بخشی از مقاله
چکیده:
در کار حاضر به منظور بررسی اثر تیتانیم روی توزیع کاربیدها و خواص مکانیکی فولادهای منگنزی از ترکیب شیمیایی پایه براساس استاندارد ASTM-A128 - B-3 - استفاده شده است. تاثیر عنصر تیتانیم با استفاده از تصاویر میکروسکوپ نوری و همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی به همراه آنالیز نقطهای عناصر، مورد مطالعه قرار گرفته است.
همچنین اثر این عنصر در ترکیب شیمیایی فولاد منگنزی روی خواص مکانیکی نظیر سختی، استحکام تسلیم، استحکام کششی و ضربه به ترتیب با دستگاه سختی سنج راکول، تست کشش و تست ضربه شارپی بررسی شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری ریز ساختار نشان میدهد که حضور تیتانیم در ترکیب شیمیایی این نوع فولاد باعث شکسته شدن کاربیدهای شبکهای شده و منجر میشود که کاربیدها بطور یکنواخت در زمینه آستنیت توزیع شوند. نتایج حاصل از تستهای مکانیکی نیز نشان میدهد که حضور تیتانیم باعث بهبود چقرمگی شکست و افزایش استحکام میشود اما سختی را به میزان اندکی کاهش می-دهد.
مقدمه:
فولادهای هدفیلد به دلیل دارا بودن تافنس مناسب و قابلیت کرنش سختی بسیار بالا امروزه در صنایع سیمان و معدن کاربردهای فراوانی دارند. این فلز برای ساخت قطعات حفاری، چکش های خرد کننده، سنگ شکنها، آسیابهای دانه بندی و ناخنهای بیل مکانیکی مورد استفاده قرار میگیرد
مقاومت سایشی فوق العاده این فولادها به هنگام ضربه به دلیل ظرفیت بسیار بالای کارسختی این مواد است. زمانیکه این فولاد در معرض ضربه های مداوم قرار میگیرد یک لایه سخت تشکیل میدهد که مقاومت به سایش را افزایش میدهد - Abbasi. et - al, 2009 و ترکیب رایج این فولاد 1/4-1/05 درصد وزنی کربن و 14- 11 درصد وزنی منگنز است
مقاومت سایشی این نوع فولاد را با افزایش سختی آن از طریق کربن می توان بهبود بخشید، ولی از سوی دیگر در استفاده از کربن محدودیت هایی وجود دارد. در صورتی که مقدار کربن از 1/1 درصد بیشتر شود، نگهداری آن بصورت محلول در آستنیت مشکل شده و این پدیده باعث کاهش بیش از حد استحکام کششی و انعطاف پذیری میشود
آلیاژ سازی با عنصر اصلی منگنز در این فولاد باعث می شود تا استحاله پرلیت حتی در سرعت های سرد شدن پایین اتفاق نیافتد و ساختار با زمینه کاملاً آستنیتی تشکیل شود برعکس دیگر فولادها، در اثر سریع سرد شدن - کوئنچ کردن در آب - ، چقرمگی این فولادها به شدت افزایش می یابد، اما در حرارت مجدد - بازپخت - 5 ترد میشوند
یکی از روش های رایج به منظور بهبود خواص مکانیکی بهسازی این فولادها با افزودن عناصر آلیاژی است. تحقیقاتی به این منظور روی فولادهای هدفیلد انجام شده است که نشان می دهد حضور نیتروژن بصورت محلول بین 200-130PPm در فولاد منگنزی باعث بهبود استحکام و چقرمگی می-شود
افزودن آلومینیوم نیز به عنوان عنصر آلیاژی تنش تسلیم و سختی اولیه را افزایش می دهد اما داکتیلیته و استحکام کششی را کاهش می دهد
هدف از این پژوهش، بررسی عنصر میکروآلیاژی تیتانیم بر روی میزان کاربیدهای منگنز تشکیل شده در مرزدانه فولاد هادفیلد و رسیدن به عناصر آلیاژی مشخص با مقدار بهینه برای بهبود ریز ساختار - حداقل کردن میزان کاربیدهای منگنز تشکیل شده در مرز دانه های فولاد هادفیلد - و خواص مکانیکی است.
روش آزمایش
به منظور بررسی اثر تیتانیم روی ساختار و خواص مکانیکی فولاد منگنزی آستنیتی ترکیبهای شیمیایی مطابق با جدول 1 تهیه شده است.
جدول.1 ترکیب شیمیایی نمونه استاندارد و ذوبهای ریخته گری شده
