بررسی تاثیر عملیات حرارتی بر روی خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن - √دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

چکیده

در این مقاله با استفاده از روشهای مختلف عملیات حرارتی با توجه به کاربرد فولاد مورد نظر و نیازبه تافنس بالا در کاربردهای صنعتی ، این فولاد ضمن شناسایی سیکل های عملیات حرارتی مختلف ، جهت بهبود خواص مکانیکی و بخصوص افزایش تافنس آن راه حلهایی پیشنهاد گردید

.بدین صورت که فولاد فریتی تولید شده ابتدا درمحدوده دمایی 800 تا 1200 درجه سانتی گراد درروغن به منظور تولید ساختار مارتنزیتی کوئنچ و سپس در محدوده دمای 500 تا 600 درجه بمدت نیم تا یک ساعت قرارداده شد . پس از ارزیابی و استخراج نتایج مشخص گردید که بهترین توزیع کاربید های آلیاژی کرم پس ازعملیات تمپردردمای 600 درجه و به مدت 1 ساعت نگه داری در کوره و سپس خنک کردن در هوا بدست می آید. بابررسی نتایج آزمونهای سختی ، افت قابل ملاحظه ای در سختی نمونه ها پس ازعملیات کوئنچ مشاهده گردید که حضور آستنیت باقیمانده دلیل عمده این کاهش سختی می باشد. برای حذف این مشکل هم نمونه ها را دردمای حدود 260 درجه سانتیگراد پس از کوئنچ در کوره تمپر نمودیم که حذف آستنیت باقیمانده را در بر داشت . کلمات کلیدی: تمپر. آستنیته شدن . کوئنچ.

مقدمه

1

درساخت ت یغه ها ی برشی ، قطعات کمپرسور ، پمپ و توربین ها ی / فولاد زنگ نزن مارتنز یتی 4021 بخاروصنایع سد سازی کاربرد ها ی فر اوانی دارد که جهت استفاده مصرف کنندگان ا ی ن فولاد ،تولی د کنندگان آن اطلاعات ی به مانند رفتار د یلاتومتری، چگونگی استحاله های فاز ی و کارسخت ی به مصرف کنندگان عرضه مینمایند[ 1]. بررسی ها ی د یلاتومتری وتع ین دماها ی بحران ی و دما ی آستن یته ای ن فولاد توسط د یگر محقق ین انجام گرفته است که مادرا ین ت حقیق از اطلاعات آنها استفاده نموده ا یم[ 2]. باتوجه به کاربرد روزافزون ا ین نوع ازفولاد ، سبب گرد یده تاتو لیدکنندگان ا ی ن نوع فولاد تحق یقات وس یعی     جهت بهبود خواص مکان یکی آن با استفاده از روشها ی عمل یات حرار ی انجام دهند که یک ی ازخواص مورد نیاز در این نوع از فولادها مقاومت به ضربه و چ قرمگ ی خوب است که یک ی از روشها ی مف ی د ومرسوم عمل یات حرارت ی جهت بهبود چ قرمگ ی فولادها ، عمل ی ات حرارت ی (کوئنچ و تمپر ) میباشد ] فولادهای مورد استفاده در ا ین پژوهش ، ویاروشهای مثل تول ید هم زمان مارتنز یت و ب ینیت پا یینی . [ 3 جزوفولادهای پرکرم م یباشد که علاوه بر مقاومت به سا یش خوب داشتن ، مقاومت به ضربه قابل قبول از

انتظارات جد ی مصرف کنندگان م یباشد

. با توجه به ا ینکه مقاومت به ضربه و تافنس در خلاف جهت هم

حرکت م ی کنند لذا با ید با توجه به شرا یط کاری بهترین خواص سایشی و تافنس را انتخاب کرد که در

این پژوهش سع ی شده علاوه بر حفظ سخت ی فولاد با عمل ی ات حرارت ی اشاره شده ، تافنس فولاد را

افزایش دهیم

.

روش تحقیق

1

تولی د مجتمع فولاد / نمونه ها ی او لیه بر ای این کار تحق یقی از فولاد زنگ نزن مارتنز یتی 4021

آلیاژی اصفهان انتخاب گرد ید

. در مجتمع فولاد آلیاژی اصفهان این فولاد از ذوب قراضه درکوره ها ی

1

وعملیات متالورژ ی ثانو یه در کوره ها ی پات یلی بدست م ی آ ی د . در کوره ها ی (EAF) قوس الکتر یک

پاتیلی کل یه عناصر الیاژی طب ق آنا لیزمورد نظر تنظیم میگردد

. سپس در کارگاهه ای گاززد ایی درخلاء

وکربن زدایی گازهای محلول وناخالصی ها از مذاب جدا می شوند

.

