Unit Cell

latticepoint

Unit cells in 3 dimensions

At lattice points:

• Atoms

• Molecules

• Ions

مقدمهمقدمه

واحد های Unit)شبکهCells) گانه هفت

مقدمهمقدمه

های شبکه انواعکریستالی

مقدمهمقدمه

مشترک وجه هر اتمواحد 2بین سلول

های شبکهمهم کریستالی

بین مشترک راس هر اتمواحد 8 سلول

body-centered cubicface-centered cubic

مقدمهمقدمه

:مثالهاCr, Mo, V, Feα

مرکز مکعب کریستالی شبکه( BCC)پر

0.68? = VV = APF

cell unit

atomsBCC

اتمی فشردگی فاکتور

مقدمهمقدمه

:مثالهاNi, Cu, Mn, Feγ

وجوه مکعب کریستالی شبکهپر (FCC)مرکز

0.74? = VV = APF

cell unit

atomsFCC

اتمی فشردگی فاکتور

مقدمهمقدمه

هگزاگونال کریستالی شبکه(HCP)فشرده

:مثالهاMg, Be, Zr, α-Ti

0.74? = VV = APF

cell unit

atomsHCP

اتمی فشردگی فاکتور

مقدمهمقدمه

و اتمی شعاع بین ارتباطیال طول

شبکه مکعب مرکز پر

)BCC(

شبکه مکعب وجوه )FCC( مرکز پر

مقدمهمقدمه

شدن سرد منحنیهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Liquid Phase

Latent Heat of Fusion

Solid Phase )Final(

Tm )Melting Point(

Local Solidification Time

Solid Phase )Initial(

Liquid + Solid

Liquid Phase

Local Solidification Time

Freezing Range

TL )Liquidus(

TS )Solidus(

Temperature

Temperature

Time

Time

شدن سرد منحنیهای

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

شدن سرد منحنیهای

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

ریختگی قطعات ساختار ریختگی ریز قطعات ساختار ریزدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Temperatur

eTemperature

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

1کسر وزنی فاز = (C2 - C) / (C2 - C1)

2کسر وزنی فاز = (C - C1) / (C2 - C1).

اهرم قانوندیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

اهرم قانون

Co WLCL WC

WL W 1

RR S

W Co CLC CL

SR SWL C Co

C CL

RR S

SR SWL C Co

C CL

CoR S

WWL

CL C

wt% Ni20

1200

1300

T(°C)

L (liquid)

(solid)

30 40 50

TA A

DTD

TBB

tie line

433532CoCL C

R S

Wt%

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

فازی دیاگرام کاربرد

نقطه حاصل aدر زیر اطالعاتشود می

X=36%B

L2=72%B

S2=18%BWs

massbyamountphaseSolid %67.66%10018723672

Wl

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

با جزیی دو دیاگرامدر کامل حاللت

جامد و مذاب حالت

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

محدود حاللت با جزیی دو دیاگرام) یوتکتیک ) جامد حالت در

liquidus

solvus

solidus

I II

I, IIآلیاژهای

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% B

A

B

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% BA B

β

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% BA B

20) = 58 - 92) / (58 - 65( = کسر جامد weight%

80) = 58 - 92) / (65 - 92(= کسر مذاب weight%

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

فازها مقدار سیستم) محاسبهمحدود ( حاللیت با جزیی دو

C = 65 weight% B

A B

44) = 48 - 87) / (48 - 65( = کسر جامد weight%

56= 44-100= کسر مذاب weight%

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

فازها مقدار محاسبهبا) جزیی دو سیستم

محدود ( حاللیت

A B

α = (91 - 65) / (91 - 9) = 32کسر جامد اول weight%.β= (65 - 9) / (91 - 9) = 68 weightکسر جامد دوم %

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

C = 65 weight% B

با جزیی دو دیاگرامحالت در جزیی حاللت

( Pb-Snیوتکتیک)جامد

A BE

Cooling/Solidification of eutectic

L α+ β (lamellae)

Temperature

(oC)

CompositionPb 20 40 60 80 Sn

100

200

300

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

جزیی حاللت با جزیی دو دیاگرامجامد حالت ( Cu-Znپریتکتیک)در

δ + L εcool

heatPeritectic reaction )P(

δ γ + εcool

heatEutectoid reaction )E(

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

در جزیی حاللت با جزیی دو دیاگرامجامد ( Al-Mgپریتکتیک)حالت

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

جزیی دو دیاگرامهای انواعحالت در جزیی حاللت با

جامد

دیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

• 1.   60% A | 20% B | 20% C = 100%

• 2.   25% A | 40% B | 35% C = 100%

• 3.   10% A | 70% B | 20% C = 100%

• 4.   0.0% A | 25% B | 75% C = 100%

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

5.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

6.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

7.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

8.   ? % A | ? % B | ? % C = 100%

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Stainless steel phase diagram at 900 degrees Celsius

جزیی سه دیاگرامهایدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

مواد مهندسیمواد مهندسی

کربن - آهن دیاگرامدیاگرام تعادلیدیاگرام تعادلی

Peritectic L +

Eutectic L + Fe3C

Eutectoid + Fe3C

1148 oC

727 oC

1490 oC

+

% C )by weight(

O C O F1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 43 5 6 7

2800

2400

2000

1600

1200

800

+ Fe3C

+ Fe3C

+ Liquid

Liquid

Liquid + Fe3C

+

Tem

pera

ture

2.11 4.3

0.020.77

912o

727o

1148o

( C<0.1%آهن- )1

)C<1.5% )2%%> 0.1 (فوالد- 2

>6% )2%( C<4.5%)چدن - 3

آهنی آلیاژهایآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

+

% C )by weight(

O C O F1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 43 5 6 7

2800

2400

2000

1600

1200

800

+ Fe3C

+ Fe3C

+ Liquid

Liquid

Liquid + Fe3C

+

Tem

pera

ture

2.11 4.3

0.020.77

912o

727o

1148o

Eutectoid steel

+ Fe3C Cooling

Heating

یوتکتوئید فوالد

Result: Pearlite = alternating layers of and Fe3C phases.

120m

• 2 important points

-Eutectic (A):

-Eutectoid (B): Fe3C

Fe3C

(cem

entit

e)

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

austenite)+L

+Fe3C

+Fe3C

L+Fe3C

(Fe) Co, wt% C0.77 4.30

727°C = Teutectoid

1148°C

T(°C)

A

B

SR

R S

Fe3C (cementite-hard)(ferrite-soft)

C eut

ecto

id

+ Fe3C

Fe3C +

+

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

یوتکتوئید هیپو فوالد

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

یوتکتوئید هیپو فوالد

Pearlite

(Fe-C System)

Co

Fe3C

(cem

entit

e)

1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

austenite)+L

+Fe3C

+Fe3C

L+Fe3C

Co, wt% C0.77

727°C

1148°C

T(°C)

R S

r s

w =s/(r+s)w =(1-w)

w =S/(R+S)wFe3C =(1-w)

wpearlite = w

pearlite

100m Hypoeutectoid steel

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

یوتکتوئید هایپر فوالدآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

یوتکتوئید هاپیر فوالد

Pearlite

Fe3C

Fe3C

(Fe-C System)

Co

Fe 3C

(cem

entit

e)1600

1400

1200

1000

800

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

L

austenite)+L

+Fe3C

+Fe3C

L+Fe3C

Co, wt% C0.77

1148°C

T(°C)

R S

s

wFe3C =r/(r+s)w =(1-wFe3C)

w =S/(R+S)wFe3C =(1-w)

wpearlite = wpearlite

60m Hypereutectoid steel

r

Fe3C

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

یوتکتوئید هایپر فوالدآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

0 1 2 43% 5 6 7

2800

2400

2000

1600

1200

800

+

% C )by weight(

O C O F1600

1400

1200

1000

800

600

400

+ Fe3C

+ Fe3C

+ Liquid

Liquid

Liquid + Fe3C

+

Tem

pera

ture

2.11 4.3

0.02

0.77

912o

727o

1148o

Liquid Austenite

TOTAL

1.4%C

0.8%

هاچدن ساختاردو( دیاگرام از استفاده

بله)

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

ساختار:Fe3C- پرلیت و فریت در زمینه 1Fe3Cمارتنزیت در زمینه - آستنیت/23 -M7C3 در زمینه مارتنزیت

سفید چدن

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

:خواص خیلی سخت، ترد و از مقاومت -

به سایش باال -BHN=350-600, TS=20-70Ksi

خواص- خواص مشابه چدن داکتیل و در موارد مشابه

با آن بکار می رود.استحکام باال و انعطاف پذیری خوب باعث -

رقابت آن با فوالد شده است

مالیبل چدنآلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

چدنخاکستری

عوامل موثر بر چدن خاکستری:این عوامل عبارنند از

کربن معادل -سرعت سردشدن -

عناصر آلیاژی -

: شیمیایی C, 1.0-3.0%Si and 0.4-1.0% Mn%4.0-2.5 ترکیب

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

چدنخاکستری

کربن معادلکربن معادل: بیان کننده قابلیت تولید گرافیت (اندازه و -

مقدار الیه های گرافیت)و یا مشخص کننده تاثیر عناصری نظیر کربن، سیلیسیم و -

CE (Carbon Equivalent) =C%+1/3(Si%+ P%)فسفر به صورت یک عدد

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

چدنخاکستری

30کالس در هر مقطع ریختگی30Ksi- حداقل استحکام

- افزایش استحکام و سختی به ازائ افزایش عناصر آلیاژی

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

چدنخاکستری

کاربرهای مهم چدن خاکستریبلوک سیلندر موتور خودرو -

درام ترمز، صفحات کالچ -- بستر ماشین االت

- قطعات کوره، قالبهای شمشها و شیشه

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

داکتیل چدن

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

داکتیل چدن

خواص مکانیکیProperties: Elongation = 2-18%yield strength = 40-90 ksi,Tensile strength =60-120 ksi

آلیاژهای آهن-کربنآلیاژهای آهن-کربن

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

مهم ترین آلیاژهای غیر آهنی صنعتی عبارتند از :

- آلیاژهای آلومینیم- آلیاژهای مس

- آلیاژهای منیزیم- آلیاژهای نیکل

- آلیاژهای تیتانیم

آلیاژهای آلومینیمآلومینیم به دو گروه زیر تقسیم می آلیاژهای

:شوند Wrought alloysالف- آلیاژهای کار مکانیکی شده

عملیات حرارتی پذیر(سختی - 1 - غیر قابل عملیات Heat treatable 2رسوبی)

ب- Non-heat treatableحرارتی Casting آلیاژهای ریختگی

alloys

مقایسه وزن مخصوص، استحکام و استحکام ویژه برخی از آلیاژهای صنعتی :

- آلیاژهای آلومینیم- آلیاژهای مس

- آلیاژهای منیزیم- آلیاژهای نیکل

- آلیاژهای تیتانیم

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

آلومینیم آلیاژهایآلیاژهای غیر آلیاژهای غیر

آهنیآهنی

آلومینیم آلیاژهای

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

تیتانیم آلیاژهای

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

تیتانیم آلیاژهای

آلیاژهای غیر آلیاژهای غیر آهنیآهنی

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات مکانیکی دهی شکل

ناحیه روشهای شکل دهی در حالت جامدultimatetensile strength

Yield Strength

UTS

y

Strain ) (

Stre

ss )

