مطالعه مکانیسم تاثیر ریزساختار صفحه مقاوم در برابر سایش بر چقرمگی
صفحات مقاوم در برابر سایش برای به دست آوردن ساختار مارتنزیتی آنیل می شوند، اما برای ابزارهای بزرگ، ساختار بینیت به دلیل سرعت سرد شدن آهسته تولید می شود. تشکیل بینیت فوقانی منجر به کاهش چقرمگی می شود که ناشی از بارش ترجیحی کاربیدها در جلوی مرز دانه آستنیت است. برای برآورده ساختن نیازهای مدرن عمر طولانی و ابزارهای باکیفیت، یک نیاز قوی برای اطمینان از چقرمگی از طریق میکروکنترل وجود دارد. محققان به منظور روشن شدن تأثیر سرعت سرد شدن پس از آستنیته بر ریزساختار، به ویژه بر اندازه دانه بینیت، رسوب و انتشار کاربید و چقرمگی صفحه مقاوم در برابر سایش، تحقیق و تحلیلی در این زمینه انجام دادند.
ترکیب شیمیایی فولادهای AISI H13، H10 و H19 مورد استفاده در تحقیق حاضر در جدول 1 نشان داده شده است. این فولادها پس از ذوب کوره قوس الکتریکی به شمش ریخته می شوند و به ابعاد ارائه شده در جدول 1 در حرارت آهنگری ویژه بیشتر از 6 آهنگری می شوند. و سپس در دمای 850 درجه سانتیگراد آنیل می شود. نمونه از مرکز مواد فورج گرم به سمت زاویه یا سطح مربع بریده می شود و مختصات آن موازی با طولی است.
تشکیل بینیت در سرعت های سرد شدن مختلف پس از آستنیته کردن H13 و H10 در 1200 درجه و H19 در 1140 درجه با استفاده از مشاهده ریزساختار، تغییر اندازه و اندازه گیری سختی مورد مطالعه قرار گرفت.
پس از کوئنچ و تمپر در نرخ های خنک کننده مختلف، چقرمگی شکست کرنش صفحه K1c، نرخ انتشار ترک خستگی، ارزش ضربه چارپی، دمای انتقال شکننده آزمون چارپی V-notch برای HRC44 اندازه گیری شد.
تست چقرمگی شکست کرنش صفحه با یک نمونه صفحه مقاوم در برابر سایش عرض 30 میلی متر انجام شد و دو نوع تست خستگی انجام شد:
(1) آزمایش رشد ترک خستگی از همان نوع نمونه با استفاده از آزمون چقرمگی شکست کرنش صفحه. پیش ترک خستگی استفاده می شود که در طول کشش چرخه ای با فرکانس 550-20 کیلوگرم تحت بار متغیر با سرعت 5 هفته در ثانیه ایجاد می شود.
(2) تست خستگی خمشی چرخشی، نمونه صاف Φ10 میلی متر برای چرخش با سرعت 3000 سیکل در ثانیه استفاده می شود تا منحنی SN به دست آید.
بر اساس JISZ2202 شماره 3، آزمایش ضربه چارپی با نمونه های بریدگی U شکل انجام شد. آزمایش های انتقال شکننده چارپی با استفاده از نمونه های ASTM A307 در محدوده دمایی 20 تا 300 درجه انجام شد. درصد آستنیت باقیمانده با پراش اشعه ایکس تعیین شد. مقدار و اندازه کاربیدهای باقیمانده با تجزیه و تحلیل نقشه برداری تعیین شد.
نتایج آزمایش نشان می دهد که چقرمگی این صفحات سایش را می توان با روش های زیر بهبود بخشید: بهبود ساختار مارتنزیت و بینیت اسلت و بهبود اندازه دانه موثر، به تاخیر انداختن بارش بهینه کاربیدها در امتداد مرز دانه آستنیت و بینیت اصلی. مهار توزیع متراکم کاربیدهای ریز نوع MC و M2C در ماتریس، کاهش درصد درصد کاربیدهای باقیمانده و کاهش اندازه آنها. کاهش سرعت سرد شدن منجر به افزایش تدریجی عرض ساختار لت بینیت میشود که منجر به تبدیل بینیت از لختهای به دانهای میشود و منجر به زوال چقرمگی میشود. در میان فولادهای آزمایش شده، فولاد H13 دارای بالاترین چقرمگی است که ارتباط نزدیکی با چگالی بسیار کم کاربیدهای ریز در ماتریس، اندازه بسیار کوچک کاربیدهای باقیمانده و درصد بسیار کم دارد.
