در این پژوهش، خواص مکانیکی ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده با ریز ساختار سه فازی فریت- بینیت-مارتنزیت در فولاد کم آلیاژ پر استحکام 42CrMo4  مقایسه می شود. در این راستا نمونه های فولادی تحت دو نوع عملیات حرارتی کوینچ- بازگشت، برای ایجاد مارتنزیت بازگشت داده شده و عملیات کوینچ پله ای برای ایجاد ساختار سه فازی، قرار گرفت. نتایج آزمایشهای کشش نشان داد که در صورت تشکیل زمینه ریزساختار از فاز فریت، پدیده افت تسلیم اتفاق می افتد. این پدیده در ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده و نیز آن دسته از نمونه های سه فازی که در آنها فاز سخت (بینیت- مارتنزیت) زمینه ریزساختار را تشکیل می داد، مشاهده نشد. ایـجاد نابه جایی ها در فاز فریت بر اثر استحاله بینیتی یا مارتنزیتی می تواند دلیل این پدیده باشد. بررسی سطوح شکست نمونه های ضربه نشان داد که مکانیزم شکست در ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده از نوع حــفره ای اسـت، در حالی که سازوکار شکست در ساختار سه فازی از نوع کلیواژی است. حفره ای شدن سطوح شکست در ریزساختار مارتنزیت بازگشت داده شده به تشکیل کاربید در طول، فرایند بازگشت مربوط می شود.

هدف از این پژوهش، بررسی رفتار میکرومکانیک فریت و مارتنزیت در فولادهای دوفازی بود. بدین منظور یک فولاد کم کربن با ساختار اولیه فریتی-پرلیتی تا80% نورد سرد و آنیل متعاقب در دمای C° 600 به مدت 20دقیقه و کوئنچ در آب شد. مرحله پایانی فرآوری شامل گرمایش تا ناحیه بین بحرانی و نگهداری در دماهای 760، 780، 800 و C° 820 به مدت 10دقیقه و کوئنچ در آب بود. فولادهای دوفازی با کسرهای حجمی فریت و مارتنزیت متفاوت و اندازه دانه های فریت مختلف تولید شد. تغییرات ریزساختاری و ارتباط آنها با تغییرات سختی فازها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج توزیع انرژی و آزمون نانوفرورونده بررسی شد. مطالعه نانوفرورونده پاسخ سختی فریت و مارتنزیت در ریزساختارهای دوفازی نشان داد که با افزایش دمای آنیل بین بحرانی از 760 به C° 820 متوسط نانو سختی فریت و مارتنزیت به ترتیب از 181 به 281ویکرز افزایش و از 644 به 337ویکرز کاهش می یابد. دماهای آنیل بین بحرانی بالاتر به دانه های فریت ریزتر و سخت تر در ریزساختارهای دوفازی انجامیده است. تغییرات نانوسختی مارتنزیت با دماهای آنیل بین بحرانی به تغییرات محتوای کربن مارتنزیت مرتبط شد. با اعمال قانون مخلوط ها، مقادیر سختی محاسبه شده تطابق خوبی با مقادیر اندازه گیری شده داشت.

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.

