سامانه نیازمندی های صنعتی کار
متالورژی

تاثیر سیلیس در فولادها

تاثیر سیلیس در فولادها – مقاله آموزشی

 

سیلیس در طبیعت به شکل آزاد نیست بلکه بیشتر به صورت دی اکسید سیلیس خالص و سیلیکات ها می باشد.

کانی های حاوی سیلیس را می توان در خاک رس،ماسه و انواع مختلف گرانیت ها و سنگ ها پیدا کرد.

سیلیس قسمت اصلی نیمه هادی ها بوده و نیز در شکل سیلیکات و سیلیکا در شیشه ها ،سیمان و سرامیک کاربرد فراوانی دارد.

سیلیس در حالت بلوری به رنگ خاکستری تار بوده و جلای فلزی دارد.

با اینکه سیلیس یک عنصر نسبتا خنثی است،ولی با هالوژن ها و مواد قلیایی واکنش می دهد و بیشتر اسید ها بجز ترکیبی از اسید نیتریک و اسید هیدروفلوریک بر آن تاثیری ندارند.

سیلیس عنصری بیشتر از ۹۵ درصد از طول موج های امواح ماورای بنفش را انتقال میدهد.

سیلیس از واژه لاتین silex به معنای سنگ چخماق گرفته شده است و اولین بار توسط آنتوین لاوازیه در سال ۱۷۸۷ شناسایی شد و سپس به اشتباه توسط همفری دوی( Humphry Davy) در سال ۱۸۰۰ به عنوان یک ترکیب طبقه بندی شد.

 

در سال ۱۸۱۱،گی لوساک (Gay-Lussac) و تنارد(Thenard) توانستند که سیلیس آمورف و ناخالص را از حرارت دادن پتاسیم در کنار تترافلوراید سیلیس بدست آورند.

 

در سال ۱۸۲۴ میلادی،برزیلیوس سیلیس آمورف را تقریبا با روش مشابه با روش لوساک بدست آورد و سپس با شستن مکرر آن توانست به سیلیس با خلوص بالا دست یابد.

 

با توجه به اینکه سیلیس با کربن شباهت دارد ،برخی این احتمال را می دهند که حیاتی براساس سیلیس وجوددارد .

 

اما این بیشتر به یک داستان تخیلی و علمی شباهت دارد.

 

افترای اصلی که درمورد حیات پایه سلیس داده می شود،این است که سیلیس برخلاف کربن تمایل ندارد که پیوندهای دوتایی و سه تایی تشکیل دهد.

 

با وجوداینکه هنوز حیاتی بر پایه سیلیس پیدا نشده است،ولی کانی های سیلیس وجود دارد که کاربردهای خاصی دارند.

 

بعضی از باکتریها و اشکال دیگر حیات مثل رادیولاریا پروتوزا(Radiolaria ptotoza) اسکلت دی اکسید سیلیسی دارند.

 

این نوع از حیات با نام سیلیکای بیوژنیک معروف است.باکتریهای سیلیکاتی از سیلیس در متابولیسم استفاده می کنند.

READ  فولادسازی - آشنایی با واحد تولید فولاد

 

زندگی که ما بر روی زمین می شناسیم،بر اساس بیوشیمی سیلیسی گسترش نیافته است.

 

دلیل اصلی این ادعا این است که حیات در روی زمین بستگی به چرخه کربنی دارد.

 

موجودات اوتوتروفیک(موجوداتی که غذایشان را خود تولیدمی کنند مثل گیاهان) (autotrophic) از دی اکسید کربن برای سنتز ترکیبات آلی با کربن استفاده می کنند و موجودات هتروتروفیک (موجوادتی که غذایشان را از موجودات دیگر تامین می کنند مثل حیوانات)(Heterotrophic) از این ترکیبات انرژی و دی اکسید کربن تولیدمی کنند.

