تأثیر افزودن زیرکونیم و عملیات حرارتی بر ریزساختار و سایش فولادهای پر منگنز

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ساوه

10.22034/frj.2022.319623.1146

چکیده

فولاد پر منگنز یا هادفیلد، آلیاژی غیرمغناطیسی از آهن، منگنز، کربن با ترکیب حدود 4/1-1 درصد کربن و 14-10 درصد منگنز است که نسبت منگنز به کربن در این فولادها از اهمیت ویژه‌ای برخورداراست. مقاومت سایشی خوب و ساختار میکروسکوپی مناسب به همراه قابلیت بالای کار سختی از مهم‌ترین خواص این نوع از فولادها است. بیشترین محدودیت‌ها در تولید قطعات منگنزی، به تشکیل کاربیدهای منگنز درشت در زمینه، عدم حلالیت کامل این کاربیدها در عملیات حرارتی آنیل محلولی تمایل به ساختار انجمادی درشت‌دانه، در این فولادها است. در این پژوهش، اثرات افزایش عنصر آلیاژی زیرکونیم به مقدار 15/0 تا 25/0 درصد و تأثیر عملیات حرارتی آنیل محلولی بر مقاومت سایشی، و ساختار میکروسکوپی این فولادها مورد بررسی گرفته است. آزمایش سایش در شرایط آزمایشگاهی در مسافت‌های 500‌، 1000 و 1500 متر انجام شده است. نتایج مبین بهبود مقاومت سایشی در نمونه‌های حاوی عنصر زیرکونیم هم در حالت ریختگی و هم در شرایط عملیات حرارتی آنیل شده است. بررسی ساختار میکروسکوپی نشان داد که افزایش عنصر زیرکونیم علاوه بر افزایش حلالیت کاربیدهای منگنز در زمینه در حالت ریختگی و آنیل شده، باعث ریز شدن و بهبود توزیع کاربیدهای منگنز حل‌نشده در ساختار پس از آنیل محلولی در این فولادها شده و این اثرات در فولاد با 25/ 0 درصد زیرکونیم نمایان‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] ترابی ا.، امینی ک.، ناصری م.، بررسی تأثیر کارسختی اولیه بر رفتار سایشی فولاد منگنزی آستنیتی، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، 1395، 3(10) 102 -93.
[2] عباسی، م.، خیراندیش ش.، حجازی ج.، خرازی ی.، ارتباط بین کرنش دوقلوئی و پدیده‌ی چروکیدگی سطحی در تغییر شکل مومسان فولاد آستنیتی منگنزی، نشریه مهندسی متالوژی مواد، 1393، 25(2)12-1.
[3] Subhi A.D., Abdulrazaq O.A., Phase transformations of hadfield manganese steels, J. Eng. & Technology, 2007, 25 (6) 808-814.
[4] Srivastava A.K., Das K., Microstructural characterization of hadfield austenitic manganese steel, J. Mater. Sci., 2008, 43 5654–5658.
[5] Bouaziz O., Allain S., Scott C., Cugy P., Barbier D., High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: a review of the microstructure properties relationships, Current Opinion in Solid State and Materials Science, 2011, 15 141–168.
[6] Haakonsen F., Optimizing of strømhard austenitic manganese steel, Thesis for the Degree of Philosophe Doctor, Norwegian University of Science and Technology, 2009, May.
[7] Hull D., Deformation twinning, Proceedings of a Metallurgical Society Conference, Gainesville, Floride, Gordon and Breach Science, New-York, 1964.
[8] Agunsoye J.O., Balogunl S.A., Esezobor D.E., Nganbe M., Wear of Hadfield austenitic manganese steel casting, Scripta Mater., 2000, 42 1107-1112.
[9] Azadi M., Pazuki A., Olya M., M.J., The effect of new double solution heat treatment on the high manganese hadfield steel properties, Metallography, Microstructure, and Analysis, 2018, 7 618–626.
[10] عباسی.م،  خیراندیش ش.، خرازی یحجازی ج.، استفاده از سنگ ساینده جهت ارزیابی رفتار سایشی فولادها، مهندسی متالورژی و مواد، 1389، 21(2) 70-57.
[11] عباسی م.، خیراندیش ش.، خرازی ی.، حجازی ج.، بررسی تأثیر برخی عوامل اصلی بر رفتار سایشی فولاد هادفیلد، فصلنامه علوم و مهندسی سطح، 1388، 7، 80-69.
[12] نعمتی نجف‌آبادی و.، مناجاتی‌زاده ح.، امینی ک.، بررسی تأثیر تیتانیم بر بهبود خواص فولاد هادفیلد ASTM A128-C، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، بهار 1392، 7، (1پیاپی24) 54-45.
[13] Hadi S., Suryo A., Bayuseno P., Jamari J., Analysis of AISI material power of AISI 4140 bucket teeth excavator using influence of abrasive wear, AIP Conference Proceedings, 2018.
[14] Keleş A., Yildirim M., Improvement of mechanical properties by means of titanium alloying to steel teeth used in the excavator, Engineering Science and Technology, An International Journal, 2020, 23(5) 1208-1213.
[15] Fernández J.E., Vijande R., Tucho R. Rodr´ıguez J., Martın B.A., Materials selection to excavator teeth in mining industry, Wear, 2001, 250 11–18.
[16] Isheim D., Hunter A.H., Zhang X.J., Seidman D.N., Nanoscale analyses of high-nickel concentration martensitic high-strength steels, Metallurgical And Materials Transactions A, 2013, 44 3046–3059.
[17] Show B.K., Veerababu R., Balamur R., Krishnan A.,  Malakondaiah G., Effect of vanadium and titanium modification on the microstructure and mechanical properties of a microalloyed HSLA steel, materials Science And Engineering: A, 2010, 527 (6) 1595-1604.
[18] Ghosh P., Ray R.K., Ghosh C., Bhattacharjee D., Comparative study of precipitation behavior and texture formation in continuously annealed Ti and Ti + Nb added interstitial-free high-strength steels, Scripta Materialia, 2008, 58 (11) 939-942.
[19] Sathishkumar K., Kalaivanan P., Karthick R., Kersone C., Design and analysis of hardness improvement on excavator bucket teeth, IJARIIE, 2017, 3(2).
[20] Zhou Y.J., Kan W., Modeling and simulation of hydraulic excavator based on virtual prototype, Advanced Materials Research, 2013, 785 1147-1150.