بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله شبیهسازی عملیات حرارتی فولاد ًًٌَAISI× به کمک نرمافزار AC3 مورد مطالعه قرار گرفته شده است. پس از بیان مقدمه و معرفی فولاد تأثیر عناصر آلیاژی چون کربن و منگنز و همچنین سایر پارامترهای مؤثر بر این فرآیند مانند اندازه دانه، هندسه و ابعاد، ماده خنککننده، سرعت تلاطم ماده خنککننده و دما و زمان تمپر بررسی شده است. در پایان نتایج با استفاده از روش ظرفیت حرارتی فشرده1 اعتبار سنجی شده است که تطابق خوبی با نتایج حاصل از شبیهسازی مشاهده شد.
-1 مقدمه
با توجه به اینکه خنک کاری2 بخش جداییناپذیری از فرآیند عملیات حرارتی صنعتی فولادها میباشد، طراحان سعی بر این دارند تا با شبیهسازی عملیات حرارتی فولاد، رفتار ماده را طی این فرآیند و خواص بدست آمده پس از اتمام عملیات حرارتی بررسی کنند.[1] بهوسیله سرد کردن کنترلشدهی فولاد از دمای بالای آستنیته شدن تا دمای محیط میتوان خواص مختلف قطعه کار ازجمله سختی، ریزساختار، تنش پسماند و... را با تغییر دادن پارامترهای مختلف به شکل مطلوبی کنترل نمود.
فولاد AISI 1080 جزء فولادهای با کربن بالا میباشد کهعمدتاً به شکل کوئنچ و تمپر شده بکار برده میشود. ازآنجاکه با افزایش درصد کربن سختی و استحکام فولاد افزایش مییابد، این فولادها دارای مقاومت به سایش بسیار خوب و قابلیت سیالیت بالا و عدم تمایل به ترکهای حرارتی گرم میباشند و به همین علت هم در مصارفی نظیر غلتکهای نورد گرم، چرخدندهها و قالبهای اکستروژن مورداستفاده قرار میگیرند.
به دلیل بالا بودن استحکام آنها در فنر اتومبیلهای سنگین نیز استفاده میشوند. همچنین این فولادها به دلیل دارا بودن مقدار زیادی کربن قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند و ازجمله آلیاژهای فولادی بد جوش محسوب میشوند.
-2 مدلسازی
برای شبیهسازی عملیات حرارتی فولاد AISI1080 از نرمافزار AC3 استفادهشده است. پارامترهای فرآیند مطابق جدول 1 در نرمافزار واردشدهاند.
جدول 1 عملیات حرارتی استاندارد فولاد]5[010
-3 اثر کربن
در این قسمت به بررسی اثر کربن بر سختی و درصد فازهای به وجود آمده در فولاد 1080 پرداخته میشود. بدین منظور پارامترهای عملیات حرارتی استاندارد را وارد میکنیم و با ثابت نگهداشتن سایر پارامترها درصد کربن را مطابق جدول 2 تغییر میدهیم.
جدول 2 تأثیر در صد کربن بر عملیات حرارتی فولاد 1080
شکل 3 تأثیر درصد کربن بر روی سختی فولاد 1080
نتیجهگیری: با توجه به شکل 3 میتوان دید که با افزایش درصد کربن، میزان سختی افزایش داشته است. همچنین مقایسه ساختارهای نشان داده در شکلهای 1 و 2 نشان میدهد که با افزایش درصد کربن مقدار مارتنزیت تشکیل یافته بیشتر شده و فازهای نرمی همچون فریت کمتر شده است که دلیل آن کشیده شدن منحنی 1CCT به سمت راست با افزایش درصد کربن و بیشتر شدن احتمال شکل گرفتن فاز مارتنزیت درنتیجه آن است. در درصدهای کربن بالا - مثل 0,7 درصد - به دلیل کاهش دمای خاتمه تحول مارتنزیتی، مقداری آستنیت باقیمانده نیز تشکیل میشود.
-4 اثر اندازه دانه
در این قسمت به بررسی اثر اندازه دانه بر سختی و درصد فازهای به وجود آمده در فولاد 1080 پرداخته میشود . بدین منظور پارامترهای عملیات حرارتی استاندارد را وارد میکنیم و با ثابت نگهداشتن سایر پارامترها اندازه دانه ASTM را مطابق جدول 3 از 4 تا 10 تغییر میدهیم.
جدول 3 تأثیر اندازه دانه بر روی عملیات حرارتی فولاد1080
شکل 4 ساختار فولاد 1080 با اندازه دانه 4
شکل 5 ساختار فولاد 1080 با اندازه دانه 10
شکل 6 تأثیر اندازه دانه بر روی سختی فولاد 1080
