انجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673220190823Effect of Magnesium Content on Functionally Graded Microstructure and Hardness of Centrifugally cast Al-20Si-XMg Compositesاثر مقدار منیزیم بر ریزساختار و سختی مدرج کامپوزیتهای Al-20Si-XMg ریختهگری شده با روش گریز از مرکز55669056710.22034/frj.2019.186486.1084FAابراهیم آقازادهکارشناس ارشد مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایراناحد صمدیدانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.سیف اله آقازادهکارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایرانJournal Article20190522To evaluate the effect of magnesium content on the microstructure and hardness of the Al-Si-Mg composites in the centrifugal casting method, three cylinders with the chemical composition of Al-20Si-XMg (X = 6, 9, 12) (as weight percent) were cast. Then the microstructure and hardness of the different radial sections were studied by optical microscope, SEM equipped with a micro-analysis system (EDS), and standard brinell hardness testing method, respectively. The phase diagram of Al-20Si-XMg system was plotted as a function of Mg% using Thermo-Calc software. Also JMat Pro software was employed to plot the variation of the mass fraction and density of the in situ formed phases during the solidification of the alloys. The results show clearly that while the coarse Mg<sub>2</sub>Si particles are formed in high Mg content alloys; however, these particles along with the primary Si particles, both, due to the low density, based on Stokes' law in fluid mechanics, are centripetally segregated towards the inner layers of the cylinders. In addition, by increasing the Mg content of the alloys from 6% to 9% then 12% the volume fraction and average size of the Mg<sub>2</sub>Si particles in inner layer of the cylinders, both, increase respectively from less than 7% to about 28% and from less than 54 microns to about 166 microns. But, since Mg<sub>2</sub>Si particles are softer than Si particles, by increasing the volume fraction of the Mg<sub>2</sub>Si particles, the hardness of the inner layers of the cylinders reduces from 86 to 81 and then 78 brinell.برای ارزیابی تاثیر مقدار منیزیم بر ایجاد ریزساختار و سختی مدرج در کامپوزیتهای Al-Si-Mg در روش ریختهگری گریز از مرکز، سه استوانه با ترکیب شیمیایی Al-20Si-XMg (X= 6, 9, 12) (بر حسب درصد وزنی) ریختهگری شد. سپس ریزساختار و سختی مقاطع شعاعی مختلف آنها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ های نوری و SEM مجهز به سیستم میکرو آنالیز (EDS) و سختی سنجی برینل مورد بررسی قرار گرفت. برای تحلیل نتایج از نرم افزارهای Thermo-Calc و JMat Pro به ترتیب برای رسم نمودارهای فازی تعادلی آلیاژها، کسر جرمی و چگالی فازهای درجای تشکیل شده حین انجماد استفاده شد. نتایج نشان میدهند که با افزایش مقدار منیزیم آلیاژ، علیرغم اینکه ذرات Mg2Si اولیه درشت تری در ریزساختار شکل میگیرد اما بواسطه چگالی پایین این ذرات، جدایش مرکز گرای آنها به همراه ذرات Si اولیه طبق قانون استوکس در مکانیک سیالات افزایش مییابد. به گونه ای که با افزایش مقدار Mg آلیاژها از 6% به 9% و سپس 12% وزنی، کسر حجمی ذرات Mg2Si در لایه داخلی استوانههای ریختگی از مقادیر کمتر از 7 % به حدود 28 % و اندازه متوسط آنها از مقادیر کمتر از 54 میکرون به حدود 166 میکرون افزایش مییابد. اما به خاطر نرم بودن ذرات Mg2Si نسبت به Si، با افزایش کسر حجمی ذرات Mg2Siدر لایه های داخلی استوانهها سختی این لایهها به ترتیب از 86 به 81 و سپس 78 برینل کاهش می یابد.https://www.foundingjournal.ir/article_90567_59b1d57edf4e095da554b31c00412d2e.