انجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53675320211122The Effect of CeO2 and Hf Additives as a Grain Refinement on the Microstructure and Hardness of Austenitic Manganese Steelبررسی تاثیر افزودنی های CeO2 و Hf به عنوان جوانه زا بر میکروساختار و سختی فولاد آستنیتی منگنزی16517414375210.22034/frj.2022.314453.1144FAسید میثم سجادیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدهی مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایرانسید محمد علی بوترابیاستاد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانمهدی محمدعلیهادانشجوی کارشناسی ارشد،دانشگاه صنایع و معادن ایرانJournal Article20211114The fine-graining process by applying heat treatment methods. cannot be effectively applied to austenitic single-phase steels, including Hadfield steels, Other grain refining methods, such as thermomechanical methods, need more energy, cost, and more environmental consequences. In this paper, REM-based inoculations (Rare Earth Metals) and specifically CeO<sub>2</sub> and Hf with values of 0, 0.05, and 0.1 wt% of CeO<sub>2</sub>, as well as 0 and 0.05 wt% of Hf, were added into an austenitic high Mn Hadfield cast steel. The results showed the effect of inoculation amount on austenite grain size, segregation, reduction of shrinkage microporosity, pearlite layer spacing, and increase in hardness of these steels despite small changes in mechanical properties. Changes in the amount of hardness in inoculated steels compared to base steels led to an increase of 80.95% in the as-cast condition, which is a particularly important feature due to the need for high anti-wear properties in these steels.فرآیند ریزدانهسازی با اعمال روشهای عملیات حرارتی نمیتواند به طور موثری برای فولادهای تک فاز آستنیتی از جمله فولادهای هادفیلد به کار گرفته شود. دیگر روشهای جوانهزنی مانند روشهای ترمومکانیکی، انرژی، هزینه و پیامدهای زیست محیطی بیشتری به همراه دارند. در این مقاله عوامل جوانهزای مبتنی بر عناصر کمیاب خاکی (REM) و به طور خاص <sub>2</sub>CeO و Hf به صورت ریختگی و با مقادیر 0 ، 05/0 و 1/0 درصد وزنی <sub>2</sub>CeO و همچنین 0 و 05/0 درصد وزنی Hf در یک دمای بارریزی ثابت به یک فولاد هادفیلد ریختگی افزوده شد. بررسیهای میکروسکوپ نوری، XRD و SEM به منظور تحلیل ریزساختار مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان از تاثیر مقدار جوانهزا بر اندازهی دانههای آستنیت، جدایش، کاهش 80/42% فاصلهی بین لایهای پرلیت نسبت به نمونهی پایه، کاهش میکروحفرات انقباضی و افزایش سختی این فولادها علیرغم تغییر اندک خواص مکانیکی داشت. بررسی اندازه دانه، کاهش 38/6 % اندازه دانه در نمونهی حاوی <sub>2</sub>CeO wt% 1/0 نسبت به نمونهی پایه را نشان میدهد. تغییرات مقدار سختی در فولادهای جوانهزنی شده نسبت به فولاد پایه شاهد افزایش 95/80 درصدی در حالت ریختگی است که این شاخصه با توجه به لزوم دارا بودن خواص بالای ضد سایش در این فولادها به شکل ویژهتری حائز اهمیت است.https://www.foundingjournal.ir/article_143752_c700b3f0dd9444e3899f800fde883c6c.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53675320211122Effect of the Ablation Casting Binder Type on Improving the Tensile Strength of A356 Aluminum Alloy تاثیر چسب ریخته گری دوشابی بر بهبود استحکام کششی نهایی آلیاژ آلومینیم A35617518314851210.22034/frj.2022.327195.1150FAعلی خیرابیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران0000-0001-6425-0576محمد پورغریب شاهیاستادیار، دانشکده مهندسی شیمی و مواد، دانشگاه صنعتی سیرجان، کرمان0000-0003-4003-4785Journal Article14001116 <br />This research investigated the cooling curves and tensile test results of three casting methods: conventional CO<sub>2</sub> sand casting (CSC), ablation casting with a water-soluble binder (ABL), and Ablation casting with Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> binder (DWS). With the as-cast CSC samples, the σUTS and εf were 125 MPa and 3%, respectively which were promoted by the DWS process to 193 MPa and 11.5 %, respectively. The ABL process could increase the σUTS and εf to 210 MPa and 19 %, respectively. According to metallography examinations, the SDAS of α-Al dendrites decreased from 80µm in CSC to 40µm in DWS and 20µm in ABL. Ablation with a water-soluble binder had the most effect on tensile mechanical properties as it provided the highest cooling rate (1.2 °C/s) comparing to the two other processes. The differences between these two Ablation procedures were 50% in SDAS and 65% in εf, while 13% with respect to σUTS. Prior researches attributed these enhancements to the α-Al dendrites SDAS affected by the high cooling rate experienced. The DWS results, however, reveal a research gap indicating the participation of other factors besides merely the α-Al dendrites in improvement of the mechanical properties in Al-Si alloys.منحنی سرمایش و تاثیر آن بر نتایج آزمایش کشش در سه روش ریخته گری رایج در ماسه 2CO (CSC) ،دوشابی با چسب حل شونده در آب مطابق روش کمبل (ABL) و با چسب رایج سیلیکات سدیم (DWS ) در این پژوهش مورد مقایسه قرار گرفته است. بر اساس نتایج آزمایش کشش مقادیر σ_UTSو ε_f در ریخته گری در نمونه های CSC مقدار MPa 125 و 3% داشت. با به کار گیری روش DWS این مقادیر به MPa193 و 5/11% بهبود پیدا کردن و روش ABL آنها را تا حد MPa218 و 19% ارتقا داد. بر اساس شواهد بدست آمده از متالوگرافی اندازه SDAS های دندریت های -Alα را در روش CSC برابر m80μ، در DWS برابر m40μ و در ABL برابر m20μ بودند. روش دوشابی همراه با چسب حل شونده در آب، به دلیل ایجاد سرعت سرمایش ℃/s 2/1 در برابر ℃/s 17/0 در حالت DWS توانست اندازهSDAS را 50% بیش از حالت DWS بهبود دهد. این تغییر موجب شد مقدار ε_f به اندازه 65% نسبت به دیگر روش دوشابی ارتقا یابد ولی در پارامتر σUTS تنها 13% افزایش مشاهده شد. بر اساس پژوهش های پیشین، نتایج بهبود یافته کششی تنها به دندریت های α-Al که تحت تایر سرعت سرمایش هستند، نسبت داده می شد. نتایج حاصل از فرایند DWS حاکی از تاثیر عواملی بیشتر از دندریت ها در افزایش خواص مکانیکی بویژه σUTS در آلیاژ هایAl-Si دارد و خلا موجود در بررسی های پژوهش های پیشین را مشخص می کند.https://www.foundingjournal.ir/article_148512_56fe7549f8738f527ca946a035b06db1.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53675320211122Effect of Zirconium and Heat Treatment on Microstructure and Wear Properties of High Manganese Steelsتأثیر افزودن زیرکونیم و عملیات حرارتی بر ریزساختار و سایش فولادهای پر منگنز18519214858610.22034/frj.2022.319623.1146FAنجم الدین عرباستادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ساوهJournal Article20211213 <br /><br /><br /><br /><br />Standard manganese steel or Hadfield steel is a non-magnetic alloy of iron, manganese, carbon with a composition of 1.0-1.4% carbon and 10-14% manganese. It is important to maintain the ratio of manganese to carbon in this steel. The good abrasion resistance, microstructure and hardenability are the main properties of these steels. The important limitations in the production of high manganese steel parts, are formation of coarse manganese-carbides during the solidification process, and partially solution of carbides in microstructure during solution annealing heat treatment. In this research, the effects of increasing zirconium alloy element and the effect of solution annealing heat treatment on microstructure and abrasion resistance of manganese steels is investigated by analyzing microstructure and wear conditions Wear test was carried out at 500, 1000 and 1500 meters distance. The wear test results showed that Zr can modify wear resistant in as cast and solution treatment conditions. The microstructure assessment results shows that increasing of Zirconium element increase solution tendency of carbides in as cast and heat treated condition, and modify remained carbide sizes and distribution in Zr content steels especially in 0.25% Zr.