بخشی از مقاله
چکیده:
جریان مذاب در حال انجماد بر روی سطح شیبدار سبب درگیری بازوهای دندریتی در حال رشد شده و شرایط لازم را برای کروی شدن ساختار در طی عملیات همدمای بعدی فراهم می سازد که در حالت نیمهجامد خواص سیلانی مطلوبی را نشان می دهند. در این پژوهش، فولاد پرمنگنز بر روی یک سطح شیبدار با زاویه پنج درجه و طول سی سانتیمتر از دمای لیکوئیدوس ریخته گری گردید.
نمونه های ریخته شده سپس در دماهای مختلف و به مدت زمان های متفاوت در محدوده دوفازی مذاب-جامد با کسر جامدهای متفاوت نگهداری شدند. از محاسبات ترموکلک - Thermo-calc - به منظور تعیین دماهای نگهداری همدما استفاده گردید. نتایج بررسی های میکروسکوپ نوری نشان داد که ساختار انجمادی سطح شیب-دار نسبت به ساختار دندریتی متداول تفاوتهای بارزی را نشان می دهد. نگهداری همدما در دمای پنجاه درصد کسر حجمی فاز جامد منجر به جدایش ثقلی قابل توجه گردید. ساختار کروی مطلوب در نواحی فوقانی قطعات مشاهده گردید که کسر بالایی از فاز یوتکتیک مرز دانهای را نشان می دهند.
.1 مقدمه
روشهای فرآوری مواد نیمهجامد فلزی میتوان به سیلان آرام مذاب و امکان تولید قطعات با ابعاد نهایی مورد توجه هستند.[1] در رابطه با فرآوری نیمهجامد فولادها برخی مزایا از قبیل کاهش نیروی لازم برای فورج، افزایش قابلیت تولید قطعات پیچیده در زمان کوتاهتر و نیز افزایش عمر قالب اشاره شده است.[2] در این رابطه تحقیقات مختلفی در مورد فولادهای ابزار انجام شده و در برخی موارد به تولید انبوه قطعه نیز منتهی شده است.
فولادهای آستنیتی منگنزدار به دلیل داشتن مقاومت سایشی بسیار خوب و چقرمگی مناسب همواره به عنوان یک ماده مهندسی مهم و پرکاربرد در صنایع سنگین مورد استفاده قرار گرفته است. اما مشکلاتی از قبیل قابلیت ماشینکاری ضعیف و استحکام تسلیم پایین به عنوان محدودیتهایی در برابر توسعه کاربرد آنها قرار داشته است.
در صورتی که بتوان این فولادها را به روش نیمهجامد فرآوری نمود و قطعاتی را با ابعاد نزدیک به ابعاد نهایی تولید کرده و نیاز به ماشینکاری را کاهش و یا حذف نمود، میتوان کاربرد آنها را توسعه داده و هزینههای تولید را نیز کاهش داد. در تحقیق حاضر قابلیت فرآوری نیمه-جامد فولاد آستنیتی منگنزدار از نظر امکان تهیه مخلوط نیمهجامد با ریزساختار کروی غیردندریتی که در حقیقت مرحله اولیه فرآوری نیمهجامد به حساب میآید مورد بررسی قرار گرفته است.
.2 مواد و روش تحقیق
یک فولاد پرمنگنز آستنیتی با ترکیب داده شده در جدول - 1 - در یک کوره القایی فرکانس بالا تهیه شده و بر روی یک سطح شیبدار با زاویه افقی 5 درجه و طول 300mm ریخته شد. جهت تهیه سطح شیبدار از ماسه کرومیتی با ضخامت 10mm و پشتبند ماسه سیلیسی استفاده شد. در شکل 1 شماتیک سطح شیبدار استفاده شده نشان داده شده است. به منظور کنترل دمای سطح، یک ترموکوپل نوع K به صورت عرضی در داخل سطح شیبدار در فاصله 100mm از انتهای سطح فرو برده شده و دمای اولیه سطح قبل از ذوبریزی 15œC ثبت شد.
دمای بارریزی با استفاده از ترموکوپل تماسی برابر 1475 œC تنظیم شد. با استفاده از نرمافزار ترموکلک - ThermoCalc - منحنیهای تغییرات کسر جامد- مذاب بر حسب دما برای این فولاد رسم شده و دماهای معادل 20 و 40 درصد مذاب از این منحنیها تعیین شد. نمونه تهیه شده از سطح شیبدار در ابعاد 15 10 10 mm بریده شده و در دماهای تعیین شده به مدت زمانهای 5 ، 7 ، 10 دقیقه نگهداری شده و سپس در آب کوئنچ شدند. این نمونهها متالوگرافی نوری شده و جهت حکاکی از محلول نایتال 2 درصد استفاده شد. جهت تعیین متوسط اندازه دانه و کرویت دانهها از نرمافزار کلمکس - Clemex - استفاده شد.
جدول :1 ترکیب شیمیایی نمونه فولاد ریختهگری شده - درصد وزنی -
شکل -1 شماتیک سطح شیبدار و قالب ریختهگری - ابعاد به میلیمتر -
