21566

21566

اثر شرايط عمليات‌حرارتي در ريزساختار و خواص ‌مكانيكي فولاد GTD450

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

98-99

1398/9/30

دكتر سيد حسين رضوي - دكتر مجيد عباسي فيروزجاه

مواد و متالورژي

در اين تحقيق به بررسي اثر شرايط عمليات‌حرارتي در ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد زنگ‌نزن رسوب‌سختي‌پذير مارتنزيتي موسوم به GTD 450 پرداخته شد. به اين منظور، ابتدا عمليات آنيل انحلالي اين فولاد در دماي 1040 درجه سلسيوس و زمان يك ساعت در سه محيط كوئنچ هوا، روغن و آب، انجام شده است. سپس اثر شرايط مختلف عمليات پيرسازي شامل دماها و زمان‌هاي مختلف بر ريزساختار و خواص مكانيكي مورد بررسي قرار گرفته است. براي بررسي ريزساختار نمونه‌ها از ميكروسكوپ‌هاي نوري و الكتروني روبشي و براي شناسايي فازها و هم‌سيمايي آنها با زمينه از آناليز تفرق اشعه ايكس از طريق اندازه‌گيري ميكروكرنش به روش ويليامسون-هال استفاده شد. براي ارزيابي خواص مكانيكي از آزمايش كشش و سختي‌سنجي ويكرز با حداقل سه بار تكرار استفاده شد. همچنين براي شبيه‌سازي ريزساختار و تشكيل رسوبات مختلف از نرم‌افزار JmatPro استفاده شد. نتايج آزمايش سختي و بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داده است كه سرد كردن نمونه‌ها در هوا و روغن سختي بيشتري نسبت به سردكردن در آب دارد. همچنين عامل اصلي افزايش استحكام در اثر پيرسختي، رسوبات بسيار ريز مس (كمتر از يك ميكرومتر) بودند كه تشكيل آن‌ها در مراحل اوليه رسوب‌سختي به صورت هم‌سيما با زمينه مارتنزيتي بيشترين خواص را حاصل كرد. تغييرات دماي پيرسختي، نسبت به تغييرات زمان پيرسختي اثرات بيشتري بر خواص نمونه‌ها داشت. استحكام كششي نمونه در حالت آنيل انحلالي برابر با 986 مگاپاسكال و درصد ازدياد طول نسبي آن نيز 3/13درصد بود، كه پس از پيرسختي در دماي 500 درجه سانتيگراد و به مدت زمان 6 ساعت، اين مقادير به ترتيب به 1207مگاپاسكال و 6/11درصد، تغيير پيدا كردند. همچنين نمونه پيرسختي شده در اين شرايط بيشترين ميزان چقرمگي را در بين ساير نمونه‌ها داشت.

1398/10/23

The Effect of Heat Treatment Conditions in Microstructure and Mechanical Properties of GTD450 Steel

12/21/2019 12:00:00 AM

In this research, the effect of different conditions of heat treatment on microstructure and mechanical properties of a type of precipitation hardening martensitic stainless steel, called GTD450 was investigated. To do so, first this alloy was solution treated at 1040 °C for 1 hour and then it was quenched in 3 different media, including: air, water and oil. Then, the effect of different conditions of aging treatment including time and temperature on micro-structure and mechanical properties of this alloy was investigated. The micro-structure of different samples was observed by Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Mi-croscopy (SEM). To detect different phases which were present in the samples and also to recognize the micro strains arising from coherency between precipitates and the matrix with Williamson-Hall method, the X-Ray Diffraction (XRD) analysis was used. The mechanical properties of samples were tested in terms of Vickers hardness test (At least 3 repetitions) and tensile test. JMatPro software pack was used to study the micro-structure changes and probability of different precipitates, thermodynamically. The results of hardness test and microstructure evaluations have revealed that quenching the samples in air and oil result more hardness than water. The main effective factor in strength in-crease during precipita-tion hardening is precipitation of very fine Cu precipitates (less than 1μm) within the sam-ple’s microstructure. In the early stages of precipitation, these precipitates are coherent with the matrix and consequently they yield the best properties. In comparison with variation in the time of aging, variation in the temperature of aging had more influence on sample’s properties. The Ultimate Tensile Strength (UTS) in solu-tion treated sample was 986 MPa and its elongation was 13.3%, these values changed to 1207.73 MPa and 11.6 % respec-tively, After aging at 500 °C for 6 hours. The sample which was aged at this circumstance has shown the best toughness among other samples, too.