 

حال اگر سیلیس بتواند جایگزین کربن شود،در این صورت است که به چرخه سیلیس نیاز خواهد بود.

 

البته دی اکسید سیلیس در سیستم های آبی رسوب می کند و نمی تواند در دستگاه های حیاتی انتقال یابد.

 

سیلیس را می توان در ترکیب همه فولادها دید.

 

علت اینست که کانه های آهن حاوی درصدهایی از سیلیس است و نیز در حین فولادسازی ،از جداره های نسوز کوره وارد ذوب آهن می شود.

 

  • سیلیس اکسیژن زدای قوی است و آخالهای اکسیدی را نیز حذف می کند.
  • وزن اتمی سیلیس ۲۸ و نقطه ذوبش ۱۴۲۷ C است.
  • ساختار کریستالی آن مکعبی الماسی است.
  • سیلیس فلز نیست بلکه یک شبه فلز metalloid است .
  • سیلیس در آهن مذاب بهر نسبتی حل می شود. ولی در آهن جامد حداکثر تا ۱۵ % حل می شود.
  • سیلیس دمای استحاله دلتا به آستنیت را کاسته و از طرفی دمای استحاله فریت به آستنیت را افزایش می دهد و منطقه پایداری آستنیت را می کاهد. در واقع فریت زای قوی است.
  • سیلیس به عنوان عنصر آلیاژی در مقادیر بیش از ۰٫۳ % اثرات مفیدی دارد. استحکام فریت را افزایش می دهد و سختی پذیری را زیاد می کند.
  • وجود سیلیس در فولادهای الکتریکی که جهت گیری دانه ها مطرح است بسیار مهم است. هم چنین سیالیت ذوب را نیزافزایش می دهد.
  • حضور سیلیس ، راسب شدن گرافیت را تشویق میکند و مقاومت سایشی را افزایش می دهد.

 

به علت افزایش استحکام تسلیم ، عنصر اصلی در فولادهای فنر است.

 

به علت افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون و پوسته دار شدن در فولادهای مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود.

READ  آشنایی با تکنیک راهگاه گرم در قالب‌های تزریق پلاستیک

 

برای اینکه مقاومتشان در محیط های اسیدی نیز زیاد شود، درصد سیلیس تا ۱۲% باید باشد که در اینصورت فقط باریخته گری قابل تولید بوده و برای رسیدن به ابعاد فقط سنگ زنی قابل انجام است.

 

در مقادیر بالای سیلیس ، سختی پذیری و استحکام فولاد افزایش می یابد ولی این افزایش همراه با کاهش داکتیلیتی و انرژی ضربه است.

 

از اینرو درصد سیلیس در اکثر فولادها به ۰٫۳۵ % محدود می شود.

از فولادهای کربن متوسط و پرکربن ، باافزودن سیلیس سختی پذیری زیاد می شود. درصد کربنی که یوتکتیک در آن رخ می دهد کاسته می شود و دمای آستنیته را می افزاید.

 

افزودن سیلیس به فولادهای کوئنچ و تمپر با ۰٫۵ % کربن ، سختی حاصل از سخت کاری و فریت حاوی کاربید را افزایش می دهد.

 

در فولادهای فنر کربنی و سیلیس – منگنز دار ، میزان سیلیس بیش از حد طبیعی است و در محدوده۱٫۵ -۲ % می باشد و درصد منگنز بین ۰٫۶-۱٫۰ % است.

 

با ازدیاد درصد سیلیس ، حساسیت به تردی تمپر افزایش می یابد.

 

هرچند ، منگنز این حساسیت را بیشتر از سیلیس افزایش می دهد ولی در فولادهای سیلیس – منگنز دار حاوی ۱% منگنز، اگر درصد سیلیس بین ۱٫۵-۲ درصد باشد ، تردی تمپر بسیار جدی خواهد بود.

