بهبود مقاومت به سایش فولاد مارتنزیتی O.35%C- 6%Cr از طریق افزودن عنصر میکروآلیاژ تیتانیم و اصلاح فرآیند عملیات حرارتی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 ریاست دانشگاه آزاد اسلامی واحد تیران

3 استاد دانشگاه صنعتی بیرجند کارمند واحد تحقیق و توسعه شرکت صنایع ریخته گری اصفهان

4 ریاست دانشکده مهندسی مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

5 مدیر تولید اسبق شرکت صنایع ریخته گری اصفهان

چکیده

فولادهای متوسط کربن- پرکرم به عنوان دیافراگم ورودی و خروجی کاربرد وسیعی در آسیاب های سیمان دارند. از طرفی با گذشت زمان و وقوع سایش، شیارهای دیافراگم عریض تر شده و مشکلاتی بهمراه دارد. لذا افزایش عمرسایشی این قطعات از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش با هدف بهبود خواص سایشی فولاد مارتنزیتی Cr%6-C%35/0 از طریق افزودن عنصر اصلاح‌کننده تیتانیم صورت گرفت. تیتانیم به میزان 2/0 و 6/0 درصد وزنی به ترکیب شیمیایی افزوده شده و عملیات حرارتی شامل آستنیته در محدوده دمایی℃ 1050- 950 و عملیات تمپر در محدوده دمایی ℃ 600- 350 بوده است. از آزمون دیلاتومتری به منظور دستیابی به پارامترهای مناسب عملیات حرارتی و تعیین دماهای بحرانی فولاد مورد نظر استفاده شد. خواص سایشی با استفاده از دستگاه سایش چرخ لاستیکی- ماسه خشک ‌ارزیابی شد. برای بررسی های ریزساختاری و تعیین مکانیزم سایش از SEM همراه با آنالیز EDX استفاده گردید. هم چنین از پراش پرتو ایکس برای تعیین درصد آستنیت باقیمانده استفاده شد. نتایج نشان دهنده افزایش موثر مقاومت به سایش در حدود 40 درصد در آلیاژ حاوی % 6/0 تیتانیم طی دو مرحله تمپر در دمای ℃450، در نتیجه‌ی تبدیل بیشتر آستنیت باقیمانده به مارتنزیت و نیز رسوب کاربیدهای سخت تیتانیم با توزیع نسبتاً مناسب در ریزساختار بود. بررسی سطوح سایش، بیانگر وقوع سایش با مکانیزم خراشان و چسبان در نمونه ی بدون تیتانیم و سایش خراشان در نمونه‌های حاوی تیتانیم بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     A. B. Kinzel, the Alloys of Iron and Chromium, Vol. 1, New Yourk, 1937.

 

[2]     R.W.K. Honeycombe & H.K.D.H Bhadeshia, Steels microstructure and properties, Third edition, Butter Worth-Heinemann, USA, 2006.

 

[3]     M. Momeni, Sh. Kheirandish, H. Saghafian, J. Hejazi & M. Momeni, “The effect of heat treatment on mechanical properties of modified cast AISI D3 tool steel”, Materials and Design, Vol. 54, pp. 742–747, 2014.

 

[4]     P. Michaud, D. Delagnes, P. Lamesle, M. H. Mathon & C. Levaillant, “The effect of addition of alloying elements on carbide precipitation and mechanical properties in 5% chromium martensitic steels”, Acta Materialia, Vol. 55, pp. 4877-4889, 2007.

 

[5]     Y. Y. Songa, D. H. Pingb, F. X. Yinb, X. Y. Li & Y. Y. Li, “Microstructural evolution and low temperature impact toughness of a Fe–13%Cr–4%Ni–Mo martensitic stainless steel”, Materials Science and Engineering, Vol. A 52, pp. 614–618, 2010.

 

[6]     R. I. Shukyurov, Z. G. Mamedov & I. K. Kagramanov, “Effect of titanium and silicon on the phase composition and properties of a high-chromium tool steel”, Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 3, pp. 32-35, 1989.

 

[7]     Anonymous, Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus, Annual book of ASTM Standards, G65-04, 2010.

 

[8]     M. H. Shaeri, H. Saghafian & S. G. Shabestari, “Effects of Austempering and Martempering Processes on Amount of Retained Austenite in Cr-Mo Steels (FMU-226) Used in Mill Liner”, Journal of iron and steel research. International, Vol. 17, No. 2, pp. 53-58, 2010.

 

[9]     Nasery Isfahany, H. Saghafian & Gh. Borhani, “The effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion behavior of AISI420 martensitic stainless steel”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, pp. 3931-3936, 2011.

 

[10] H. R.Bakhsheshi-Rad, A. Monshi, H. Monajatizadeh, M. H. Idris, M. R. Abdul Kadir & H. Jafari, “Effect of Multi-Step Tempering on Retained Austenite and Mechanical Properties of Low Alloy Steel”, Journal of iron and steel research. International, pp. 49-56, 2011.

 

[11]    م. بزرگ نژاد نوبیجاری، م. عیسی خانی زکریا، ح. سقفیان و س. شبستری، "کاهش آستنیت باقیمانده FMU29 با استفاده از بهینه سازی دمای آستنیته کردن و تمپر فولاد کرم مولیبدن دار مورد استفاده در ساخت آستری آسیابها"، پنجمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و جامعه علمی ریخته گری ایران، 1390.

 

[12]    م. ح. شاعری، س. شبستری و ح. سقفیان، "بهینه سازی سیکل عملیات حرارتی فولاد های کم کربن کرم بالا (FMU-29) مورد استفاده در آستری آسیابها" ، نهمین سمینار مهندسی سطح و عملیات حرارتی ایران، 1387.

 

[13] Yablokova, O. V. Kulkov, “Sintering kinetics of titanium carbide with hadfield steel”, Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, No. 7, pp. 13–16, 1990.

 

[14]    م. گلعذار، اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها، ویرایش دوم، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، 1382.

 

[15] R. C. Thomson & M. K. Miller, “Carbide precipition in martensite during the early stages of tempering Cr and Mo containing low alloy steels”, Acta Mater 46, pp. 2203-2213, 1998.

 

[16] R. G. Bayer, “Mechanical wear fundamental and testing”, Mahrcell Dekker, 2004.

 

[17]    م. نوروزی، بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و سایشی فولادهای پر کرم، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد، شهریور 1380.

 

[18] S. Jae Lee & Y. Kook Lee, “Prediction of austenite grain growth during austenitization of loe alloy steels”, Materials and Design, Vol. 59, pp. 544-549, 2008.

 

[19] L. Bourithisa, G. D. Papadimitrioua & J. Sideris, “Comparison of wear properties of tool steels AISI D2 and O1 with the same hardness”, Tribology International, Vol. 39, pp. 479–489, 2006.

 

[20] A. K. Jha, B. K. Prasad, O. P. Modi, S. Das & A. H. Yegneswaran, “Correlating microstructural features and mechanical properties with abrasion resistance of a high strength low alloy steel”, Wear, Vol. 254, pp. 120–128, 2003.

 

[21] L. Fang, Q. D. Zhou & Y. J. Li, “An Explanation Of Relation Between Wear and Material Hardness in Three Body Abrasions”, Wear, No. 151, pp. 313-321, 1991.