات نيوبيوم و واناديوم روي خصوصيات مواد يا مصالح درجه ساختماني باعث کشف اين موضوع گرديد که مقادير کم نيوبيوم، واناديوم هر کدام (۱۰/۰% ) فولادهاي استاندارد کربن – منگنز را بدون تداخل با بعمل آوري بعدي مستحکم و قوي مي سازند مقدار کربن نيز مي تواند کم شود تا هم قابليت جوش را بالا ببرد و هم چقرمگي را ، چون اثرات مقاومت دهندگي نيوبيوم و واناديوم بخاطر کاهش در استحکام ناشي از کاهش در مقدار کربن جبران مي شوند . 
خصوصيات مکانيکي فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالاي ميکرو آلياژ شده ، فقط در صورت افزايش عناصر ميکرو آلياژ کننده حاصل مي شوند . لازمه ي وجود آستنيت که به اثرات پيچيده طرح آلياژ و تکنيک هاي نورد کاري بستگي دارد ،  نيز يک فاکتور مهم در تصفيه دانه اي فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالاي نورد گرم است . تصفيه دانه اي در صورت وجود آستنيت با روش هاي نورد کاري کنترل شده ، باعث چقرمگي بالا و استحکامهاي تسليم زياد در رنج ۳۴۵ تا ۶۲۰ مگا پاسکال(ksi 90 تا ۵۰) مي شود.
اين توسعه فرآيندهاي نوردکاري کنترل شده همراه با طرح آلياژ، سطوح استحکام تسليم بالايي را توليد کرده است که با پايين آمدن تدريجي مقدار کربن توام مي باشد بسياري از فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالا ميکروآلياژ شده اختصاصي ، مقادير کربن به كمي ۶۰/۰% و يا حتي كمتر دارند ، با اين حال هنوز مي توانند استحکام تسليم حدود ۴۸۵ مگا پاسکال (ksi 70) را توسعه داده و ايجاد نمايند . استحکام تسليم بالا  ، با اثرات ترکيبي اندازه دانه ريز ايجاد شده و در طول نورد کاري گرم کنترل شده و استحکام دهندگي رسوب حاصل مي شود که اين خصوصيت ناشي از حضور واناديوم ، نيوبيوم و تيتانيوم است .]۱[ 

۱-۱-۲- انواع گوناگون فولادهاي فريت – پرليت ميکروآلياژ شده عبارتند از : 
۱-۱-۲-۱-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم 
۱-۱-۲-۲-فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم 
  1-1-2-3-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم – نيوبيوم 
۱-۱-۲-۴- فولادهاي موليبدن – نيوبيوم 
۱-۱-۲-۵-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم – نيتروژن 
۱-۱-۲-۶-فولادهاي ميکروآلياژ شده تيتانيوم 
۱-۱-۲-۷-فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم – تيتانيوم 
   1-1-2-8-فولادهاي ميکروآلياژ شده تيتانيوم – واناديوم 

۱-۱-۲-۱- فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم : 
تهيه و توسعه فولادهاي حاوي واناديوم مدت کوتاهي پس از تهيه فولادهاي هوازدگي رخ مي‌دهد و محصولات نورد شده صاف با بيش از ۱۰/۰%  واناديوم بطور وسيعي در شرايط نورد گرم بکار مي روند فولادهاي حاوي واناديوم نيز در شرايط نورد کنترل شده ، نرمال شده و يا کوئنچ و تمپر شده بکار مي روند . 
واناديوم با تشکيل ذرات رسوب ريز ( با قطر ۵  الي ۱۰۰ نانومتر ) V (CN) در فريت در طول سرد سازي پس از نورد گرم به قوي ساختن کمک مي کند . اين رسوبات واناديوم ، که به پايداري رسوبات نيوبيوم نيستند ، محلول در همه دماهاي عادي نورد کاري هستند که براي ايجاد فريت دانه ريز مفيد مي باشند قوي ساختن به وسيله واناديوم ، بين ۵تا ۱۵ مگا پاسکال ( ksi 2 و ۷/۰ ) در هر ۰۱/۰ ترکيب شيميايي واناديوم است و اين حد متوسط به مقدار کربن و سرعت سرد سازي حاصل از نورد گرم بستگي دارد ( و بنابراين به ضخامت مقطع نيز بستگي دارد ) سرعت سرد سازي که با دماي نورد گرم و ضخامت مقطع معين مي شود برروي قوي ساختن سطح رسوب در فولاد ۱۵/۰% واناديوم تاثير مي گذارد که در شکل ۱-۱ نشان داده شده است . 
شكل (۱-۱) اثر ميزان سرد كاري روي افزايش استحكام تسليم ناشي از قوي ساختن رسوب در يك فولاد ۱۵/۰ درصد واناديوم ]۱[

