بخشی از مقاله
چکیده
افزایش استفاده از قراضه های متنوع در کوره های قوس الکتریک منجر به افزایش مقدار عناصر ناخالصی در فولادها شده است. قراضه ها معمولاً حاوی عناصر ناخالصی - پسماند - نظیر مس، قلع، سرب، آنتیموان و آرسنیک هستند، که منجر به کاهش خواص مکانیکی فولاد بویژه تشکیل ترک در شمش های تولید شده حین انجام فرآیندهای کارگرم می شوند. در تحقیق صورت گرفته قابلیت تغییر شکل گرم فولاد از جنس 16MnCr5 در محدوده دمایی مورد ارزیابی قرار گرفته است. آنالیز ترکیبات تشکیل شده بر روی سطوح شکست و ترک های ایجاد شده در اطراف آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده بیشترین تشکیل فازهای غنی از مس در دمای است. این مشکل ناشی از مقادیر بیش از حد مس در قراضه های فولادی است،که حین اکسیداسیون فولاد غنی شده و نتیجتاً ذوب شده و به مرزدانه دانه های آستنیت نفوذ می کند. کنترل دقیق تر قراضه های مورد استفاده به عنوان مواد شارژی برای تفکیک مواد حاوی عناصر مضر نظیر مس و قلع در افزایش خواص شکل دهیدمای بالا و نتیجتاً کاهش ترک های سطحی ناشی از این عناصر موثر خواهد بود.
مقدمه
بازیابی قراضه های فولادی به عنوان موضوعی برای محافظت از محیط زیست جهانی شناخته می شود. قراضه ها معمولاً حاوی عناصر ناخالصی - پسماند - نظیر مس، قلع، سرب، آنتیموان و آرسنیک هستند، که منجر به کاهش خواص مکانیکی فولاد می شوند . بخصوص، شمش های تولید شده از قراضه ها در معرض تشکیل عیوبی نظیر ترک ها حین فرآیندهای کارگرم - نورد گرم و آهنگری - هستند. در حالیکه اکثر عناصر ناخالصی از طریق فرآیندهای فولادسازی خارج می شوند، اما مس و قلع از طریق روش های موجود بطور کامل حذف نمی شوند در طول فرآیند فولادسازی، شمش ریختگی حاوی مقادیر زیاد مس پسماند پس از ریخته گری در معرض اتمسفر اکسید کننده قرار می گیرد. بنابراین برای تشکیل لایه های اکسیدی، آهن اکسید می شود، در حالیکه مس بدلیل پتانسیل اکسیداسیون کمتر نسبت به آهن در فصل مشترک لایه اکسیدی/آستنیت غنی می شود. غنی شدن مس به سرعت فراتر از حد حلالیت آن در فاز فولاد جامد - آستنیت - افزایش یافته، و در صورتیکه دما بالاتر از باشد، یک فاز غنی از مس مذاب در فصل مشترک لایه اکسیدی/آستنیت تشکیل می شود. پس از آن فاز مذاب به مرزدانه های آستنیت نفوذ کرده و نتیجتاً در صورت اعمال نیروی مکانیکی سطح فولاد ترک می خورد. گسیختگی گرم سطحی - surface hot shortness - معمولاً حین فرآیندهای سرمایش ثانویه، گرمایش مجدد، نورد گرم و فورج تشکیل می شود . - Yin, Sampson, Nakano & Sridhar, 2011 - بنابراین قابلیت تغییر شکل گرم فولادهای حاوی عناصر ناخالصی بایستی مورد بررسی قرار گرفته و پارامترهای موثر بر شکل دهی گرم و روشی برای بهبود آن بایستی مورد ارزیابی قرار بگیرند
روش تحقیق
ترکیب شیمیایی فولاد مورد استفاده در این تحقیق از جنس DIN: 16MnCr5 به شماره 1/7131 در جدول 1 نشان داده می شود. به منظور بررسی رفتار کارگرم فولاد در دماهای مختلف از تست کشش گرم براساس استاندارد DIN 50125 استفاده شده است - شکل . - 1 نمونه های کشش از مقطع عرضی یک شمش 11 تنی ذوب شده در کوره قوس الکتریکی و ریخته گری شده با استفاده از روش مذاب ریزی از کف در کوکیل فلزی تهیه شده اند. سیکل دمای طراحی شده برای انجام تست کشش گرم در شکل 2 نشان داده می شود. به منظور مشاهده ریزساختار مناطق نزدیک سطوح شکست، نمونه ها از مرکز مقطع شکست بصورت طولی بریده شده اند. برای مشاهده ریز ساختار از میکروسکوپ SEM و از EDX برای تعیین ترکیب شیمیایی فازهای موجود در مناطق اطراف سطوح شکست استفاده شده است.
جدول -1 ترکیب شیمیایی فولاد مورد استفاده - درصد وزنی -