در نها یت مذاب با آنالیزمورد قبول مطابق با جدول شماره

( 1) و شرا یط گ ازی مطلوب بافوق گداز

مناسب جهت شمش ر یزی به قسمت ر یخته گر ی حمل م ی شود

. ریخته گر ی در ا ی ن مجتمع به روش

تک باره ا ی وبار ر یزی از ته کوک یل انجام م ی شود

[ 2]. ای ن نوع فولاد در ا ی ن مرحله ، ر ی ز ساختار ی

1

- Electrical Arc Furnace

آستنیتی دارد که پس از عمل یات حرارت ی تبر یدی از ناحیه آستنیت به مارتنز ی ت انتقال یافته و به هم ین

علت به آن فولاد مارتنزیتی می گویند

.

در این تحق یق ابتدا

18 عدد نمونه با ابعاد استاندارد جهت آزمون ضربه شارپ ی ته ی ه شد . همچن ین 6

عدد نمونه به شکل میل گرد با ابعاد استاندارد جهت آزمون سختی ویکرز و کشش تهیه شد

.

سیکلهای اعمالی به نمونه ها به طور کلی شامل

:

الف

) سیکلهای حرارتی جهت مارتنزیتی کردن ساختار

ب

)سیکلهای حرارتی جهت تمپر کردن نمونه ها

نمونه ها در محدوده دما ی

800 تا 1200 درجه سانتیگراد آستنیته شده وسپس در روغن سر یع سرد

می شوند

. با این عمل یات ، ساختار فولاد مورد نظر مارتنز یتی م ی شود . سپس نمونه ها طبق جدول

شماره

( 2) مورد عمل یات حرارت ی تمپر قرار م ی گ یرند. برای جلوگ یری از خطا ی آزمایشات فر ایند تمپر با

سه نمونه ضربه و یک نمونه کشش انجام گرفته است

. درجدول شماره ( 3) نتا یج آزمون سخت ی وآزمون

آورده شده است

. لازم ب ه ذکر (B ونمونه کوئنچ شده در روغن (نمونه (A ضربه نمونه ها ی خام (نمونه

است که کلیه فر آیند ها ی تمپر بر رو ی نمونه ها ی کوئنچ شده انجام گرفت

. به خاطر اینکه سطح نمونه ها

در ح ین انجام آزمایشات احتمال د کربوره شدن دارند ، برای جلوگیری از خطا در آزمایشات ، از نمونه ها

آزمون سخت ی عمق به فاصله یک م یلیمترازسطح ن یزبه عمل آمد جدول شماره

( 4). در جدول شماره

3)

نتایج آزمون سختی وضربه کلیه نمونه ها آورده شده است. )

نتایج وبحث

-1

بررسی نتایج سختی سنجی و ضربه

1-1

دمای آستنیته

جهت بررس ی تاث یر درجه حرارت آستن یته برسخت ی منحن ی تغ ییرات سخت ی براساس دما ی آستن یته رسم

شده است که نتا یج آن درشکل

( 1)آورده شده است . به نظر م ی رسد که بهتر ین دما ی آستن یته کردن

1

برابربا 1100 درجه سانت یگراد م ی باشد . همچنین مشاهده م ی شود که با افزا یش دما / برای فولاد 4021

سختی کاهش م ی یابد

. علت این امر انحلال کاربیدها و افزایش دانه های آستنیت است که باعث افت

از ساختار م یکروسکوپی نمونه ها ی مشابه درمرجع شماره

[ 5] نشان م ی (SEM) سختی م ی شود . تصاویر

دهد که تو لید مارتنزیت خشن در نمونه هایی با درصد کرم بالا باعث افزا یش سخت ی در دما ی

1100

درجه می شود

.

1-

2 تاثیر دمای تمپربرسختی و ضربه

باتوجه به نتا یج بدست آمده از آزمون ها ی سخت ی سنجی مشخص می شود دمای تمپر کردن وزمان

نگهداری درآ ن دما بس یار مهم است

. شکل ( 2) تغ یرات سخت ی بر حسب دما ی باز پخت را نشان م ی دهد .

