متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه کنید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

عملیات حرارتی بین دماهای بحرانی یک عملیات مهم و تأثیرگذار در خواص مکانیکی فولاد می باشد. این عملیات یکی از شیوه های آسان و کم هزینه در رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب اعم از استحکام و شکل پذیری است. مقاله حاضر اثر عملیات حرارتی بین دماهای بحرانی بر خواص خستگی فولاد میکروآلیاژی بوردار را بررسی می کند. به منظور دستیابی به ریزساختارهای دوفازی با مقادیر متفاوت از مارتنزیت دماهای 730، 750 و 770oC به عنوان دماهای بین بحرانی انتخاب شدند و بترتیب مقادیر 52،68 و 88 درصد حجمی مارتنزیت در کنار فاز فریت بدست آمد. به منظور بررسی اثر تمپر بر خواص خستگی، یک دسته از نمونه ها تمپر شدند. پژوهش حاضر نشان می دهد که استحکام خستگی با افزایش کسر حجمی مارتنزیت افزایش پیدا می کند و با تمپر کردن استحکام خستگی افت پیدا می کند.

در این تحقیق توسط چرخه های عملیات حرارتی بین بحرانی (آستنیته کردن در 850oc به مدت 1 ساعت، سپس انتقال هر یک از نمونه ها به کوره با دماهای به ترتیب 760، 770 و 750oc به مدت 15 دقیقه، انتقال به حمام نمک360oc به مدت 15 دقیقه و در نهایت سرد کردن تا دمای محیط در هوا) از فولاد AISI4140، نمونه هایی با ساختارهای دوفازی فریتی– بینیتی با درصدهای مختلف فاز بینیت حاصل گردید. سپس خواص مکانیکی نمونه ها توسط آزمون های مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می دهد با افزایش کسر حجمی بینیت، استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی افزایش می یابد در حالی که انعطاف پذیری و انرژی ضربه کاهش می یابد. با بررسی سطوح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی، مشاهده شد که نوع شکست در نمونه های دوفازی به صورت مخلوطی از شکست ترد و نرم بوده و ذرات ناخالصی سولفید منگنز منشا و محل رشد و اشاعه ترک می باشد و نیز با افزایش کسر حجمی بینیت، نسبت شکست ترد به نرم افزایش یافته است.

ریزساختار اولیه مارتنزیتی در فرآوری فولادهای دوفازی به علت منابع جوانه زنی زیاد آستنیت و توزیع رشته ای آن مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، تحولات ریزساختاری حین عملیات کوئنچ میانی روی یک فولاد کربن-منگنزدار در سه محدوده دمایی فرابحرانی (Ac₃

پودر هیدراید تیتانیم به عنوان ماده حباب ‏‏زا در تولید فوم های فلزی (به ویژه فوم های فلزی آلومینیمی) مورد استفاده قرار می گیرد. در اثر تجزیه حرارتی هیدراید تیتانیم در دمای بالا، مقدار زیادی گاز هیدروژن آزاد می ‏شود. چنانچه گاز هیدروژن آزاد شده در درون آلومینیم به خوبی کنترل گردد و مذاب جامد شود، حباب های تولید شده در مذاب منجر به تولید فوم می‏ گردد. دستیابی به معادله سرعت و تعیین مکانیزیم تجزیه برای تعیین شرایط و کنترل فرآیند فومسازی از اهمیت ویژه ‏ای برخوردار است. در این تحقیق، با اندازه‏ گیری مستقیم و لحظه ‏ای فشار گاز هیدورژن آزاد شده در دماهای بین 1273K-673K، سینتیک تجزیه هیدراید تیتانیم بررسی شده است. نتایج نشان می‎ دهد که در دماهای بین 873K-673K، تجزیه پودر تحت کنترل نفوذ داخلی اتم های هیدروژن از لایه اکسید تیتانیم(Ti2O3)  است. در دماهای بالاتر، یعنی بین 973K-1273K، پودر هیدراید تیتانیم طی دو مرحله تجزیه می‏ شود. در مرحله اول، معادله سرعت به صورت پارابولیکی بوده و تجزیه تحت کنترل نفوذ داخلی است. پس از ثابت شدن فشار گاز هیدروژن برای مدت خاص، مرحله دوم شروع می ‏شود. در این مرحله، معادله سرعت تجزیه پودر هیدراید تیتانیم، در آغاز از درجه صفر بوده و سپس از معادله سرعت پارابولیکی پیروی می ‏کند. هیدراید تیتانیم طی دو مرحله به صورت «TiH2®TiHX®a-Ti» تجزیه می ‏شود. مرحله اول تحت کنترل نفوذ اتم های هیدروژن از درون لایه TiHX بوده و مرحله دوم تحت کنترل واکنش شیمیایی است. انرژی اکتیواسیون در مرحله اول تقریبا 59.112KJ بوده و در مرحله دوم معادل 81.388KJ است.

چکیده امروزه فولادهای کوئنچ و پارتیشن­بندی (Q&P) با ترکیب منحصر به ­فرد از استحکام و شکل پذیری، امکان استفاده در نسل سوم از فولادهای پیشرفته AHSS را فراهم می ­نمایند. در این پژوهش، تأثیر عملیات حرارتی آنیل میان­ بحرانی بر کوئنچ و پارتیشن­ بندی (Q&P) میکروفازهای فریت-بینیت-مارتنزیت در فولاد کم ­آلیاژ سیلیسیم بالای DIN 1.5025  مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا فرآیند عملیات حرارتی نرماله کردن شامل آستنیته ­کردن در دمای  900oC به مدت 5 دقیقه به همراه سرد شدن در هوا تا دمای اتاق برای دستیابی به ریزساختارهای همگن و یکنواخت اولیه فریتی-پرلیتی برای تمام نمونه­ ها انجام شد. در ادامه، سیکل­ های عملیات حرارتی کوئنچ و پارتیشن­ بندی شامل آستنیته­ کردن جزئی در ناحیه میان­ بحرانی آستنیت-فریت با دمای  775oC به مدت زمان نگه­داری 60 دقیقه و متعاقباً کوئنچ در حمام نمک مذاب پارتیشن­ بندی با دماهای 250، 300 و  350 درجه سانتیگراد به مدت زمان­ های مختلف 2، 5، 15، 30 و 60 دقیقه انجام شدند. برای ارزیابی تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی نمونه­ ها از مشاهدات میکروسکوپ­ های نوری (OM) و الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، آزمون­های مکانیکی استاندارد کشش و سختی ­سنجی استفاده شدند. نتایج نشان می دهد وجود فاز فریت در طی آستنیته کردن جزئی در ناحیه­ ی میان­ بحرانی آستنیت-فریت، موجب غنی سازی آستنیت از کربن، کاهش دمای شروع تشکیل مارتنزیت (Ms)، تشکیل بلور­های ظریف بینیت می ­گردد. بنابراین ریزساختارهای حاصل سبب مشاه ده­ی رفتار کششی غیر متعارف تسلیم پیوسته در نمونه ­ها شدند. از سوی دیگر زمان عملیات حرارتی پارتیشن ­بندی 30 دقیقه در حمام نمک مذاب 350 درجه سانتیگراد باعث ایجاد ریزساختارهای چندفازی حاوی مخلوطی از میکروفازهای فریت- بینیت- مارتنزیت گردید. این ریزساختارهای چندفازی سبب بهینه­ سازی خواص مکانیکی شامل فرم­پذیری و استحکام کششی به ترتیب در مقادیر 16% و  MPa 1350 شد.