بخشی از مقاله
چکیده
فولادهای زنگ نزن گروهی وسیعی از فولادها میباشند که علاوه بر خواص مکانیکی مناسب از مقاومت به خوردگی خوبی نیز برخوردارند. این فولادها در والوها، بلبرینگ ها، وسایل جراحی، تیغه های توربین، در ساخت تجهیزاتی مانندتانک ها، یا خطوط لوله کاربرد وسیعی دارند. به کارگیری فولادها در کاربردهای صنعتی مستلزم انتخاب صحیح پارامترهای عملیات حرارتی است. یکی از انواع فولاد های زنگ نزن مارتنزیتی فولاد AISI431 می باشد که با بیش از 12 درصد کروم در شرکت فولاد آلیاژی اصفهان تولید می شود.اگرچه این فولاد تحت سیکل های عملیات حرارتی مختلف قرار گرفته است و نتایج مطلوبی نیز داشته است ولی به دلیل اینکه فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی بیش از فولادهای ساده کربنی و کم آلیاژی به سیکل عملیات حرارتی حساس می باشند، بایستی محدوده سیکل عملیات حرارتی این فولاد به خوبی شناسایی شود.در این پژوهش نمونه های کشش و ضربه در دماهای 950 ،1050 ،1150 و1250 درجه سانتیگراد و در زمان های 1 ،2 و 3 ساعت آستنیته شدند و در روغن سرد شدند. عملیات تمپر دو مرحله ای در دمای 660 و 650 درجه سانتیگراد و به مدت 2 ساعت انجام شد. تاثیر عملیات حرارتی بر روی خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی فولاد AISI43 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت و مشخص شد بیشترین استحکام کششی و انرژی ضربه به ترتیب برای نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 1250 و 1050 و به مدت زمان 1 و 2 ساعت حاصل شد.
واژه های کلیدی: فولاد زنگ نزن مارتنزیتی AISI431 ، عملیات حرارتی، استحکام کششی، انرژی ضربه.
مقدمه:
فولادهای زنگ نزن گروهی وسیعی از فولادها میباشند که علاوه بر خواص مکانیکی مناسب از مقاومت به خوردگی خوبی نیز برخوردارند.فولادهای زنگ نزن به انواع گوناگونی تقسیم می شوند که در این بین فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی مقاومت مکانیکی بالاتری نسبت به انواع فریتی و آستنیتی از خود نشان داده اند.بنابراین در مواقعی که نیاز به خواص مکانیکی مطلوب همراه با مقاومت به خوردگی لازم باشد فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی می توانند جوابگو باشند - محسنی و زارعی،. - 1380 افزودن کرم به به فولاد باعث تشکیل لایه چسبنده اکسیدی شده و مقاومت قطعه به خوردگی و اکسیداسیون افزایش می یابد.فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی با مقادیر مناسب کرم و کربن و عناصر دیگر پس از سرد کردن براحتی ساختار مارتنزیتی خواهند داشت - طاهری،. - 1380 نیاز به خواص برتر کاربردهای خاص - به عنوان مثال مولد بخار، تیغه های مخلوط کن، و ابزار مورد نیاز برای استخراج نفت، مخازن تحت فشار و غیره - به تحقیقات گسترده ای در بهبود عملکرد از این فولاد منجر شده است. عملیات حرارتی به عنوان یکی از بهترین راه در این زمینه توصیه می شود. از این رو اثرات دما و زمان آستنیته بر روی ریزساختار، خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی مورد مطالعه قرار گرفته است. این فولادها در والوها،بلبرینگ ها،وسایل جراحی، تیغه های توربین، در ساخت تجهیزاتی مانند تانک ها، یا خطوط لوله کاربرد وسیعی دارند - ساعتچی،1382؛ نصراصفهانی،. - 1390 در سال 1912، فولاد با درصد کرم بالا به عنوان فولادهای مقاوم به خوردگی شناسایی شد. از این زمان کرم به عنوان مهمترین عنصر آلیاژی در فولادهای زنگ نزن به کار گرفته شد - گلعذار،. - 1384 یکی از انواع فولاد های زنگ نزن مارتنزیتی فولاد1/4057می باشد که با بیش از 12 درصد کرم در شرکت فولاد آلیاژی اصفهان تولید می شود.
اگرچه این فولاد تحت سیکل های عملیات حرارتی مختلف قرار گرفته است و نتایج مطلوبی نیز داشته است - کابالیرو و آلواریز،. - 2003 ولی به دلیل اینکه فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی بیش از فولادهای ساده کربنی و کم آلیاژی به سیکل عملیات حرارتی حساس می باشند، بایستی محدوده سیکل عملیات حرارتی این فولاد به خوبی شناسایی شود و فرایندهای مختلف آنیل،آستنیته کردن،سرد نمودن و تمپر با دقت و حساسیت بالایی بر روی این فولادها صورت پذیرد - گلعذار، . - 1384 با توجه به عناصر موجود در این آلیاژ، کنترل دقیق عملیات حرارتی برای تشکیل یک ساختار کاملا مارتنزیتی، بدون تشکیل فریت دلتا و آستنیت باقیمانده ضروری است. بسته به نوع ترکیب و تاریخچه فرایند، فولاد زنگ نزن مارتنزیتی شامل مارتنزیت، کاربیدهای حل نشده و فریت می باشد. بنابراین، برای ترکیب داده شده از فولاد، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی به طور کامل به مقدار کربن و دیگر عناصر آلیاژی موجود در آستنیت بستگی دارد.
به طور کلی، در فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی متوسط کربن، کربن تا بیش از0/2 درصد وزنی، کاملا حل می شود. با این حال، باید از رشد دانه، دکربوراسیون و آستنیت باقی مانده اجتناب شود. علاوه بر این، وجود تنش باقی مانده به وضوح می تواند خواص مکانیکی و خوردگی را خراب کند. استفاده از درجه حرارت تمپر مناسب می تواند تنش را کاهش دهد و تجزیه کاربیدهای جدید را باعث می شود - لیولا،. - 1986 بنابراین،آنچه مشخص است، خواص در فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی به شدت به دمای تمپر و عملیات آستنیته کردن وابسته است. از آنجایی که فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی بیش از فولادهای ساده کربنی و کم آلیاژی به سیکل عملیات حرارتی حساس می باشند، لذا هنوز سیکل مناسب برای این نوع فولادهاتعریف نشده است و بنابراین بایستی محدوده سیکل عملیات حرارتی این فولاد به خوبی شناسایی شود و فرایندهای مختلف آنیل، آستنیته کردن، سرد نمودن و تمپر با دقت و حساسیت بالایی بر روی این فولادها صورت پذیرد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای مختلف عملیات حرارتی آستنیته کردن و سپس کونچ کردن بر روی خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی فولاد - AISI431 - 1/4057تولید فولاد آلیاژی اصفهان مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.