فولاد پر منگنز یا هادفیلد، آلیاژی غیرمغناطیسی از آهن، منگنز، کربن با ترکیب حدود 4/1-1 درصد کربن و 14-10 درصد منگنز است که نسبت منگنز به کربن در این فولادها از اهمیت ویژهای برخورداراست. مقاومت سایشی خوب و ساختار میکروسکوپی مناسب به همراه قابلیت بالای کار سختی از مهمترین خواص این نوع از فولادها است. بیشترین محدودیتها در تولید قطعات منگنزی، به تشکیل کاربیدهای منگنز درشت در زمینه، عدم حلالیت کامل این کاربیدها در عملیات حرارتی آنیل محلولی تمایل به ساختار انجمادی درشتدانه، در این فولادها است. در این پژوهش، اثرات افزایش عنصر آلیاژی زیرکونیم به مقدار 15/0 تا 25/0 درصد و تأثیر عملیات حرارتی آنیل محلولی بر مقاومت سایشی، و ساختار میکروسکوپی این فولادها مورد بررسی گرفته است. آزمایش سایش در شرایط آزمایشگاهی در مسافتهای 500، 1000 و 1500 متر انجام شده است. نتایج مبین بهبود مقاومت سایشی در نمونههای حاوی عنصر زیرکونیم هم در حالت ریختگی و هم در شرایط عملیات حرارتی آنیل شده است. بررسی ساختار میکروسکوپی نشان داد که افزایش عنصر زیرکونیم علاوه بر افزایش حلالیت کاربیدهای منگنز در زمینه در حالت ریختگی و آنیل شده، باعث ریز شدن و بهبود توزیع کاربیدهای منگنز حلنشده در ساختار پس از آنیل محلولی در این فولادها شده و این اثرات در فولاد با 25/ 0 درصد زیرکونیم نمایانتر است.https://www.foundingjournal.ir/article_148586_1e0aae5fbf0229ada801d4d2e7af777a.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53675320211122Simulation of Direct Chill Casting in the Presence of Low Frequency Magnetic Field to Produce 7075 Aluminum Alloy Billetsشبیه سازی ریختهگری تبرید مستقیم در حضور میدان مغناطیسی با فرکانس پایین به منظور تولید بیلتهای آلیاژ آلومینیوم 707519320415006810.22034/frj.2022.333929.1154FAحمید دانشمندارگان اصلی مواد، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، صندوق پستی 11365-8486، تهران، ایرانمسعود عراقچیاسنادیار، ارگان اصلی مواد، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، صندوق پستی 11365-8486، تهران، ایرانمحمد سلیمانیارگان اصلی مواد، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، صندوق پستی 11365-8486، تهران، ایرانJournal Article20220313
Direct Chill casting is a suitable method for the production of high diameter aluminum sheets. In this method, molten aluminum is poured into a mold and the mold is cooled by hydrogen. Despite the improvements made in the casting process, unwanted defects still appear during the production of the product. To deal with these problems, improved methods of direct refrigeration (DC) process are used, including direct refrigeration casting using hot top and casting in the presence of low frequency magnetic field (LFEC). Due to the advantages of direct refrigeration casting in the presence of a magnetic field, simulation of this process is important in order to better investigate the effect of the magnetic field on the molten pool, so that before any experimental work a numerical approximation of the magnetic field effect is obtained. Be. In this report, the direct refrigeration casting process is simulated in the presence of a magnetic field using ANSYS Fluent 19.2 software. The simulation output includes temperature distribution profiles, liquid volume fraction, velocity and steady-state flow lines for DC and LFEC casting for 70- and 14-inch diameter aluminum alloy billets and associated molds.