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673220190823Determination of Critical Pressure and Impeding Pressure for Manganese Evaporation During the Induction Melting Process of Manganese-Nickel Alloysتعیین فشار بحرانی و فشار ممانعت کننده برای تبخیر منگنز در حین فرایند ذوب القایی آلیاژهای منگنز- نیکل67749101010.22034/frj.2019.188516.1087FAمحسن صادقی محمدیمحقق، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایرانمرتضی هادیاستادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان، ایران.هادی کریمیمحقق، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایرانامید بیاتاستادیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی همدانJournal Article20190602In recent years, manganese-nickel alloys have been studied by many researchers due to their unique magnetic properties. The purpose of this study was to investigate the effect of pressure of the compartment on the manganese evaporation process and to determine critical and inhibit evaporation pressures and temperature for this element in manganese-nickel alloys (70Mn-25Ni-5Cr and 40Mn-55Ni-5Cr). In this regard, manganese-nickel alloys in a vacuum induced melting furnace, under the atmosphere of argon by positive pressure (0.4, 0.6, 0.8, 1, 2, 2.5, 3, 4, and 4.5) bar melted at temperatures of 1450, 1550 and 1650°C. For the above conditions, the rate of evaporation was calculated and illustrated by plotting evaporation rate graphs with pressure, the critical pressure and impeding pressure for manganese evaporation determined. The results showed that pressures of 1 bar and 3 bar were sequencly critical pressure and impeding pressure for manganese evaporation in manganese-nickel alloys. It was also found that the increase in melting temperature caused an increase in the evaporation rate, but the critical pressure and inhibit pressure remained unchanged for manganese evaporation in the alloys.در سالهای اخیر، آلیاژهای منگنز-نیکل با توجه به خواص مغناطیسی منحصر به فرد مورد مطالعه محققین بسیاری قرار گرفتهاند. هدف از این پژوهش، بررسی اثر فشار محفظه بر فرایند تبخیر منگنز و تعیین فشارهای بحرانی و ممانعت کنندهی تبخیر و دما برای این عنصر در آلیاژهای منگنز- نیکل (70Mn-25Ni-5Cr و 40Mn-55Ni-5Cr) است. در این زمینه، آلیاژهای منگنز- نیکل در کورهی ذوب القایی تحت خلأ، تحت اتمسفر آرگون با فشار مثبت 4/0، 6/0، 8/0، 1، 2، 5/2، 3، 4 و 5/4 بار در دماهای1450،1550و 1650 درجه سانتیگراد ذوب شدند. برای شرایط فوق، نرخ تبخیر محاسبه شد و با ترسیم نمودارهای نرخ تبخیر با فشار، میزان فشار بحرانی و فشار ممانعت کننده برای تبخیر منگنز مشخص شد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد است که برای تبخیر منگنز در آلیاژهای منگنز- نیکل، فشار 1 بار، فشار بحرانی و فشار 3 بار، فشار ممانعت کننده است. همچنین مشخص شد که افزایش دمای ذوب، باعث افزایش نرخ تبخیر میشود اما میزان فشار بحرانی و فشار ممانعت کننده برای تبخیر منگنز در آلیاژها بدون تغییر باقی میمانند.https://www.foundingjournal.ir/article_91010_c62796f9803d3ff7cd35e8d472641161.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673220190823Investigation of Microstructure and Hardness of upper Bainitic Austempered Aluminum Ductile Iron (Fe-3.4C-4.3Al-Mg)بررسی ریزساختار و سختی چدن نشکن آلومینیمی آستمپرشده (Mg-Al3/4-C4/3-Fe) در محدوده بینایت بالایی75909284610.22034/frj.2019.190184.1089FAبهرام شاکریدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانسید محمد علی بوترابیاستاد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20190615The Austempering process that leads to formation of a bainitic microstructure in cast iron is significantly affected by any variation in austempering time and temperature as well as chemical composition of samples. The present work is aimed to reveal the effects introduced by aluminum substitution for silicon in the alloy and austempering treatment on bainite transformation kinetics. Samples