فهرست مطالب کلی : عملیات حرارتی مقدمه یادآوری عملیات حرارتی فولادها عملیات حرارتی تعادلی عملیات حرارتی غیر تعادلی سخت کردن سطحی عملیات حرارتی چدنها عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی منابع : 1 - اصول عملیات حرارتی فولادها و چدنها از دکتر محمد علی گلعذار 2 - عملیات حرارتی و مهندسی سطح از دکتر محمد علی گلعذار 3-Metals Hand Book, Heat treatment, Vol.3, Ed. 9, ASM ارزیابی :

Microstructure Properties Processing Performance

Metal Alloys Steels FerrousNonferrous Cast Irons CuAMgTi <1.4wt%C3-4.5wt%C <1.4wt%C 3-4.5wt%C Steels Cast Irons

چدن فولاد

L + Fe 3 C M N C P E O G F H Cementite Fe 3 C x x’ BCC (  or Ferrite) Iron has a low solubility limit (0.022%) FCC (  or Austenite) Iron can hold up to 2.14% Carbon! Pearlite P

(a) Fine pearlite (b) coarse pearlite. 3000X

Fe 3 C +  (BCC)  (FCC)  (BCT) عملیات حرارتی تعادلی و غیر تعادلی

Coarse pearlite+ proeutectoid phase Castings Fine pearlite + proeutectic phase Bainite Matensite (BCT) Tempered martensite Austenite ( , FCC) slow cooling fast cooling moderate cooling rapid quenching reheating Cold worked عملیات حرارتی تعادلی و غیر تعادلی

9 عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

10 همگن کردن Homogenizing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

11 آنیل ( تابکاری ) کردن Annealing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

12 آنیل همدما(ایزوترمال)Isothermal Annealing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

13 آنیل جزیی Partial Annealing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

14 آنیل جزیی Partial Annealing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

15 نرماله کردن Normalizing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

16 نرماله کردن Normalizing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

17 عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment) نرماله کردن Normalizing

18 مقایسه عملیات حرارتی عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

19 The effect of carbon and heat treatment on the properties of plain-carbon steels مقایسه خواص مکانیکی : عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

20 کروی کردن Spheroidizing The microstructure of spheroidite, with Fe3C particles dispersed in a ferrite matrix (  850). عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

21 کروی کردن Spheroidizing عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

22 تنش گیری Stress relieving عملیات حرارتی تعادلی () عملیات حرارتی تعادلی (Equilibrium treatment)

23 خواص مکانیکی ساختارهای تعادلی

24 Ductile Brittle Stress Strain رفتار شکست فلرات و آلیاژها عملیات حرارتی - خواص مکانیکی

25 Temperature (°C) Charpy Toughness (Jol) Brittle Behavior Ductile Behavior Transition Temperature (DBTT) رفتار شکست فلرات و آلیاژها عملیات حرارتی - خواص مکانیکی

26 نحوه رسم دیاگرام TTT دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

Austenite to Pearlite Transformation نحوه رسم دیاگرام TTT 27 دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

28 دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

29 انواع دیاگرام TTT دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

30   + Fe 3 C Cooling Heating Microstructure of pearlite in 1080 steel, formed from austenite of eutectoid composition: 2500X D  D o exp  Q RT      دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

31 نحوه تشکیل پرلیت دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

32 نحوه تشکیل پرلیت Growth and structure of pearlite: (a) redistribution of carbon and iron, and (b) photomicrograph of the pearlite lamellae (2000) دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

33 Fe 3 C +  (BCC)  (FCC)  (BCT) تغییر حالت آستنیت دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

34 مارتنزیتMartensite دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

35 دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

36 (a) Lath martensite in low-carbon steel (  80). (b) Plate martensite in high-carbon steel (  400). دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

37 بینیتBainite دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

38 بینیتBainite انواع بینیت دیاگرام TTT (( Time Temperature Transformation

39 سختی وسختی پذیری عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment)

40 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) سختی وسختی پذیری

41 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) سختی وسختی پذیری

42 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) سختی وسختی پذیری

43 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) تعیین سختی پذیری

44 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) تعیین سختی پذیری 8750H Steel

45 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) سخت کردن :Hardening

46 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) شدت سردکنندگی (H): Severity of the quench

47 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) مطالعه فصل تمپر کردن از کتاب دکتر گلعذار

48 عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) تنشهای حاصل از سخت کردن Formation of quench cracks caused by residual stresses produced during quenching

عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) سخت کردن فولادهای پر کربن و آلیاژی دیگر روشهای سخت کردن : Others Hardening Methods 49

عملیات حرارتی غیرتعادلی ( ) عملیات حرارتی غیرتعادلی (Non equilibrium treatment) دیگر روشهای سخت کردن : Others Hardening Methods The austempering and isothermal anneal heat treatments in a 1080 steel 50

کربوره کردن Carburizing 51 - در حالت جامد Cementation - در حالت مایع Cyaniding - در حالت گاز Gas Carburizing سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

کربوره کردن جامد Carburizing 52 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

کربوره کردن جامد Carburizing 53 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

کربوره کردن جامد Carburizing 54 کربوره کردن مایع Cyaniding سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

2 Suitable Temperature Between 495 and 565°C (for Steels) سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

Fick’s second law Error function Diffusion depth Diffusion coefficient 2 Self diffusion [m 2 /s] activation energy gas constant [8.31J/mol-K] D  D o exp  Q d RT      [J/mol],[Kcal/mol] [0.987kcal/mol-K] نفوذ در حالت جامد 56 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

57 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process ) مسئله : یک قطعه فولادی حاوی 0.1%C را می خواهیم در کربوره کنیم بطوریکه در عمق 0.5mm غلظت به حداقل 0.45%C برسد محیط کربن ده غلظت سطحی برابر با 1% فراهم می کند. مطلوب است موارد زیر را محاسبه کنید؟ الف - زمان لازم D=1.4*10 -7 ب – اگر عمق نفوذ دو برابر شود زمان لازم x 2 Dt if = Y YErf جدول راهنمای تابع خطا C(x,t)  C o C s  C o  1  erf x 2 Dt     

58 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process ) سخت کردن شعله ای Flame Hardening

59 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی (Case-Hardening Process ) سخت کردن شعله ای Flame Hardening

60 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process ) سخت کردن القایی Induction Hardening

61 سخت کردن سطحی () سخت کردن سطحی ( Case-Hardening Process )

2 عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی ( ) عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی ( Precipitation/Age Hardening ) انواع روشهای مستحکم کردن فلزات و آلیاژها : آلیاژهای مهم : 2024 (Al-4.5%Cu; CuAl 2 ), Ann=30, Age=70, Wr+Age=75KSi 7075 (Al-5.6%Zn, 1.6%Cu, 2.5%Mg;AlMgCu ),Ann=33, Age=80, Wr+Age=83KSi

2 (a) Phase diagram for the aluminum-copper alloy system. (b) Various micro- structures obtained during the age-hardening process عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی ( ) عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی ( Precipitation/Age Hardening ) مرحل عملیات حرارتی سختی رسوبی:

2 The effect of aging temperature and time on the yield strength of an Al-4% Cu alloy عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی ( ) عملیات حرارتی آلیاژهای غیر آهنی ( Precipitation/Age Hardening )

65 Plasma Hardening What is Plasma?

66 Plasma Hardening Plasma torch in operation

67 Plasma Hardening In a plasma arc torch, the plasma gas serves as a resistive heating element to convert electricity into heat. Because it is a gas and cannot melt, temperatures in excess of 7000°C can be produced.

68 Plasma Hardening Plasma hardening die steel

Definition Thermal Spray Coating 6

7