 

اگر فولاد تنها۰٫۶ % منگنز داشته باشد سیلیس تا۳ % می تواند در ترکیب فولاد حضور داشته باشد بدون اینکه بر افزایش تردی تمپر تاثیر جدی داشته باشد.

 

سیلیس در فولادهای مقاوم به حرارت ، نیکل-کروم ، کروم دار و کروم-تنگستن برای افزایش مقامت به اکسیداسیون در دماهای بالا بکار می رود.

 

فولادهای شیر کروم-سیلیس تا ۳٫۷۵ % سیلیس و فولادهای پرنیکل –کروم-تنگستن در محدوده ۱-۲٫۵ % سیلیس دارند. این چنین فولادهایی در شیرهای اگزوز موتورهای درون سوز استفاده می شود.

 

افزودن تقریبا ۲ % سیلیس به فولادهای زنگ نزن ۱۸/۸ مقاومت به پوسته برداری در دمای ۹۸۰ C را افزوده و فولادهای تجارتی از این نوع در حدود ۲-۳ % سیلیس دارند.

 

سیلیس در فولاد با تشکیل محلول جامد جانشینی باعث می شود کربن بصورت گرافیت رسوب کند. فلذا چنین شکلی از کربن در حین نورد گرم بصورت لایه دکربوریزه شده حذف خواهد شد.بنابر این میزان کربن تا حد امکان کم نگهداشته می شود تا میزان اکسید و کربنی که خواص مغناطیسی فولاد را کاهش می دهد ، کمتر شود.

READ  خط تولید فولاد کارخانه AHMSA مکزیک

 

از اینرو ورقهای فولاد سیلیس دار که ۲٫۵-۵ % سیلیس دارند، افت جریان ادی و هیسترزیس کمتری در مقایسه با آهن دارند. فلذا در میدان جریان مستقیم، قابلیت نفوذ مغناطیس در آنها برای اکثر کاربردها مفید ومناسب بوده که باعث شده در صنایع الکتریکی کاربرد زیادی پیدا کرده است.

 

ورقهای الکتریکی از فولادهای سیلیس دار ۴-۴٫۷۵ % سیلیس ساخته می شوند.

 

چون در درصدهای سیلیس بالای ۲٫۵ % آستنیتی وجود ندارد فلذا می توان آنها را عملیات حرارتی کرد.

 

این عملیات تنها برای بازیابی و آزادسازی کرنش های مکانیکی و نفوذ ناخالصی ها و آخالها و رشد کریستالهای بزرگ اکوکسی بزرگ و به دنبال آن بهبود خواص مغناطیسی بکار می رود.

 

یک روش برای آنیل ، عملیات حرارتی فولاد در دمای ۸۰۰-۱۰۰۰ C در شرایط احیایی و سپس آهسته سرد کردن است.

 

در روش دیگر که برای تولید ورقهای با جهت گیری دانه ای استفاده می شود، شامل پوشش دادن اولیه ورقهای نورد گرم شده و سپس نورد سرد با پودرهای دیرگداز و به دنبال آن آنیل در دمای ۱۲۰۰ C بمدت۶۰ ساعت در اتمسفر هیدروژن دار می باشد.

 

با این عملیات درصد زیادی از دانه ها در راستای ترجیحی جهت دار می شود.

 

ورق با چنین شبکه فریت جهت دار و یکنواخت باعث افزایش راندمان ترانسفورماتور و کاهش افت وات می شود.

 

در عوض مقدار گرمای تولید شده در طی کار ترانسفورماتور را کاسته و هزینه اولیه را کم کرده و سیستم خنک کن دستگاه را ساده تر کرده است.

 

سیلیس در چدن ها همیشه وجود داشته و یک عنصر گرافیت زاست و پایداری کاربیدهای یوتکتیک و پرلیتی را کاهش می دهد.درصد سیلیس در چدنهای سفید بسیار کم بوده ولی در چدنهای خاکستری حداقل تا ۱٫۵ درصد نیز وجود دارد.

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
بستن