12443

12443

اثر آلومينيم و كربن بر رفتار پرليت زايي و ريزساختار فولادهاي آستنيتي منگنزي هادفيلد

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي - شناسايي و انتخاب مواد فلزي

زمستان 1392

زمستان 1392

دكتر شهرام خيرانديش

دكتر مجيد عباسي

چكيده فولادهاي هادفيلد، فولادهاي پر كربن و پر منگنز هستند كه 4/1-1 درصد وزني كربن و 14-10 درصد وزني منگنز را در تركيب خود دارند. در اين تحقيق، اثر افزودن آلومينيم تا 3 درصد وزني و تغيير در ميزان كربن از 1 تا 4/1 درصد وزني بر ريزساختار فولادهاي هادفيلد، در حالت ريختگي و شرايط مختلف عمليات حرارتي، مورد بررسي قرار گرفت. عمليات حرارتي انجام شده شامل عمليات محلولي تندسرمايي در آب، عمليات آنيل و آنيل و عمليات محلولي بود. ريز ساختار فولاد هادفيلد، در هر مرحله به وسيله ميكروسكپ نوري و الكتروني روبشي گسيل ميدان بررسي شد و اندازه دانه‌هاي آستنيت در هر حالت عمليات حرارتي، گزارش شد. بررسي‌ها نشان داد كه افزايش آلومينيم و كربن، به ترتيب افزايش و كاهش اندازه دانه‌هاي آستنيت را در ساختارهاي ريختگي منجر مي‌شود. آلومينيم مورفولوژي كاربيدهاي مرزدانه‌اي را از حالت پيوسته و صفحه‌اي به حالت منقطع و گلبولي تبديل مي‌كند. همچنين، افزايش كربن، افزايش كسر حجمي پرليت را در حالت ريختگي به دنبال دارد. افزايش كربن و آلومينيم، منجر به افزايش تشكيل پرليت در شرايط آنيل مي‌شود. تصاوير FESEM مشخص كرد كه افزودن 3 درصد آلومينيم، فاصله بين لايه‌هاي پرليت را از 300 به 129 نانومتر كاهش مي‌دهد. بررسي-هاي ميكروسكپي نشان داد كه پرليت‌زايي و توليد مجدد آستنيت از پرليت در نمونه‌هاي آنيل و پس از آن عمليات محلولي شده، مي¬تواند اندازه دانه‌هاي آستنيت را در نمونه هاي حاوي آلومينيم كاهش دهد. اندازه دانه¬هاي آستنيت در نمونه حاوي 3 درصد آلومينيم از 2049 به 160 و در نمونه داراي 5/1 درصد آلومينيم از 1770 به 470 ميكرومتر، و در نمونه بدون آلومينيم از 165 به 83 ميكرومتر كاهش يافتند. همچنين نتايج مربوط به آزمون كشش و سختي سنجي نشان ‌داد، كاهش اندازه دانه‌هاي آستنيت، از طريق فرايند آنيل و عمليات محلولي، به خوبي توانسته است، خواص مكانيكي فولادهاي هادفيلد را ارتقاء دهد. براي مثال در نمونه بدون آلومينيم، استحكام كششي از 504 به 707 مگاپاسكال، ازدياد طول از 13 به 20 درصد، تنش تسليم از 378 به 410 مگاپاسكل، و انرژي شكست از 50 به 108 ژول تغيير پيدا كرد. واژه‌هاي كليدي: فولاد هادفيلد، آلومينيم، كربن، عمليات حرارتي، پرليت¬زايي، اندازه دانه، خواص كششي.