در سرعت هاي سرد سازي بالا بيشتر ذرات (CN) V در محلول باقي مي ماند و بنابراين بخش کوچکتري از ذرات (CN) V رسوب کرده و قوي ساختن نيز کاهش مي يابد در مورد يک ضخامت مقطع داده شده و محيط سرد سازي  ، سرعت هاي سرد سازي مي توانند با افزايش يا کاهش دما قبل ازسرد سازي به ترتيب افزايش يافته و يا کاهش يابند. افزايش دما باعث بزرگتر شدن اندازه دانه اي آستنيت مي شود در حاليکه کاهش دماي نورد کاري را دشوار تر مي سازد . 
مقدار منگنز نيز بر روي استحکام دادن فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم تاثير مي گذارد اثر منگنز روي فولاد واناديوم نورد شده گرم در جدول (۲-۱) نشان داده شده است با افزايش ۹/۰ درصد منگنز که ناشي از قوي ساختن محلول جامد است . قوي کردن رسوب واناديوم نيز افزايش مي يابد چون منگنز دماي تغيير شکل آستنيت به فريت را پايين مي آورد به اين ترتيب باعث پراکندگي رسوب ريزتر مي شود . اين اثر منگنز روي قوي ساختن رسوب بزرگتر از اثرش در فولادهاي نيوبيوم است با اينحال استحکام مطلق در يک فولاد نيوبيوم داراي Mn 2/1 % فقط حدود ۵۰ مگا پاسکال (ksi 7) کمتر از فولاد واناديوم است اما در سطح آلياژي بسيار کمتري است ( يعني nb 06/0 % در برابر ۱۴/۰% واناديوم ) سومين عاملي که روي استحکام فولادهاي واناديوم تاثير مي گذارد اندازه دانه اي فريت توليد شده بعد از سرد سازي از دماي آستنيت کننده است . اندازه هاي دانه اي فريت ريزتر (که نه تنها باعث استحکام هاي تسليم بالاتر شده بلکه چقرمگي و شکل پذيري را نيز بالا مي برند) مي توانند با دماهاي تغيير شکل کمتر آستنيت به فريت و يا با شکل گيري اندازه هاي دانه اي آستنيت ريز تر قبل از تغيير شکل توليد شوند پايين آوردن دماي تغيير شکل که روي قوي ساختن سطح رسوب تاثير مي گذارد مي تواند با افزودن آلياژ و يا با سرعت هاي سردسازي افزايش يافته ايجاد شود  در مورد يک سرعت سرد سازي داده شده تصفيه اندازه دانه فريت و تصفيه اندازه دانه آستنيت در طول نورد کاري صورت مي گيرد . 
اندازه دانه آستنيت فولادهاي نورد گرم با تبلور مجدد و رشد دانه اي آستنيت در طول نورد کاري معين مي شود فولادهاي نورد گرم واناديوم معمولاً دستخوش نوردکاري قراردادي قرار مي گيرند اما با نورد کنترل شده تبلور مجدد توليد مي شود. با نورد کاري قراردادي فولادهاي واناديوم قوي ساختن مناسب رسوب را تهيه کرده و قوي ساختن نسبتاً کمي را از تصفيه دانه ايجاد مي کنند استحکام تسليم حداکثر فولادهاي واناديوم نورد گرم قراردادي با ۲۵/۰ درصد کربن و ۰۸۷/۰ درصد واناديوم حدود ۴۵۰ مگا پاسکال (ksi  65) است . حد عملي استحکام هاي تسليم براي فولاد ميکرو آلياژ شده واناديوم نورد گرم حدود ۴۱۵ مگا پاسکال (ksi  60) است حتي وقتي تکنيک هاي نورد کاري کنترل شده بکار روند . 
فولادهاي واناديوم که در معرض نورد کاري کنترل شده تحت تبلور مجدد قرار مي گيرند نياز به اضافه کردن تيتانيوم دارند بطوريکه رسوب ريزي ازTiN  تشکيل مي شود که رشد دانه آستنيت را بعد از تبلور مجدد محدود مي سازد .  استحکام هاي تسليم از نورد کاري کنترل شده قراردادي به حد عملي حدود ۴۱۵ مگا پاسکال (ksi  60) محدود شده است که به دليل فقدان تاخير تبلور مجدد است وقتي هم استحکام و هم چقرمگي ضربه اي از جمله عوامل مهم باشند در اين صورت فولاد نيوبيوم کم کربن و نورد کاري شده کنترل شده قابل ترجيح است ( مثل ورقه مقاوم به ترک خوردگي تحريک شده هيدروژن ۶۰- X )]1[.