بدین صورت که افزا یش دما ی باز پخت ، کاهش سخت ی را به دنبال خواهد داشت ز یرا کسر حجم ی قابل

توجهی از مارتنز یت زمینه تمپر می گردد

. احتمال تشکیل بینیت از آستنیت باقیمانده در زمینه ای ن امکان

را ایجاد م یکند که ساختار نها یی پس از تمپر مخلوط ی از ب ینیت که فاز سخت تر ی است و مارتنز یت تمپر

نشده باشد که بدون شک سخت ی نها یی با توجه به نتا یج آزما یش سخت ی سنج ی کمتراززمان قبل از تمپر

می باشد

. با افز ایش دما ی تمپراز 550 درجه سانتیگراد به 600 درجه سانتیگراد وبا زمان نگهداری یکسان

به مدت یک ساعت ، هم انرژ ی جذب شده افزا یش م ییابد وهم سخت ی نمونه ها

[ 2]. از طرف ی نگهدار ی

نمونه ها در دما ی

550 و 600 درجه سانت یگراد به مدت ن یم ساعت و سپس آ هسته سرد کردن نمونه ها به

مدت

7 دق یقه در کوره و آن گاه سر یع سرد کردن نمونه ها در هوا ، در انرژ ی جذب شده نمونه ها نسبت

به نمونه کو ئنچ تغ ییر آنچنا نی نم ی دهد ول ی سخت ی به طور قابل ملاح ظه ای نسبت به نمونه کو ئنچ شده

کاهش م ی یابد که دل یل آن در بالا بدان اشاره شده است

. به طور کل ی حذف و تغ ییر شکل کارب ی دهای

آلیاژی از حالت پ یوسته به صورت ذرات ر یزوکروی پراکنده در زم ینه د لیل افزا یش انرژ ی ضربه نمونه

های تمپر شده در

600 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت می باشد که درشکل ( 3و 4) دیده می شود .

1-3

استحکام تسلیم وکششی

از نتا یج بدست آمده مشخص گردید در حین عملیات تمپربا افزایش دما تا

600 در جه استحکام س یر

صعودی داشته مشروط بر ا ینکه پس از آن نمونه ها در هوا خنک شوند که نتا یج در جدول

( 5) درج

گردیده و از نتا یج فوق این گونه استنباط م ی گردد که افزا یش استحکام مربوط به حضور کاربیدهای

600 )

درجه سانت یگراد - در زم ینه فولاد فو ق م ی باشد ز یرا م حدوده دما ی تمپر ( 500 Cr7C کرم از جمله 3

دمای تشک یل این نوع کارب ید م ی باشد

. در ضمن تبد یل مورفولوژ ی این کار بی د از بشقاب ی به کرو ی در

.[

دمای 600 درجه می تواند علت استحکام حداکثری این آلیاژ باشد[ 5

نتیجه گیری

از نتایج بدست آمده چنین استنباط می گردد که مناسبترین دمای آستنیته کردن برای فولادهای زنگ

1

برابر 1100 درجه سانت یگراد که با افزا یش آن سخت ی کاهش م ی یابد. انرژ ی ضربه / نزن مارتنز یتی 4021

این فولاد با عمل یات تمپر در

600 درجه سانت یگراد و نگه دار ی به مدت یک ساعت در ا ی ن دما وسپس

کوئنچ در هوا ما کزیمم مقدار ممکن ر ا خواهد داشت

. استحکام این نوع فولاد در موارد ی که نمونه پس

از عملیات تمپر در کوره خنک م ی شود افت قابل ملاحظه ا ی پ یدا م ی کند که به دل ی ل رشد دانه ها ی

آستنیت باق یمانده در ساختار قطعات م ی شود

. تمپر ا ی ن فولاد در دما ی 600 درجه حداکثر م ی زان

استحکام را در بر خواهد داشت

.

تشکر وقدردانی

محققین این کار تحق یقاتی مراتب تشکر خود را از آقا یان مسعود خد یج و مهد ی رضا یی در مرکز

شهید مطهری اعلام میدارند

.

مراجع

[1]. A handbooks, vol 11, materials selection, 9

th edition, pp 493-497, 1984

2] .

محمد رضا مسچیان "بررسی رفتار سیلان فولاد ضد زنگ 1,4021 در فرآیند فشار گرم تحت شرایط کرنش ثابت ]

.

"همایش منطقه ای عملیات حرارتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد مجلسی ، 1383 صفحات 197 تا 204

[

3] Y. Tomita and K. okabayashi , "improvement in lower temperature

Mechanical properties of 0.4 ptc C-Ni-Cr-Mo ultrahigh strength steel with the

second phase lower bainite " , metal. Trans., 1983, 14a, 485-492.

[

4] Y. Tomita, "Effect of martensite morphology on mechanical

Properties of low alloy steels having mixed structure of martensite and lower

bainite", mat. sci. tech ., 1991 , 7 , 299-306 .

[5]

Kim, H.d., "effect of austenitizing temperature on micro

Structure and mechanical properties of 12% Cr steel ", ISIJ, pp. 198-205. 1994



ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس