بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق اثر عملیات حرارتی پسگرم بر ریزساختار فلز جوش فولاد زنگ نزن مارتنزیتی نوع 410NiMo مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونههایی از غلتک های فولادی روکشکاری شده با این الکترود توسط دو سیکل مختلف تمپر شدند. بررسی ساختاری و فازشناسی نمونهها نشان داد که ریزساختار فلز جوش در شرایط پس از جوشکاری به صورت مارتنزیتی همراه با حدود ۸% آستنیت باقیمانده و دارای سختی حدود HRC۵۴ است.
انجام عملیات حرارتی تمپرینگ در دمای ˚C۰۵۵ و به مدت ۵۱ ساعت سبب تمپر شدن ساختار مارتنزیتی و حصول سختی HRC۰۴ شد، که میزان آستنیت باقیمانده در ساختار حاصله حدود ۲/۳% است. انجام عملیات حرارتی تمپرینگ در دمای ˚C۰۳۷ و به مدت ۷ ساعت سبب تمپر شدن شدید ساختار مارتنزیتی و حصول سختی HRC۵۳ همراه با حدود ۸%/ آستنیت باقیمانده شد.
در اثر انجام آزمایش خستگی حرارتی روی نمونهها پس از انجام عملیات حرارتی تمپرینگ در محدوده دمایی ˚C۰۰۷-۰۰۴ به تعداد ۰۰۰۱ سیکل هیچ ترکی روی سطح نمونه ها ایجاد نشد. بر اساس نتایج سختی سنجی بعد از انجام آزمایش خستگی حرارتی، نمونه هایی که تحت عملیات حرارتی تمپرینگ اول قرار داده شدند به سختی حدود HRC۶۳ و نمونه هایی که تحت عملیات حرارتی تمپرینگ دوم قرار داده شدند به سختی حدود HRC۴۳ رسیدند.
.1 مقدمه
غلتکهای ریختهگری پیوسته در شرایط بسیار سختی کار میکنند. تختالهای جزئی منجمد شده حاصل از قسمت ریختهگری پیوسته به فضای بین غلتکهای متحرک کشیده میشوند. در این قسمت تختالها در معرض اسپری آب قرار میگیرند تا به طور کامل منجمد شوند. فشارهای بالا ناشی از تماس تختال با غلتکها، دماهای بالا، تغییر فرم پلاستیک سطوح غلتک که در تماس با تختال داغ هستند، سایش چسبان شدید ناشی از اکسیدها و سرباره، تنشهای مکانیکی و حرارتی سیکلی و خوردگی فرایندهایی هستند که به صورت جدا و یا با هم موجب تخریب غلتک ها در حین سرویس دهی می شوند.
اگر چه در سالهای ۰۷۹۱ و ۰۸۹۱ از غلتکهای تولید شده به وسیله فرآیند فوج و یا ریختهگری از جنس فولادهای کم آلیاﮊ استحکام بالا - HSLA - استفاده میکردند اما بعدها به این نتیجه رسیدند که اگر سطح غلتکها به یک ماده جدید مقاوم به اثرات ناشی از تماس با تختالهای داغ، توسط فرآیند جوشکاری پوشش داده شوند، عمر بیشتری خواهند داشت. معرفی روکشهای جوشکاری از جنس فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی، خانواده AISI 400 با کروم اصلاح شده %12 ، در اواسط دهه 1980 به طور قابل توجهی کیفیت محصولات و عمر غلتکهای ریختهگری پیوسته را افزایش داد. امروزه نیز این خانواده از فولادها در این قسمت از صنعت به طور گسترده ای استفاده می شوند.
روکشکاری غلتک های ریخته گری پیوسته یکی از مهمترین فرایندهای صنعتی میباشد که نحوه انجام عملیات حرارتی تمپرینگ از جمله پارامترهای مهمی است که در میزان راندمان و کارآیی این قطعات نقش بسیار مهمی ایفا میکند.
در این تحقیق به منظور ارزیابی تاثیر سیکل عملیات حرارتی تمپرینگ بر ریزساختار، خواص مکانیکی و عملکرد غلتک های روکشکاری شده، نمونههایی از غلتک های روکشکاری شده تهیه و اثر دو سیکل عملیات حرارتی تمپرینگ مختلف بر ریزساختار و سختی مورد بحث و بررسی قرار داده شد.
.2 مواد و روش تحقیق
برای انجام بررسیهای ریزساختاری و مکانیکی و تأثیر عملیات حرارتی بر آنها، نمونه هایی از غلتکهای روکشکاری شده در شرایط پس از جوشکاری١ تهیه شدند. از آنالیز کوانتومتری برای تعیین ترکیب شیمیایی روکش استفاده شد. نتیجه این آنالیز در جدول ۱ ارایه شده که همان ترکیب آلیاﮊ 410NiMo است.
جدول ۱. ترکیب شیمیایی آلیاﮊ 410NiMo مورد استفاده در روکشکاری غلتکها - درصد وزنی - .
برای انجام بررسیهای متالوگرافی ابتدا سطح روکش شده نمونه ها توسط سمبادههای ۰۸، ۰۲۳، ۰۰۶ و ۰۰۲۱ پولیش شدند. در نهایت برای تهیه تصاویر متالوگرافی، نمونه ها توسط محلول کالینگ ۱ اچ شدند
دو نوع عملیات حرارتی تمپرینگ روی غلتکهای روکشکاری شده انجام شد. در نوع اول، غلتک ها به مدت ۵۱ ساعت در دمای ˚C۰۵۵ تحت عملیات تمپرینگ قرار داده شدند - نوع - A و در نوع دوم غلتکها به مدت ۷ ساعت در دمای ˚C۰۳۷ تمپر شدند - نوع . - B سرد شدن غلتکها در کوره با سرعت آهسته انجام شد. به منظور بررسی اثرات عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی و ریزساختار روکش به ترتیب از آزمون سختیسنجی راکول C و آنالیز XRD استفاده شد.
از آن جا که درصد فاز آستنیت یکی از عوامل مهم در تعیین خواص مکانیکی این نوع از روکش ها است، از این رو درصد این فاز در شرایط قبل و بعد از عملیات تمپرینگ به کمک نرمافزار XRD تعیین شد.
برای انجام آزمایش خستگی حرارتی نمونهها در محدوده دمایی ˚C۰۰۷-۰۰۴ تحت آزمایش خستگی حرارتی قرار داده شدند. در این آزمایش نمونهها ابتدا به مدت ۰۴ ثانیه در کوره قرار داده شده و سپس بلافاصله در آب کوئنچ شدند. برای تعیین مدت زمان قرارگیری در هر یک از محیطها ابتدا این آزمایش چندین بار با کمک ترموکوپل نصب شده بر روی نمونهها انجام شد. برای نصب ترموکوپل، ابتدا از قسمت پایینی نمونهها سوراخی تا نزدیکی mm۲ سطح نمونه و هم قطر با غلاف ترموکوپل ایجاد شد و در نهایت مدت زمان قرارگیری در هر محیط برای رسیدن به دمای مورد نظر با کرونومتر اندازهگیری شد
.3 نتایج و بحث
۳-۱ نتایج متالوگرافی
در شکل ۱ تصاویر متالوگرافی نمونه های تهیه شده از غلتکها در شرایط پس از جوشکاری و قبل از عملیات حرارتی در بزرگنمایی های مختلف نشان داده شده است. همانگونه که در این تصاویر مشاهده می شود، تیغه های مارتنزیتی قسمت وسیعی از ریزساختار را در بر گرفته اند. از آنجا که میزان کربن لایه روکش بسیار کم - در حدود ۷۰/۰ درصد وزنی - است این تیغه ها چندان درشت نیستند و بیشتر به صورت خطوط ریز در ریزساختار دیده می شوند.
