Page 69 - חוברת תקצירים

גאורגי יאנקוב
gerayankov@gmail.com Levos113@gmail.com
שינוי תכונות פיסיקאליות של מתכות לאחר טיפול קריוגני
BS-21-55 מנחים: ד"ר יצחק
לדז'נסקי, אינג' אנדרי רבין
תקציר
לב יופה
שיפור תכונות מכאניות של פלדות מהווה תהליך חשוב בתחום המטלורגיה, המכונות ותחומים נוספים בתעשייה אשר מתפתחת ללא הרף. אחת הטכנולוגיות המשמשות לשיפור התכונות המכאניות היא טיפול תרמי של פלדות בסביבה קריאוגנית. טיפול זה כולל חימום של הפלדה לטמפרטורה גבוהה (לרוב, טמפרטורת האוסטניזציה של הפלדה) ולאחר מכן קירורה המהיר ע"י חומרים קריאוגניים (לרוב, חנקן נוזלי, בעל טמפרטורת רתיחה של כ- 196°C-). אחת מהבעיות המרכזיות של שיטה זו, היא היווצרות אדי הנוזל הקריאוגני על פני שטח של הרכיב המקורר אשר מקטין את קצב קירורו. קיימות שיטות שונות להקטנת השפעתה של תופעת הרתיחה השכבתית, אך רובן מסובכות מאוד ובעלות עלות כלכלית גבוה מאוד מה שהופך אותן ללא כדאיות בהיבטי ייצור בקנה מידה תעשייתי. עבודת מחקר זו התרכזה בהגברת קצב קירור של פלדות נבחרות (1040 AISI ו- AISI D2) בסביבה קריאוגנית (חנקן נוזלי) תוך שימוש בשכבת ציפוי פורוזיבית זמנית העשויה ממגנזיום סולפט (MgSO4•7H2O) אשר בסיום התהליך מתמוססת מעצמה במים, השוואת קצבי הקירור המתקבלים לקצבי קירור בטיפולים תרמיים של פלדות המתבצעים בתעשייה המודרנית ובחינת השפעת הגברת קצב הקירור בסביבה קריאוגנית על התכונות המכאניות של הפלדות. במהלך העבודה מצאנו פרמטרים ליצירת שכבתה פורוזיבית זמנית ממגנזיום סולפט אשר מאפשרת להגביר את קצב הקירור עד פי 1.8 (עם ציפוי) לעומת דגם ללא ציפוי (איור 1). בדיקת התכונות המכאניות לאחר טיפולים תרמיים הכולל קירור קריאוגני, השפעה המשמעותית ביותר הייתה על פלדת כלים מסוג AISI D2 ואילו על פלדה דו פאזית מסוג 1040 AISI ההשפעה הייתה זניחה.
מילות מפתח: טיפול קריאוגני, קירור, תכונות מכאניות, פלדה.
1300 800 300 200-
עקומות קירור של פלדה מסוג AISI D2 בנוכחות ציפוי זמני וללא ציפוי
ללא ציפוי
עם ציפוי
100 0
200
time [sec]
500 400 300
איור 1: השוואת שינוי טמפרטורה כתלות בזמן הקירור בחנקן נוזלי של דגם פלדה מסוג AISI D2 חשוף לעומת דגם עם שכבת ציפוי זמנית של מגנזיום סולפט אשר נוצרה בתנאים של חימום מקדים ל- 200C וטבילתה בתמיסה בריכוז של 40%wt למשך 3 שניות.
69
T [°C]