بررسی تاثیرکار سختی اولیه بر رفتار سایشی فولاد پر منگنز آستنیتی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد تیران، دانشگاه آزاد اسلامی، تیران، اصفهان

3 کارشناس ارشد، واحد تحقیق و توسعه شرکت صنایع ریخته گری اصفهان

چکیده

در این پژوهش به بررسی رفتار سایشی فولاد پر منگنز آستنیتی با ترکیب اسمی Fe-17Mn-1.5Cr-0.6Si-1.2C تحت تاثیر کارسختی اولیه حاصل از اعمال 2 فرآیند سخت‌کاری شامل ضربات یکنواخت پتک و شات پینینگ پرداخته شد. بدین منظور نمونه‌های حاصل از ریخته‌گری در قالب‌های ماسه‌ای تحت عملیات حرارتی آنیل انحلالی قرار گرفته و سپس نمونه سازی به کمک دستگاه وایرکات صورت پذیرفت. کار سختی اولیه شامل دو روش یکی با کمک ضربات یکنواخت پتک تحت نیروی 100 تن و دیگری شات کردن نمونه‌ها اعمال گردید. آزمون‌های سختی، کشش، ضربه و سایش به روش چرخ ساینده-ماسه خشک بر روی نمونه‌ها انجام شد. جهت بررسی ساختار از میکروسکوپ نوری و جهت بررسی سطوح کشش و سایش ازمیکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. بررسی‌ها نشان داد که فولاد مذکور در حالت کار سخت نشده در مقایسه با دیگر تحقیقات انجام شده از استحکام و مقاومت به ضربه بالاتری بر خوردار بوده، از طرف دیگر نتایج نشان از افزایش کار سختی در حضور درصد بالای عنصر منگنز و به طبع آن افزایش سختی از HV 290 به HV653 و HV698 به ترتیب با اعمال 600 ضربه پتک و 30 دقیقه شات داشت. به طوری که بهترین مقاومت به سایش به علت سختی سطحی بالاتر و در نتیجه کاهش وزن کمتر در دقایق اولیه سایش در نمونه‌ 30 دقیقه شات مشاهده گردید. بررسی سطوح سایش نشان از خراشان بودن مکانیزم سایش با حضور خطوط موازی در سطح سایش داشت. هم چنین با افزایش سختی در اثر اعمال کار سختی اولیه از عمق و تعداد شیارهای خراشان کاسته شده

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1]     D. K. Subramanya, A. E. Swansiger & H. S. Avery, “Austenitic mangeanese steel”, ASM Metals Handbook, 1, 10th edition, pp. 822-840, 1993.

 

[2]     J. Agunsoye, T. Isaac & A. Abiona, “On the comparison of microstructure characteristic and mechanical properties of high chromium white iron with the Hadfield austenitic manganese steel”, Journal of minerals and materials characterization and engineering, Vol. 1, pp. 24-28, 2013.

 

[3]     A. Fattah-alhosseinia, B. Izadia & M. Asadi Asadabad, “Evaluation of corrosion behavior on Mn-Cr austenitic steels using 0.1 M HCl solution”, Journal of Advanced Materials and Processing, Vol. 2, No. 1, 2014, 55-63.

 

[4]     S. Haitao, R. Xiong, F. Song, Y. Wen & H. Pen, “Wear Resistance of Austenitic Steel Fe–17Mn–6Si–0.3C with High Silicon and High Manganese”, Journal of Acta Metall, No.27, pp. 352-358, 2014.

 

[5]     S. L. Guo, D. Y. Sun, F. C. Zhang, X. Y. Feng & L. H. Qian, “Damage of a Hadfield steel crossing due to wheel rolling impact passages”, Journal of Wear, Vol. 305, pp. 267-273,2013

 

[6]     R. A. A. Gh. Razavi, Ansaripour, H. Monajatizadeh, and M. R. Toroghinejad, “An Investigation on Full Annealing Temperature and Annealing Twins’Density in Fe-33Mn-3Si-2Al High-Manganese Steel”, Journal of Advanced Materials and Processing, Vol. 1, No. 1, 2013, 3-8.

