تاثیر عملیات سرد کردن زیر صفر بر ساختار میکروسکوپی و رفتار تریبولوژیکی فولاد 7147/1

 

فهرست مطالب

 

عنوان                                                                                                                                                                               صفحه

فهرست مطالب                                                                                                                                                            هشت

چکیده 1

فصل اول: مقدمه

فصل دوم: مروری بر مطالب

2-1- معرفی و تاریخچه 5

2-2- آستنیت باقیمانده 5

2-2-1- پایداری آستنیت 8

2-3- مشخصه‌‌‌‌های سطوح کربوره‫شده 14

الف) ریز‌‌ساختار 14

2-3-1- رفتار سایشی فولاد‌‌‌‌های کربوره‫شده 18

2-4- عملیات سردسازی و زیر صفر فولاد 19

2-4-1- تأثیر دما و زمان آستنیته کردن 22

2-4-2- انواع فولادها که میتوانند تحت عملیات زیر صفر قرار گیرند: 23

الف) فولاد ابزار 23

ب) فولاد‌‌‌‌های زنگ نزن 27

ج) فولاد AISI 4340 28

د) فولاد‌‌‌‌های سطح سخت شونده 28

2-5- بازگشت و تاثیر آن بر نمونه‫های عملیات زیر صفر شده 28

2-6- انواع سایش 31

2-6-2- سایش چسبان 33

2-6-3- سایش خوردگی 34

فصل سوم: مواد و روش‫های آزمایش

3-1- آلیاژ مورداستفاده 36

3-2- عملیات حرارتی نمونه‫ها 36

3-3- آزمون­ها 37

3-3-1- سختی­سنجی 37

3-3-2- سایش 38

3-3-3- متالوگرافی نمونه‫ها 38

3-3-4- فازیابی با استفاده از پراش پرتوی ایکس 39

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- بررسی ریزساختاری 40

4-1-1- متالوگرافی 40

4-1-2- بررسی ریزساختار با اشعه‌ی ایکس 46

4-2- سختی سنجی 47

هشت

4-3- سایش 49

4-3-1- ضریب اصطکاک 49

4-3-2- بررسی سطوح سایش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی 52

4-3-3- تغییرات نرخ سایش 59

فصل پنجم: نتیجه‫گیری و پیشنهادات

مراجع 66

نه

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                                                             صفحه

جدول2-1. تأثیر 1% از عناصر آلیاژی بر دمای شروع استحاله مارتنزیت در فولادهایی با 9/0 – 1% کربن 7

جدول 2-2. تأثیر 1% کروم بر دمای شروع استحاله مارتنزیتی در فولادهایی با درصد کربن مختلف 7

جدول2-3. نقطه‌ی جوش عادی سیالات زیر صفر رایج 19

جدول2-4. مقایسه‌ی دریل‌‌‌‌های عملیات حرارتی معمولی شده و زیر صفر شده 24

جدول 3-1. ترکیب شیمیایی فولاد 7147/1. % 36

جدول3-2. عمليات حرارتي نمونه‌ها. 37

جدول4-1. سختی بر اساس نوع عملیات انجام‌شده (DCT). 47

ده

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                                                             صفحه

شکل2-1. دماي شروع و پایان استحاله مارتنزیت (_f  Mو M_s) با توجه به درصد کربن در فولاد 6

شکل2-2. منحنی استحاله مارتنزیت 7

شکل 2-3. سختی راکول C به‌عنوان تابعی از درصد کربن 8

شکل 2-4. درصد آستنیت باقیمانده به‌عنوان تابعی از درصد کربن. 9

شکل 2-5. تغییر دمای M_s وانداده دانه‌ی آستنیت با دمای آستنیته کردن. 11

شکل 2-6. تغییرات دمای M_s با زمان حرارت دهی آستنیته کردن. 11

شکل 2-7. تغییرات M_b با الف) ‌اندازه دانه‌ی آستنیت ب) دمای آستنیته کردن و ج) میزان مارتنزیت انفجاری. 12

