اثر منگنز بر ريزساختار انجمادي چدن با گرافيت هاي كروي

Effect of Manganese Content on the as Cast Microstructure of Nodular Cast Iron

در اين تحقيق، اثر منگنز بر ريزساختار انجمادي چدن با گرافيت هاي كروي با استفاده از روش هاي تجربي و نرم افزار JMatPro بررسي و ارزيابي شد. به اين منظور نمونه هاي چدن با مقادير مختلف 0.5، 5، 11 و 17 درصد وزني منگنز به روش ريخته گري در ماسه توليد شد. مشخصه هاي ريزساختار مانند نوع فازهاي موجود، تعداد كره هاي گرافيتي، ميزان كرويت كره هاي گرافيتي و كسر حجمي كاربيدها و گرافيت با استفاده از ميكروسكوپ نوري مجهز به نرم افزار پردازش تصوير MIP4، ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به EDS و سختي سنجي برينل بررسي شد. در ادامه با استفاده از داده هاي نرم افزار JMatPro و پردازش آن، چگونگي جدايش منگنز و تحليل فازي در دماهاي مختلف انجماد بررسي شد. مشاهدات ميكروسكوپي نشان داده است كه حضور منگنز با مقادير 5، 11 و 17 درصد وزني در چدن سبب كاهش دماهاي بحراني انجماد، ايجاد كاربيدهاي يوتكتيكي، كاهش اندازه و تعداد كره هاي گرافيتي در ريزساختار نهايي مي شود. ارزيابي كمي گرافيت ها نشان داد كه تعداد و درصد كرويت آنها با افزايش مقدار منگنز تا 17 درصد وزني به ترتيب تا حدود 60 و 28 درصد كاهش مي يابد. نتايج بررسي جدايش عناصر منگنز و كربن در حين انجماد با نرم افزار JMatPro نشان داده است كه با افزودن 5 تا 11 درصد وزني مي توان به زمينه آستنيتي با تركيب مشابه فولادهاي آستنيتي منگنزي به همراه توزيع مناسب تري از گرافيت هاي كروي شده و كاربيدها دست يافت.

In this research, the effect of manganese addition on the as cast microstructure of nodular cast iron was investigated using experimental and simulation methods. For this purpose, required cast sample with different manganese contents 0.5, 5, 11 and 17 wt.% were produced in sand mold. The as cast microstructures were examined by optical microscopy equipped by image analysis (MIP4 software) and hardness measurement. Then, using JMatPro simulation software, the manganese segregation, the fraction, analysis and stability of the phase’s at different temperature were predicted based on thermal analysis. The results showed that the addition of manganese with 5, 11 and 17% weight percent has strongly affected the solidification characterization, hardness, and morphology of graphite. A quantitative evaluation of the graphite morphology showed that with increasing manganese content to 17 weight percent, the number of nodal counts and nodularity decrease 60 and 28 percent respectively. The results of the JMatPro software showed that the M7C3 carbide is formed alongside the ledeburitic composition. Also, the thermodynamically analysis of this software revealed that manganese reduces the eutectic temperature and increases the solidification range