ریختهگری تبرید مستقیم یک روش مناسب برای تولید بیلتهای آلومینیومی با قطر بالا است. در این روش آلومینیوم مذاب در یک قالب ریخته میشود و قالب بهصورت آبگرد خنک میشود. باوجود بهبودهای حاصلشده در فرایند ریختهگری، همچنان عیوب ناخواستهای در حین تولید محصول پدیدار میشود. برای مقابله با این مشکلات، از روشهای بهبودیافته فرایند تبرید مستقیم (DC) ازجمله ریختهگری تبرید مستقیم با استفاده از بالاپوش (Hot top) و ریختهگری در حضور میدان مغناطیسی با فرکانس پایین (LFEC) استفاده میشود. با توجه به مزایای ریختهگری تبرید مستقیم در حضور میدان مغناطیسی، شبیهسازی این فرایند بهمنظور بررسی هرچه بهتر تأثیر میدان مغناطیسی بر حوضچه مذاب اهمیت پیدا میکند، بهنحویکه قبل از هرگونه کار تجربی یک تقریب عددی از میزان تأثیرگذاری میدان مغناطیسی حاصل میشود. در این گزارش، شبیهسازی فرایند ریختهگری تبرید مستقیم در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از نرمافزار ANSYS Fluent 19.2 صورت گرفته است. خروجی شبیهسازی شامل پروفیلهای توزیع دما، کسر حجمی مایع، سرعت و خطوط جریان در حالت پایدار برای ریختهگری DC و LFEC برای بیلت آلیاژ آلومینیوم 7075 با قطر 18 و14 اینچ و قالبهای مربوطه است.https://www.foundingjournal.ir/article_150068_47c4c91d5b392aa87f292212d07ac03e.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53675320211122The Effect of Melt Holding Time and Vacuum Pressure on the High Temperature Fatigue Life of Ni Based Hastelloy X Superalloyاثر مدت زمان نگهداری مذاب و فشار خلأ حین ذوب بر عمر خستگی دمابالای سوپرآلیاژ پایه نیکل Hastelloy X20521315504510.22034/frj.2022.341770.1155FAمعصومه سیف اللهیاستادیار، مهندسی مواد و متالورژی؛ مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران0000-0002-3105-2423نیما کچوییکارشناس ارشد متالورژی مهندسی مواد و متالورژی، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.سیدمهدی عباسیاستاد، مهندسی مواد و متالورژی؛ مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.سید مهدی قاضی میرسعیدکارشناس ارشد متالورژی مهندسی مواد و متالورژی، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.Journal Article20220510The aim of this study is the improvement of fatigue properties via controlling the vacuum pressure and melt holding time. The vacuum pressure of 10-1 and 10-3 mbar were applied during melting in VIM and the melt were kept for 3 and 30 minutes. The results show that with increasing the pressure from 10-1 to 10-3 mbar at 3 and 30 min, the grain size increase from 44 to 66 µm and from 71 to 78 µm, respectively. Also, the volume fraction of carbides at 3 min decrease from 9.6 to 8.05 vol% with increasing the pressure and it also decrease with increasing time as well. High temperature low cycle fatigue test was carried out at strain of 0.6% and temperature of 750°C. At 3 and 30 min with increasing pressure, the cycling life increase 26% and 15%, respectively. At constant pressure, with decreasing time, the cycling lives also increase.هدف از این پژوهش، کاهش عناصر مضر و بهبود خواص خستگی آلیاژ از طریق کنترل میزان خلأ و زمان نگهداری مذاب در کوره است. در این پژوهش مقدار خلأ 0.1 و 0.001 میلیبار در کوره القایی تحت خلأ اعمال شد و مذاب در زمانهای 3 و 30 دقیقه در بوته نگه داشته شد. نتایج نشان داد با افزایش خلأ از 0.1 به 0.001 میلی بار، اندازه دانه در نمونههای با زمان نگهداری 3 دقیقه، به ترتیب از 44 به 66 میکرومتر و در زمان نگهداری 30 دقیقه نیز از 71 به 78 میکرومتر افزایش یافت و رشد دانه اتفاق افتاده است. در زمان 30 دقیقه، با افزایش میزان خلأ، رشد دانهی چندانی اتفاق نیفتاده و اندازه دانه تقریباً ثابت مانده است. با افزایش خلأ میزان کاربیدها در نمونه نگهداری شده به مدت 3 دقیقه، از 6.9 درصد به 8.05 درصد کاهش یافت. همچنین با گذشت زمان از 3 به 