جدول(۱-۱)اثر مقدار منگنز روي قوي ساختن رسوب فولاد ميكروآلياژ شده واناديوم با تركيب پايه ۰۸/۰ درصد كربن و ۳۰/۰ درصد سيليسيوم ]۱[
۱-۱-۲-۲- فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم : 
مثل واناديوم ، نيوبيوم  استحکام تسليم را با سخت کردن رسوب ، بالا مي برد ، ميزان افزايش به اندازه و مقدار کاربيدهاي نيوبيوم رسوب کرده بستگي دارد .
شکل(۱-۲) اثر كاربيد نيوبيوم روي استحكام تسليم براي اندازه هاي متفاوت ذرات كاربيدنيوبيوم ]۱[


با اين حال نيوبيوم نيز يک تصفيه کننده دانه اي موثر از واناديوم است . بنابراين اثر ترکيبي قوي کردن رسوب و تصفيه دانه فريت نيوبيوم، يک عمل قوي کننده موثرتر از واناديوم مي سازد . اضافه کردن نيوبيوم معمولاً حدود ۰۴/۰% تا ۰۲/۰% درصد است . 
استحکام دهي با نيوبيوم ۳۵ تا ۴۵ مگا پاسکال (۵تا ۶ ksi )در هر ۰۱/۰ درصد اضافه کردن است. اين استحکام دهي با نقص قابل توجهي از چقرمگي فاز توام مي باشد . تا اينکه روندهاي نوردکاري ويژه اي تهيه شدند و مقادير کربن براي جلوگيري از شکل گيري بينيت فوقاني پايين آورده شدند . بطور کلي دماهاي پرداخت کاري بالا و عبورهاي تغيير شکل نوري در مورد فولادهاي نيوبيوم بکار مي روند چون ممکن است باعث افزايش اندازه هاي دانه هاي مخلوط و يا فريت و يدمن اشتاتن شود که چقرمگي را ناقص مي کند . فولادهاي نيوبيوم با نورد کاري کنترل شده و سرد كردن مستقيم توليد مي شوند.
نوردكاري کنترل شده تحت تبلور مجدد فولاد نيوبيوم مي تواند بدون تيتانيوم موثر باشد و اين در حالي است که نورد کاري تحت تبلور مجدد فولادهاي واناديوم براي تصفيه ي دانه اي به تيتانيوم نياز دارد . همچنين نيوبيوم بسياري مورد نياز است و فولادهاي تيتانيوم – نيوبيوم مي توانند در دماهاي بالاتر نورد کنترل شده تحت تبلور مجدد بشوند. در حال حاضر فولادهاي سطح ساحلي با ضخامت بيش از ۷۵ ميليمتر (in 3) و با استحکام هاي تسليم ۳۴۵ تا ۴۱۵ مگا پاسکال (۵۰ تا ۶۰ ksi) بطور معمول توليد مي شوند . ]۱[

۱-۱-۲-۳- فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم – واناديوم : 
فولادهاي ميکروآلياژ داراي نيوبيوم  و واناديوم استحکام تسليم بالاتري در شرايط نورد گرم بطور قراردادي نسبت به فولادهاي موجود را دارد . مثل فولادهاي نورد گرم ، فولادهاي واناديوم – نيوبيوم تقريباً همه از استحکام افزايش يافته اشان به دليل استحکام دهي به رسوب مشتق مي شوند و بنابراين دماهاي انتقال بالاي شکل پذير  شکننده دارند . اگر فولاد نورد، کنترل شده باشد اضافه کردن نيوبيوم و واناديوم با هم از جمله مزايايي براي افزايش استحکام تسليم و پايين آوردن دماهاي انتقالي شکل پذير  شکننده يا تصفيه دانه اي است . 
معمولاً فولادهاي نيوبيوم – واناديوم با مقادير کربن نسبتاً پايين شناخته مي شوند . ( کربن كمتر از %۱۰/۰) اين مقدار پرليت را کاهش مي دهد و چقرمگي ، شکل پذيري و قابليت جوش را بالا مي برد. اين فولادها، معمولاً به عنوان فولادهاي کاهش يافته پرليت شناخته مي شوند.

عتیقه زیرخاکی گنج