28165

تاثير تمپرينگ بر چقرمگي و ريزساختار فولاد Gs20Mn5 در دماهاي زير صفر.

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1398

1401/09/09

دكتر سيد محمدعلي بوترابي_دكتر امين اوحدي اصفهاني

مهندسي مواد و متالورژي

رسيدن به خواص فيزيكي و مكانيكي مطلوب در قطعات ريلي مانند بوژي، فاكتور اساسي به منظور استفاده از آن در صنعت راه آهن به دليل استاندار هاي ايمني است. يكي از فولاد هاي پر كاربرد در صنعت حمل و نقل ريلي، فولاد كم كربن منگنزدار Gs20Mn5 است كه براي ساخت بوژي¬هاي باري ريختگي استفاده مي شود. كنترل فرآيند عمليات حرارتي منجر به ايجاد ريزساختار مناسب با خواص مكانيكي مطلوب مانند استحكام و چقرمگي بالا در دماهاي زير صفر مي¬شود. انجام عمليات حرارتي نرماله در حالت معمول، حداقل استحكام ضربه¬ي مورد نياز در دماي ℃60- كه برابر با J/cm2 17 است را تامين نمي‌كند و بسيار پايين تر از حد مجاز است. هدف از اين پژوهش، افزايش استحكام ضربه ي فولاد Gs20Mn5 در دماي زير صفر است كه با كنترل عمليات حرارتي و دست¬يابي به ريزساختاري مناسب امكان پذير است. بدين منظور ابتدا با انتخاب زمان و دماي مناسب،نمونه¬هاي مد نظر آستنيته شدند سپس در دومحيط متفاوت نرماله شد، سپس تحت شرايط دمايي و زماني متفاوت عمل تمپرينگ بر روي نمونه¬هاي مورد آزمايش انجام گرفت و تاثير ناشي از عمليات حرارتي بازگشت روي خواص مكانيكي و ريز ساختار فولاد Gs20Mn5 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بررسي¬ها مشخص نمود كه مناسب ترين خواص مكانيكي و چقرمگي بهينه در شرايط آستنيته كردن نمونه ها در دماي ℃930 به مدت 2 ساعت و خنك سازي آن¬ها توسط هواي مرطوب با سرعت ℃/s 9 و رطوبت 70% و عمليات حرارتي تمپر در دماي ℃325- و زمان 3 ساعت حاصل مي¬شود. در اين حالت ميانگين مقادير انرژي ضربه در دماي ℃60- به J/cm2 27.06افزايش پيدا نمود. با بررسي هاي ميكروسكوپي نوري ريزساختار نهايي فريتي_پرليتي بدست آمد كه نشان داد ساختار نهايي علي رغم افزايش درصد ساختار پرليت، اندازه دانه¬هاي فريت و پرليت نسبت به نمونه اوليه كاهش يافته است. همچنين با بررسي هاي شكست نگاري مشخص شد مقدار نواحي پارگي لبه¬اي كه مشخصه¬اي از شكست شبه تورقي و شكست نرم است با افزايش انرژِي ضربه ،در سطوح شكست نسبت به نمونه اوليه افزايش پيدا كرده است.

1402/02/07

The effect of tempering on the toughness and microstructure of Gs20Mn5 steel at low temperatures.

11/30/2023 12:00:00 AM

Achieving desirable physical and mechanical properties in railway parts such as bogies is necessary to ensure its correct operation and the safety of communication in railways. One of the most widely used steels in the rail transport industry is low-carbon manganese steel GS20Mn5, which is used to make bulk cargo bogies. Controlling the heat treatment process leads to the creation of a suitable microstructure with desirable mechanical properties such as high strength and toughness at sub-zero temperatures. Performing normal heat treatment in the usual case did not provide the minimum required impact strength at -60℃ which is equal to 17 J/cm2 and is much lower than the permissible limit. The aim of this research is to increase the impact strength of GS20Mn5 steel at sub-zero temperature, which is possible by controlling the heat treatment and achieving a suitable microstructure. For this purpose, first by choosing the appropriate time and temperature, the effect of the samples in question was austenitized, then normalized in two different environments, then tempering was performed on the tested samples under different temperature and time conditions, and the effect caused by the heat treatment returned to The mechanical properties and microstructure of GS20Mn5 steel were investigated. The results of the investigations revealed that the most suitable mechanical properties and optimum toughness are obtained in the conditions of austenizing the samples at 930 ℃ for 2 hours and cooling them with moist air at a speed of 9 m/s and 70% humidity and temper heat treatment at 325℃ and the time is 3 hours. In this case, the average values of impact energy increased to 27.06 J/cm2 at the temperature of -60℃. The final ferritic-pearlitic structure was obtained through microstructural investigations, which showed that despite the increase in the percentage of pearlite phase in the final structure, the size of the ferrite and pearlite grains has decreased. Also, it was determined by fracture studies that the amount of edge tear areas, which is a characteristic of pseudo-cleavage fracture, has increased in fracture surfaces.

Gs20Mn5- عمليات حرارتي- بوژي- چقرمگي

Gs20Mn5- Bogie-Toughness-Heat treatment.

rashid khattinejad

Prof. Seyed Mohamad Ali Boutorabi Dr. Amin Owhadi