of the same size were initially austenitizing at 900°C for 2h in order to achieve a uniform austenitic microstructure, followed by austempering at four upper bainitic temperatures of (375, 400, 425 and 450°C) at various times (1 to 512 min.). Microstructural analyses were carried out by means of optical and electron microscopes and observed that by increasing austempering temperature the thickness of ferritic bainitic plates increases from 0.31 μm in 375°C to 0.63 μm in 450°C. It was concluded that austempering transformation in aluminum ductile cast iron is somehow similar Si cast iron. The difference is that the rate of the first stage of austempering was higher while other stages went through the same rates as the other types of cast iron. فرایند آستمپرینگ منجر به ایجاد ریزساختار بینایتی در چدن میشود، ریزساختار این چدنهای با تغییر ترکیب شیمیایی، دما و زمان عملیات حرارتی بهشدت تحت تأثیر قرار میگیرد. در تحقیق پیش رو ، تأثیر جایگزینی 3/4 درصد وزنی آلومینیم بهجای سیلیسیم در سینتیک استحاله بینایتی و همچنین تأثیر عملیات حرارتی آستمپرینگ بر خواص فیزیکی این چدن بررسی شده است. ابتدا نمونهها در ابعاد یکسان آماده شده و سپس به مدت 2 ساعت در دمای 900 درجه سانتیگراد آستنیته شدند، سپس در چهار دمای (بینایت بالایی) 375، 400، 425 و 450 درجه سانتیگراد به مدت زمانهای 1 تا 512 دقیقه آستمپر شدند. بررسیهای ریزساختاری بهوسیله میکروسکوپ نوری، الکترونی انجام و مشخص شد که با افزایش دمای آستمپر، ضخامت صفحات فریت بینایتی از 31/0 میکرومتر در دمای ℃375 به 63/0 میکرومتر در دمای 450 درجه سانتیگراد رسیده است و ریزساختار درشتتر شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهد که استحاله آستمپر در چدن نشکن آلومینیمی باعث ایجاد ساختار بینایتی خواهد شد همچنین سرعت مرحله اول آستمپرینگ و تشکیل بینایت با سرعت بالاتری صورت میگیرد و سرعت مراحل دیگر مشابه چدنهای آستمپر دیگر است.https://www.foundingjournal.ir/article_92846_d5f871744724ae5429b8e3ce1169a674.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673220190823Effect of Tungsten on the Hardness and Impact Resistance of Ni-Hard 4 Cast Ironتاثیر عنصر تنگستن بر سختی و مقاومت به ضربه چدن نایهارد 491998832510.22034/frj.2019.176597.1076FAعلی کریمی طاقانکیمرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان، ایرانتقی اصفهانیاستادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی گلپایگانحمید غیورمرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان، ایرانJournal Article20190326The application of Ni-hard 4 cast irons are similar to high chromium cast irons but the characteristic which differs Ni-hard 4 cast iron from high chromium cast irons is its great hardenability. In the present research the effect of tungsten on Ni-hard 4 cast irons and its effect on the microstructure and formation of carbides are investigated. Also the aim of this research is to simultaneously increase the impact resistance and toughness. For this reason samples according to ASTM A532 standard were prepared without the addition of tungsten while the other samples were prepared by adding different percentages of tungsten to the melt by casting method. After the casting procedure; heat treatment, impact, macro-hardness and micro-hardness tests were done. Studies showed that the addition of tungsten leads to the increase in the hardness of the matrix phase and the formation of M7C3 carbides and it also increases the volume fraction of the carbides and decreases the average diameter of carbides. Due to these reasons the hardness and impact resistance simultaneously increase.