شکل 2-8. اثر پیرسازی درC° 250 بر M_s (Fe-1. 06% C-1. 63% Cr). 13

شکل 2-9. تغییر در میزان آستنیت باقیمانده با دمای کوئنچ (در فولاد‌‌‌‌های کربنی) 14

شکل 2-10. کاربید‌‌‌‌های درشت اولیه‌ی تشکیل‌شده در فولاد SAE 4130 16

شکل 2-11. شبکه‌‌‌‌های کاربیدی در مرز دانه‌های آستنیت اولیه 17

شکل 2-12. کاربید‌‌‌‌های ریز اولیه در مارتنزیت تیغه‌ای که به‌وسیله‌ی کربن‌دهی 17

شکل 2-13. تجهیزات فرایند زیر صفر 20

شکل 2-14. يک سيکل عمليات حرارتي شامل عمليات زير صفر 21

شکل 2-15. اثر سرمایش تا فرایند زیر صفر بر تعداد کاربید‌‌‌‌های فولاد D2 22

شکل 2-16. انواع تماس در طول سایش خراشان 32

شکل 2-17. پنج مکانیزم سایش خراشان. 32

شکل 2-18. تصویر ساده‌شده‌ی سایش چسبان. 33

شکل 2-21. مدل سايش اکسيدي 34

شکل 3-1. تصوير دستگاه سايش. 38

شکل 4-1. اندازه‌گیری عمق نفوذ کربن با استفاده از نرم‌افزار TS View.. 40

ادامه­ی شکل 4-1، ه) 48DCT. 41

شکل 4-2. تصاویر میکروساختار توسط میکروسکوپ نوری. 42

شکل4-3. تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه‌شده از کاربیدها، سمت راست BSE و سمت چپ SE… 43

ادامه‌ی شکل 4-3، ط و ظ)48DCT در بزرگنمایی x 2000. 44

شکل4-4. تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه‌شده از کاربید­ها 44

شکل 4-5. تصویر تهیه­شده از تصاویر میکروسکوپی جهت محاسبات نرم­افزاری. 45

شکل 4-6. توزیع اندازه­ی کاربیدها در نمونه­های مختلف. 45

شکل 4-7. الگوی پراش نمونه­ی CHT. 46

شکل 4-8. الگوی پراش پرتوی ایکس از نمونه­های مختلف. 46

شکل 4-9.سختی بر اساس نوع عملیات انجام‌شده (DCT). 47

شکل 4-10. پروفیل میکرو سختی نمونه. 48

شکل 4-11. درصد افزایش سختی در نمونه­های مختلف. 48

شکل 4-12. ضریب اصطکاک برحسب مسافت، الف) CHT، ب) 1DCT… 50

یازده

ادامه­ی شکل 4-12. ج)24DCT، د)30DCT و ه)48DCT در بار اعمالی N80. 51

شکل 4-13. سطح سایش دیسک در بار اعمالی N80. 52

شکل 4-14. سطح سایش دیسک در بار اعمالی N110. 53

شکل 4-15. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی سطوح سایش 54

شکل 4-16. تصویر تهیه‌شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از ذرات سایش. 55

شکل 4-17. نتایج آنالیز EDS نمونه­ی CHT، 1) محصولات سایش، 2) ذرات چسبیده به سطح سایش. 56

شکل 4-18. نتایج آنالیز EDS محصولات سایش نمونه­ی 1DCT 57

شکل 4-19. نتایج آنالیز EDS نمونه­ی 24DCT 57

ادامه­ی شکل 4-19. 1) محصولات سایش، 2) ذرات چسبیده به سطح سایش 58

شکل 4-20. نتایج آنالیز EDS محصولات سایش نمونه­ی 30DCT. 59

شکل 4-21. نتایج آنالیز EDS محصولات سایش نمونه­ی 48DCT. 60

شکل 4-22. نمودار کاهش جرم برحسب مسافت برای نمونه‌های مختلف، الف)N  80 و ب) N  110 60

شکل 4-23. نرخ سایش برحسب مسافت برای نمونه‌های مختلف، الف)N  80 و ب)N  110. 61

شکل 4-24. درصد افزایش مقاومت سایشی بر اساس نوع عملیات حرارتی. 62