F/A

(

Elastic Region

PlasticRegion

StrainHardening

Fracture

Slop

e=E

necking

مومسان شکل تغییر

نابجایی یک صفحه اتمی اضافی که تحت -تاثیر تنش برشی با انرژی کمی حرکت می

)ساده(نابجايي لبه ايکند

نابجايي پيچي

)ساده(نابجايي لبه اي

نابجايي پيچي

)ساده(نابجايي لبه اي

نابجايي پيچي

)ساده(نابجايي لبه اي

نابجايي پيچي

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Movement of an Edge Dislocation

نابجایی تئوریخواص مکانیکی خواص مکانیکی

فلزاتفلزات

: دوقلویی

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

) - سختی- ) کرنش سختی Work-Hardeningکار

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

سنجی سختی و سختیسختی:

مقاومت در برابر فروروی، خراشیدگی و یا مقاومت در برابر تغییر شکل موضعی (فلزات)

:روشهای سختی سنجی Brinell Number Hardness (اندازه گیری قطر اثر)برنیل

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

سنجی سختی روشهای Vickers Number Hardness(اندازه گیری قطر اثر) ویکرز

Ø=136o- فرورونده یک هرم مربع القاعده با زاویه120Kg-1 - نیروی اعمالی

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

سنجی سختی روشهای Rockvell Number Hardness(اندازه گیری عمق اثر) راکوZل

و یک گوی فوالدی به C, Aمخروط الماسه برای روشهای - فرورونده یک ’’D=1/16قطر

C,B, A برای روشهای 150Kg, 100, 60- نیروی اعمالی به ترتیب

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

سنجی سختی روشهای Knoop Number Hardness(اندازه گیری عمق اثر) نوپ

مخروط الماسه کوچک برای اندازه گیری نمونه های نازک - فرورونده یک

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

سنجی سختی روشهای

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

شکست انرژی

Ductile

Brittle

Stre

ss

Strain

:- رفتار فلزات در آزمایش کشش1- نرم- تردد

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

ضربه آزمایش

Izod test

Charpy test

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

Temperature )°C(

Cha

rpy

Toug

hnes

s )J

ol(

BrittleBehavior

Ductile Behavior

Transition Temperature )DBTT(

ضربه آزمایش

:رفتار فلزات در آزمایش ضربه

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

ضربه آزمایش

خواص مکانیکی خواص مکانیکی فلزاتفلزات

ΔΔG = G = ΔΔGv + Gv + ΔΔGsGs

4/3 ΔHf л r3 + 4σsl л r2 =0

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

• ΔG= 0 در شرایط بحرانی

0dr

Gdv

SL

Gr

2*2

v

SL

Gr

2*

2

3*hom 3

16

v

SL

GG

Homogeneous nucleation

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار73

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

v

SL

HGTmr

2*

ΔΔTTscsc

r*

UndercoolingUndercooling

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

: ای صفحه رشد انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

فصل • از نهان گرمایجامد طریق از مشترک

شود می دفع

:) ای) شاخه دندریتی انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

Development of the ingot structure of a casting during solidification: )a(Nucleation begins)b(the chill zone forms)c(preferred growth produces the columnar zone3, )d(additional nucleation creates the equiaxed zone

انجماد و ریزساختارانجماد و ریزساختار

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتجامد -1 محلول تشکیل

- اتم غربیه معموال در شبکه عنصر اصلی به دو صورت جای می گیرد:الف - محلول جامد بین نشینی

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتب- محلول جامد جانشینی

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتای- 2 استحاله شدن مستحکم

- ریز کردن دانه هاالف

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتتعادلی - حالت تغییر

Ferrite Austenite Delta ferrite

آرایش تعادلی اتمهای آهن در فوالد

Ferrite + PearliteAustenite

سرد کردن آهسته

امکان استحاله نفوذی

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتتعادلی- غیر حالت تغییر ب

سرد کردن سریع

عدم امکان استحاله نفوذیAustenite Martensite

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاتمکانیکی -3 شدن مستحکم

مستحکم کردن فلزاتمستحکم کردن فلزاترسوبی -4 شدن مستحکم