کاربرد چدنهای نایهارد4 تقریبا مشابه چدنهای پرکروم است ولی مشخصهای که سبب ارجحیت بارز چدن نایهارد4 در مقایسه با چدنهای پرکروم میشود قابلیت سختیپذیری عالی آنهاست. در پژوهش حاضر، تاثیر تنگستن برروی سختی و مقاومت به ضربه چدنهای نایهارد4 و اثر آن بر ریزساختار و تشکیل کاربیدها بررسی شده است. همچنین هدف این تحقیق افزایش همزمان مقاومت به ضربه و سختی است. به این منظور، نمونههایی طبق استاندارد ASTM A532 بدون افزودن تنگستن به مذاب و با افزودن مقدارهای مختلف تنگستن به مذاب به روش ریختهگری آماده شدند. پس از مرحله ریختهگری، عملیات حرارتی، آزمایش مقاومت به ضربه، ماکروسختی و میکروسختی برروی نمونهها انجام شد. بررسی های صورت گرفته نشان داد که افزایش تنگستن باعث افزایش سختی فاز زمینه و تشکیل فاز کاربید M7C3 میشود و کسر حجمی کاربیدها را افزایش و قطر متوسط کاربیدها را کاهش میدهد. نتیجه این عوامل باعث افزایش همزمان سختی و مقاومت به ضربه میشود.https://www.foundingjournal.ir/article_88325_bdc3197a9d642843e86afb5a3603fb9a.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673220190823Investigating the Hot Tear Formation in Eutectic Al-Fe Alloys in Mushy Temperatures Ranges by Simulation of Solidificationبررسی تشکیل ترک گرم در آلیاژهای یوتکتیک آلومینیم-آهن در محدوده دمایی خمیری به کمک شبیهسازی انجماد 1011129164710.22034/frj.2019.185684.1083FAمصطفی علیزادهدانشیار گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه میبد، ایرانJournal Article20190514In the present study, solidification process of Al-Fe eutectic alloys at a metallic mold was done by finite difference method; and the hot tearing sensitivity was investigated. The mold was designed for directional solidification toward the mold center. The results of simulation revealed that the solidification was done in two stages. In the first stage, the mushy zone thickness was increased and in the second stage it was decreased. As the Fe content was increased, the time of first stage was decreased while the time of second one was independent of Fe amounts. In this work, it was supposed that the hot tear is formed only in a pero-eutectic continuous solid network, so, a criterion for hot tearing susceptibility was introduced based on the mushy zone thickness and local solidification time. In this criterion, the hot tears filled with eutectic melt were account as healed hot tears. The results depicted that all alloys could be sensitive to hot tearing during first stage. Because of low cooling rate during the second stage, the melt experiences near equilibrium solidification; therefore the pero-eutectic solid network could not be formed in Al-1.5wt% alloy and consequently this alloy was not sensitive to hot tear. The most sensitivity was related to Al-1wt%Fe and Al-1.5wt%Fe alloys. At the second stage of solidification, the most sensitivity was related to Al-1wt%Fe alloy.در این تحقیق، انجماد آلیاژهای یوتکتیک آلومینیم-آهن (حاوی 5/0، 1 و 5/1 درصد وزنی آهن) در یک قالب فلزی به روش اختلاف محدود شبیهسازی شد و حساسیت به ترک گرم مورد بررسی قرار گرفت. قالب به گونهای طراحی شد که جهت انجماد به سمت مرکز قالب باشد. نتایج نشان داد که انجماد در دو مرحله انجام میشود. در مرحلهی اول ضخامت ناحیهی خمیری افزایش و در مرحلهی دوم کاهش مییابد. با افزایش مقدار آهن، زمان مرحلهی اول کاهش مییابد ولی زمان مرحلهی دوم مستقل از مقدار آهن است. در این تحقیق، شرط تشکیل ترک گرم وجود شبکهی پیوستهی جامد پرویوتکتیک در نظر گرفته شد و شاخصی بر اساس ضخامت ناحیهی خمیری و زمان موضعی انجماد برای بررسی تمایل به تشکیل ترک گرم معرفی شد. در این شاخص ترکهایی که با مذاب یوتکتیک پر میشوند به عنوان ترک گرم پر شده در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد هر سه آلیاژ در مرحلهی اول انجماد در نزدیکی سطح که انجماد به صورت غیر تعادلی است به ترک گرم حساس هستند؛ ولی در مرحلهی دوم انجماد، هر سه آلیاژ تقریباً به صورت تعادلی سرد میشوند. در این شرایط، کسر جامد در آلیاژ Al-1.5wt%Fe کمتر از 25/0 بوده و حساس به ترک