بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به بررسی خواص مکانیکی و شکست نگاري فولاد AISI 5150 با استفاده از عملیات حرارتی هاي کوئنچ و تمپر، مارتمپرینگ و آستمپرینگ پرداخته شده است. علاوه بر روش عملیات حرارتی، زمان آستنیته کردن هم مورد بررسی قرار گرفت.
هدف تحقیق رسیدن به استحکام کششی بیشتر از 1400 MPaو ازدیاد طول بیشتر از %10 بود. آنالیزهاي انجام شده عبارت بودند از سختی سنجی، تست کشش و آنالیز SEM سطوح شکست نمونه هاي عملیات حرارتی شده. دماهاي آستمپر 325 C، 370 و 410 و دماي مارتمپر 260 بود. تمپر نمونه هاي مارتمپر و کوئنچ و تمپر در 450 C و به مدت 90 دقیقه انجام شد. بهترین نتیجه مربوط به نمونه کوئنچ و تمپر شده - آستنیته شده در 870 C به مدت 90 دقیقه - با استحکام کششی 1500 MPa و %10/2 ازدیاد طول بود. نمونه هاي مارتمپر و آستمپر با زاویه 45 شکسته شدند که مکانیزم این نوع شکست مورد بررسی قرار گرفت.
مقدمه
فولاد AISI 5150 از فولادهاي کربن متوسط کروم دار است که در فنرهاي تخت و مارپیچ تحت تنش هاي بالا براي اتومبیل و تریلر ها کاربرد دارد. این فولاد در حد مرزي فولادهاي کربن متوسط و کربن بالا محسوب میشود و هنگامی که به طور کامل سخت میشود، سختی در حدود 55 تا 60 HRC میدهد. سختی پذیري این فولاد خوب است و به دلیل کربن نسبتاً بالا، جوش پذیري خوبی ندارد
کاربرد این فولاد متنوع است و تکنیک هاي سخت کاري متعددي در مورد آن ها به کار گرفته میشود. اما اعوجاج در قطعه و زمان عملیات حرارتی بالاي این فولاد به خصوص در قطعات بالک در روش هاي سنتی سخت کاري نیاز به اصلاح و همچنین ابداع و به کار گیري روش هاي نوین را ضروري میسازد. اکثر روش هاي نوین مانند سخت کاري لیزري و الکترونی نیز معمولاًهزینه بالایی نیاز دارد . - Clarke, Van Tyne, Vigil & Hackenberg, 2008; Machado, 2006 - بنابراین به نظر میرسد اصلاح روش هاي سنتی براي کاهش زمان عملیات حرارتی و همچنین جلوگیري از تغییر شکل قطعات مقرون به صرفه تر باشد.
عملیات حرارتی هاي مختلفی بر روي این فولاد انجام میشود از جمله نرماله کردن، آنیل کردن، سخت کاري و تمپر کردن - Chandler, 1995; Wisti et al, 1991 - نمودار TTT این فولاد براي دماي آستنیته 860 C در شکل 1 آمده است.
هدف در این تحقیق رسیدن به استحکام نهایی حداقل 1400 MPa ، %10 ازدیاد طول و %35 کاهش سطح مقطع میباشد. در این تحقیق عملیات حرارتی هاي مختلف - کوئنچ-تمپر - ، مارتمپر و آستمپر انجام و خواص مکانیکی و سطوح شکست آنها مورد بررسی قرار گرفت.
شکل -1 نمودار TTT مربوط به فولاد 5150، آستنیته شده در دماي 880 C
