بخشی از مقاله
چکیده
عملیات حرارتی باعث تغییر میکروساختار و کسر حجمی فازهای فریت و آستنیت در فولاد های زنگ نزن دوفازی می شود و از طرفی اختلاف کسر حجمی فازهای فریت و آستنیت بر خواص مکانیکی این فولادها موثر است. از این رو در پژوهش حاضر فولاد زنگ نزن دو فازی 1.4470 پس از ریخته گری جهت بررسی تاثیر عملیات حرارتی تحت سیکل های مختلف قرار گرفت و تاثیر این سیکل ها بر انرژی ضربه، سختی و میکروساختار مورد مطالعه قرار گرفت.
مشاهده شد که خواص بهینه زمانی حاصل می شود که شرایط سیکل به شکل محلول سازی در دمای 1120 C و نگهداری آن به مدت 45 دقیقه و سپس سرد کردن در کوره تا دمای 1050 C و نگهداری در این دما به مدت 15 دقیقه و سپس سرد کردن در آب باشد، زیرا این شرایط منجر به ایجاد کسر حجمی تقریبا برابر از فریت و آستنیت می گردد و نمونه ی حاصل دارای بیشترین انرژی ضربه معادل با 212J و سختی 207BHN می شود.
-1مقدمه
فولادهای زنگنزن دوفازی، یک نوع فولاد زنگنزن شامل دو فاز آستنیت و فریت است و به همین دلیل دوفازی نامیده میشود. این فولاد یک گروه میانی بین فولادهای زنگنزن آستنیتی و فریتی است، که به دلیل حضور همزمان این دو فاز دارای ترکیبی از بهترین خواص این دو فاز میباشد. ترکیب خوب خواص این نوع فولاد زنگنزن باعث شده است تا مورد توجه صنعت فولاد قرار بگیرد، مخصوصا برای محصولات و ساختارهایی که نیازمند مقاومت در برابر محیطهای خورنده و دریایی هستند .
این فولادها به دلیل داشتن ویژگیهایی مانند استحکام بالا، تافنس خوب، قابلیت جوشکاری و مقاومت به خوردگی بالا در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، معدنی، هستهای، حمل و نقل و غیره استفاده می شوند . - Karahan,et,al, 2014 - خواص اشاره شده فوق هنگامی در فولادهای زنگ نزن دوفازی حاصل میگردد که نسبت فریت به آستنیت نزدیک به 50:50 بوده و سایر فازهای مضر مانند رسوبات نیترید کروم - Cr2N - و سیگما - - حضور نداشته باشد .
ترکیب مطلوب ویژگیهای فولاد زنگنزن به طور ذاتی به میکروساختارشان وابسته است. کسر حجمی هر فاز تابعی از ترکیب و عملیات حرارتی آن میباشد - Totten,2006 - پس خواص خوب فولادهای زنگنزن دوفازی، به نسبت حجمی فاز آستنیت به فاز فریت وابسته است
سیکل حرارتی نامناسب، ممکن است باعث رسوب فازهای ثانویه و در نتیجه کاهش تافنس و کاهش مقاومت به خوردگی شود . - Fargas,et,al,2009 - تاکنون تحقیقاتی روی اثر عملیات حرارتی مخصوصا آنیل انحلالی، بر خواص مکانیکی و خوردگی فولاد زنگنزن دوفازی و سوپر دوفازی انجام شده است - Deng, et,al, 2010 - و . - Ghosh and Mondal, 2008 - برای حذف کامل سیگما و کاربیدها نیاز به دماهای بالای آنیل است که از نظر مقاومت به خوردگی مناسب نیست کوئنچ کردن از دماهای 1150 و 1120 باعث رسوبگذاری نیتریدی میشود
برای کاهش میزان رسوبات ثانویهی حاصل از کوئنچ از دماهای بالای 1100 درجهی سانتیگراد میتوان ازآنیل مرحلهای استفاده کرد، چرا که فازهای ثانویه تاثیر منفی بر خواص خوردگی و برخی خواص مکانیکی دارند.
در این پژوهش فولاد زنگنزن دوفازی 1.4470 بعد از ریختهگری تحت سیکلهای مختلف عملیات حرارتی قرار گرفت
و تغییرات میکروساختاری، و استحکام ضربه آن مورد بررسی قرار گرفت و سیکل بهینه انتخاب شد.
-2روش تحقیق
فولاد زنگنزن دوفازی به صورت ریختهگری با ابعاد 200*120*15 - mm - به دست آمد. ترکیب شیمیایی فولاد مورد نظر در جدول - 1 - نشان داده شده است و فرایندهای مختلف عملیات حرارتی که روی آن انجام شده است در جدول - 2 - شرح داده شده است.
جدول - 1 - ترکیب شیمیایی فولاد زنگنزن دوفازی ریختهگری شده
به منظور بررسی ریزساختار، سطح مقطعهای مورد نظر نمونهها با استفاده از کاغذهای سنباده 80 تا2500 سنبادهزنی شده و سپس با اکسید آلومینیوم پولیش شدند. برای حکاکی الکتروشیمیایی نمونه ها جهت بررسی میکروساختار و تعیین کسر حجمی فاز فریت و آستنیت نمونهها، از محلول 20 - 20%KOH گرم KOH در 100 میلیلیتر آب مقطر - در پتانسیلmV 2.5 به مدت 10 ثانیه استفاده شد.
در ریزساختار حاصل از حکاکی به این روش، آستنیت به رنگ روشن و فریت به رنگ تیره دیده میشود . - Bettini,et.al, 2013 - سپس با استفاده از میکروسکوپ نوری مدل BH2-UMA ساخت شرکت Olympus تصاویر ریزساختار مشاهده شد. برای تحلیل کمی تصاویر از نرمافزار پردازش تصویر Material plus 4.1 استفاده شد. تصاویر، استفاده شده برای تعیین کسر حجمی فاز فریت و آستنیت از تصاویر دیجیتالی با حداکثر کیفیت ممکن انتخاب شد.
با فازهای آستینت و فریت با رنگ متمایز در تصویر ریزساختار اصلی جایگزین میشوند که توسط نرم افزار قابل تشخیص است. به این ترتیب میتوان با استفاده از این تصاویر درصد فریت و آستنیت را محاسبه کرد. برای تعیین درصد فازها از بزرگنمایی 100x برای هر نمونه استفاده شد. درصد فازها به صورت مقدار میانگین 7 نتیجه ی به دست آمده گزارش شده است.
برای انجام تست سختی، سطح نمونههای عملیات حرارتی شده سنباده کاری شد تا عاری از هر گونه جرم و از طرفی نسبتا صاف باشد. تست سختی توسط دستگاه ماکروسختی سنج مدل TWINساخت شرکت ernest انجام شد. نتایج سختی به صورت میانگین 3 نتیجهی به دست آمده بر حسب سختی برینل گزارش شده است. ضخامت نمونهها 10 میلی متر بود.
نمونههای تست ضربه که بر اساس استاندارد ASTM E23 ساخته شدند. بعد از انجام عملیات حرارتی توسط دستگاه آزمون ضربه مدل GT-7052-D30 ساخت شرکت Gotech تست شدند. نتایج به صورت میانگین 3 نتیجهی حاصل به صورت انرژی جذب شده بر حسب ژول گزارش شده است.