گرم پر شده نیست. بیشترین حساسیت به ترک گرم پر شده در مرحلهی اول انجماد مربوط به آلیاژهای 1 و 5/1 درصد آهن است. در مرحلهی دوم انجماد نیز حساسیت به تشکیل ترک گرم در آلیاژ حاوی 1 درصد وزنی آهن از 5/0 درصد وزنی آهن بیشتر است.https://www.foundingjournal.ir/article_91647_8ee60bac34fa13da611691a7316cde7f.pdfانجمن علمی ریخته گری ایرانپژوهشنامه ریخته گری2588-53673220190823Modification Effect of Nickel on Tensile Properties and Microstructural Characterization of Al-12%Si-1%Mg-1%Cu Alloy اثر بهسازی نیکـل بر ویژگیهای کششی و ریزساختاری آلیاژAl-12Si-1Mg-1Cu 1131218704510.22034/frj.2019.128668.1035FAغلامرضا عاشوریدانشآموختهیِ مادّهشناسی و فلزشناسیJournal Article20180425Al–Si alloys are widely used in automotive components, especially with eutectic composition, for cylinder heads, pistons and valve lifters. In the current study, the effect of different concentration of nickel has been investigated on microstructural evolution and tensile strength properties of Al-12%Si-1%Mg-1%Cu-X%Ni alloys. The microstructural assessment of alloys was carried out by an optical (OM) and scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectrometer (EDS) analysis. The tensile testing method was performed for both modified and unmodified specimens. The obtained result indicated that the Ni can effectively refine eutectic silicon particles. Depending on the chemical composition of the alloy specimens, different containing phases such as Τ-Al<sub>9</sub>FeNi, δ-Al<sub>3</sub>CuNi, γ-Al<sub>7</sub>Cu<sub>4</sub>Ni, Q-Al<sub>5</sub>Cu<sub>2</sub>Mg<sub>8</sub>Si<sub>6</sub><sub>, </sub>α-Al<sub>15</sub>(MnFe)<sub>3</sub>Si<sub>2 </sub>and ε-Al<sub>3</sub>Ni intermetallic in interdendritic regions have been detected. Furthermore, with the increasing of nickel concentration, Ni-containing intermetallics translate from Al<sub>3</sub>Ni to Al<sub>7</sub>Cu<sub>4</sub>Ni or Al<sub>3</sub>CuNi and their morphologies change from short and long strip-like to chines-script or reticular-shape. Moreover, the results showed that the mechanical performance has been related to the microstructural features. The ultimate tensile strength (UTS) at room temperature increases from 157 MPa to 220 MPa and then decrease to 195 MPa.آلیاژهایِ آلومینیم-سیلیسیم به گستردهگی در اجزای خودرویی، بهویژه آلیاژهایِ دارایِ ترکیب یوتکتیک، برایِ ساختِ سرسیلندرها، پیستونها و یا بالابرِ سوپاپ بهکار میروند. در این پژوهش اثر نیکل بر تغییرات ریزساختاری و استحکامِ کششی آلیاژهایِ Al-12Si-1Mg-1Cu-xNi بررسی شده است. ارزیابیهایِ ریزساختاری بهکمک میکروسکوپهای نوری و الکترونروبشیِ مجهز به آنالیزگر EDS انجام شد. آزمایش کشش برایِ آلیاژهایِ بهسازی شده و بهسازی نشده اجرا شد. نتیجههایِ بهدست آمده نشان داد که نیکل میتواند بهشیوهیِ اثرگذاری ذرههایِ سیلیسیم یوتکتیک را ریزتز کند. وابسته به ترکیـب شیـمیاییِ نمونـههایِ آلـیاژی، فازهـایِ گوناگونی همچون Τ-Al<sub>9</sub>FeNi، δ-Al<sub>3</sub>CuNi، γ-Al<sub>7</sub>Cu<sub>4</sub>Ni و ε-Al<sub>3</sub>Ni، Q-Al<sub>5</sub>Cu<sub>2</sub>Mg<sub>8</sub>Si<sub>6</sub><sub>، </sub>α-Al<sub>15</sub>(MnFe)<sub>3</sub>Si<sub>2</sub>در ناحیههایِ بیندندریتی شناسایی شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت نیکل، برخی ترکیبهای بینفلزی نیکلدارِ Al<sub>3</sub>Ni، به فازهایِ Al<sub>3</sub>CuNi یا Al<sub>7</sub>Cu<sub>4</sub>Ni تغییر مییابند و ریختار یا مورفولوژی آنها از نوارهایِ کوتاه و بلند، به خط چینی تغییر مییابند. نتیجههایِ دیگر نیز نمایانگرِ آن است که عملکرد مکانیکی آلیاژها در پیوند ویژگیهایِ ریزساختاری است؛ بهگونهای که استحکامِ تنشیِ نهایی در دمایِ اتاق از 157 مگاپاسکال به 220 مگاپاسکال افزایش یافت.https://www.foundingjournal.ir/article_87045_6227093a5397f0e724a934e55ae95733.pdf