30 دقیقه، کسر حجمی رسوبات کاربیدی کاهش یافته است. نمونهها تحت آزمایش خستگی کم چرخهی کرنش کنترل (دامنهی کرنش ثابت 6/0 درصد) و دمای 750 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. در زمان نگهداری 3 دقیقه با کاهش خلأ اعمالی از 0.1 به 0.001 میلیبار، میزان چرخههای قابلتحمل در نمونه قبل از شکست در حدود 26 درصد افزایش یافت. همچنین در زمان 30 دقیقه، با افزایش میزان خلأ، تعداد چرخههای خستگی در حدود 15 درصد ارتقا یافته است. برای حالتی که میزان خلأ اعمالی به کوره القایی تحت خلأ ثابت باشد با کاهش یافتن زمان نگهداری مذاب در بوته، تعداد چرخههای مفید خستگی افزایش پیدا میکند.https://www.foundingjournal.ir/article_155045_293b4fb309c9026e70358d99ca024a6c.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53675320211122Effect of Inoculant Containing Si and Ba on Microstructure and Mechanical Properties of Ferritic Ductile Iron Castings اثر جوانهزاهای پایه سیلیسیم و باریم روی ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات ریختگی چدن نشکن فریتی21522215237410.22034/frj.2022.330961.1153FAمحمد باقر لیموییاستادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد آیت الله آملی آمل0000000195972408شبنم حسینیاستادیار/گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد آیت الله آملی، آملپیمان عمرانیان محمدیگروه مهندسی مواد و متالورژی، مرکز علمی کاربردی فولادین ذوب آملعلی نجاریاندانشگاه جامع علمی کاربردی – مرکز فولادین ذوب آمل، آملحمید عمرانیدانشگاه جامع علمی کاربردی – مرکز فولادین ذوب آمل، آملمحمد حسین زادهدانشگاه جامع علمی کاربردی – مرکز فولادین ذوب آمل، آملمصطفی افرازیدهدانشگاه جامع علمی کاربردی – مرکز فولادین ذوب آمل، آملJournal Article20220222The effect of chemical composition and amount of inoculant on microstructure specially ferrite phase and graphite nodule count and mechanical properties containing ultimate tensile strength (UTS) and hardness of ferritic ductile iron were considered. In this project, three conditions were evaluated. They were without inoculant, barium and silicon base inoculants were used. Inoculant percentages were 0.1, 0.15 and 0.2 percent. The results show that inoculation encourages the ferrite formation from 75 percent to 90 percent in matrix, increasing the nodule count from 125 to 175, decreasing the hardness from around 200 HB to close 160 HB and decreasing the UTS from more than 500 MPa to close the 400 MPa. In comparison between barium and silicon base inoculants, it was seen that effect of inoculants on the microstructure was same but on the mechanical properties was different and barium base inoculant had more appropriate effect in comparison with silicon base inoculant.در این پروژه اثر ترکیب شیمیایی و مقدار جوانه زا روی ریزساختار به ویژه فریت و تعداد کرههای گرافیتی و هم چنین خواص مکانیکی شامل استحکام کششی و سختی چدن نشکن فریتی بررسی شدند. به طوری که از نمونه بدون جوانهزا و دو جوانه زا پایه سیلیسیم و باریم با مقاددیر مختلف 1/0 درصد، 15/0 درصدو 2/0 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد که به طور کلی افزایش جوانهزا باعث افزایش مقدار فریت از 75 درصد به 90 درصد و تعداد کرههای گرافیتی از 125 به 175 عدد شده اما استحکام کششی و سختی کاهش یافته است، به طوری که استحکام نهایی کشش از 550 مگاپاسکال برای شرایط بدون جوانه زا در حضور جوانهزاهای پایه باریم و سیلیسیم به ترتیب به 460 و 440 مگاپاسکال و سختی از 178 برینل برای شرایط بدون جوانه زا در حضور جوانهزاهای پایه باریم و سیلیسیم به ترتیب به 165 و 163 برینل رسیده است. در مقایسه دو جوانه زا، تفاوت چندانی از لحاظ میکروساختاری مشاهده نشد اما از لحاظ خواص مکانیکی در نمونههای با جوانه زا پایه باریم نتایج مطلوبتری حاصل شد.https://www.foundingjournal.ir/article_152374_0bee6f486ad42c30beb525f1696c19d9.pdf