 

[7]     E. C. Liu, F. C. Zhang & S. Yang, “Enhanced work hardening in hadfield steel during explosive treatment”, Materials letters, No. 65, pp. 2333-2336, 2011.

 

[8]     V. N. Najafabadi, K. Amini & M. B. Alamdarlo, “Investigating the effect of titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel”, Metallurgical Research Technology, No. 111, pp. 375–382, 2014.

 

[9]       آ. باقری، س. کاویانی و م. اسماعیلیان، "بررسی تاثیر وانادیم بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد پر منگنز"، انتشارات جامعه ریخته گران ایران، شماره 100، ص ص. 36-27، 1391.

 

[10] G. I. Silman, N. I. Pristuplyuk & M. S. Froltov, “Effect of vanadium on the structure and properties of high manganes steel”, Journal of Metal science and heat treatment, Vol. 22, pp. 124-127,1980.

 

[11] D. Akeel & A. Omar, “Phase Transformations of Hadfield Manganese Steels”, Journal of Engineer and Technology, Vol. 25, No. 26. pp. 227-289, 2007.

 

[12]    س. ا. ترابی، ک. امینی و م. ناصری، " بررسی مقاومت به سایش فولاد آستنیتی پر منگنز-پرسیلیسیم Fe-17Mn-6Si-1.2C" صنعت ریخته‌گری، شماره125، صفحه. 79- 75، 1395.

 

[13] W. Yan, L. Fang, K. Sun, Y. Xu, “Effect of surface work hardening on wear behavior of Hadfield steel”, Materials Science and Engineering, Vol. 460–461A, pp. 542–549, 2007.

 

[14]  Takaki, S. Nakatsu & H. Tokunago, “Effect of Austenite Grain Size on ε Martensitic Transformation in Fe-15mass%Mn Alloy”, Journal of Material Transactions, Vol. 34, No. 6, pp. 489-495, 1993.

 

[15]    س. ا. ترابی، ک. امینی و م. ناصری، " بررسی تاثیر محتوی منگنز بر ریز ساختار و خواص مکانیکی فولادهای پر منگنز آستنیتی"، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد،گزارش علمی، 1394.

 

[16] ASTM: E8 / E8M – 16a, “Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”, 2004.

 

[17] ASTM: E112-96, “Standard Test Methods for Determining Average Grain Size”, 1996.

 

[18] Din: 50125, “Testing of metallic materials Tensile test pieces”, 2009.

 

[19] ASTM: E23, “Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials”, 1982.

 

[20] ASTM: E384 – 16, “Standard Test Method for Micro indentation Hardness of Materials”, 2005.

 

[21] ASTM: G65-00, “Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus”, 2010.

 

[22] J. Tasker, “Austenitic Manganese Steel Fact and Fallacy”, Technical Advances in Steel Casting England, Vol. 15, pp. 1-13, 1983.

 

[23]    م. گلعذار، "اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها"، ویرایش دوم، مرکز نشر دانشگاه صنعتی اصفهان، 1391.

 

[24]    م. عباسی، ش. خیراندیش، ج. حجازی، و ی. خرازی،" ارتباط بین کرنش دوقلویی و پدیده ی چروکیدگی سطحی در تغییر شکل موم سان فولاد آستنیتی منگنزی"، نشریه مهندسی متالورژی و مواد، سال بیست و پنجم، شماره 2، 1393.

 

[25] D. Xiaodong, S. Guodong, W. Yifei, W. Jianfeng, Y. Haoyu, “Abrasion Behavior of High Manganese Steel under Low Impact Energy and Corrosive Conditions”, Advances in Tribology, pp. 1-5, 2009.

 

[26] J. Tianfo, Z. Fuching, “The work-hardening behavior of medium manganese steel under impact abrasive wear condition”, materials science and engineering, Voi. 31, pp. 275-279, 1997.

 

[27] K. Kato & K. Adhachi, “Modern Tribology Handbook”, chrc, Press, 2001.