فولادهای دو و سه فازی خواص منحصر بفردی همچون رفتار تسلیم پیوسته، نسبت استحکام تسلیم به استحکام کششی کم، سرعت کار سختی بالا و درصد ازدیاد طول همگن زیاد دارند، لذا در صنایع خودروسازی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از این مطالعه، ایجاد ریزساختار سه فازی فریتی-بینیتی-مارتنزیتی با استحکام بالا و شکل پذیری مطلوب می باشد. در این تحقیق، عملیات آستنیته کردن در دمای 850 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت بر روی نمونه های فولاد 4140 انجام شد. سپس نمونه ها در دمای 720 درجه سانتی گراد (منطقه فریت-آستنیت) به مدت 3 دقیقه نگهداری و جهت بدست آوردن مورفولوژی های متفاوت بینیت، به حمام نمک با دماهای متفاوت 380، 400، 420 و 450 درجه سانتی گراد به مدت 4 دقیقه انتقال داده شدند و در نهایت در آب به منظور تشکیل مارتنزیت کوئنچ گردیدند. مطالعه ریزساختار نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با افزایش دمای آستمپرینگ از 380 تا 450 درجه سانتی گراد، مورفولوژی از بینیت پایین به بینیت بالا تغییر می کند. با انجام آزمون های سختی و کشش مشخص گردید که افزایش دمای آستمپرینگ موجب کاهش مقادیر سختی، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، ازدیاد طول و همچنین کاهش مقادیر n و K در رابطه هولمن می شود. شکست نگاری نمونه های تست کشش به وسیله استریو میکروسکوپ نشان داد که با افزایش دمای آستمپرینگ، سطح شکست از نرم به ترد تغییر می کند.

در سال های اخیر تلاش های زیادی برای توسعه ی نسل جدیدی از فولادها تحت عنوان فولادهای نانوساختار بینیتی انجام شده است. اندازه دانه آستنیت اولیه از پارامترهای موثر در تشکیل ریزساختار بینیتی می باشد. فرآیند مارتنزیت از جمله فرآیندهای ترمومکانیکی پیشرفته است که مشتمل بر نورد سرد ریزساختار مارتنزیتی و آنیل متعاقب آن می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا تاثیر تلفیق فرآیند مارتنزیت و فرآیند آستمپرینگ بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی فولادهای نانوساختار بینیتی بررسی شود. فولا مورد استفاده در این پژوهش از نوع کربن متوسط و آلومینیوم بالا بوده که طراحی و سپس ریخته گری شده و در نهایت نورد داغ شده است. این فولاد در دمای ° C 1030 به مدت 20 دقیقه آستنیته شده و سپس در آب کوئنچ گردید تا ساختار مارتنزیت حاصل گردد. نمونه ها به میزان 20 درصد توسط نورد سرد کاهش مقطع داده شده و سپس در دمای ° C 600 به مدت 20 دقیقه آنیل شدند. نمونه ها مجددا در دما و زمان مشابه آستنیته شده و در دمای ° C 340 تحت عملیات آستمپرینگ قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری با استفاده از پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت و به منظور ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون کشش استفاده شد. به دلیل تشدید نرخ استحاله بینیتی و تغییرات کم اندازه دانه آستنیت اولیه تفاوت زیادی در خواص مشاهده نشد. استحکام کشش نهایی برای نمونه ها با اندازه دانه بزرگ (47 میکرومتر) 1279مگاپاسکال با ازدیاد طول 23 درصد و برای نمونه ها با اندازه دانه ریزتر (33 میکرومتر) 1231 مگاپاسکال با ازیاد طول 19 درصد به دست آمد.

در این پژوهش، تاثیر استحاله آستنیت باقیمانده به مارتنزیت بر رفتار سایشی چدن های سفید بررسی شده است. برای این منظور، رفتار سایشی یک نوع چدن سفید آلیاژی با ریزساختار آستنیتی-کاربیدی در مقایسه با چدن سفید معمولی با ریزساختار پرلیتی-کاربیدی مورد بررسی قرار گرفت. تست سایش با استفاده از روش پین روی دیسک در بار گذاری های 80، 100، 120 و140 نیوتن انجام شد. نتایج نشان می دهد که در بارگذاری های کمتر از 100 نیوتن در نمونه های چدن سفید آلیاژی، آستنیت باقیمانده پایدار بوده و در طی آزمون سایش در اثر تنش ها و نیروهای مکانیکی پدیده کار سخت شدن آستنیت باقیمانده اتفاق افتاده است ولی در بارگذاری های بیش از 100 نیوتن آستنیت باقیمانده به مارتنزیت تحول یافته است که باعث افزایش شدیدی در مقاومت به سایش چدن سفید آلیاژی شده است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.