ارزیابی تأثیر کروم بر چقرمگی شکست فولاد هادفیلد با استفاده از آزمایش ضربه شارپی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول، دزفول، ایران

2 استاد، گروه مواد و متالورژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، ، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش به بررسی تأثیر افزودن کروم بر چقرمگی شکست فولاد هادفیلد، با استفاده از آزمایش ضربه شارپی پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا سه بلوک از فولاد هادفیلد (Cr%0، Cr%5/1 و Cr%3) بوسیله‌ی کوره القایی ریخته‌گری شدند. سپس هر سه بلوک به مدت 2 ساعت تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای °C1100 قرار گرفته و بلافاصله در آب خالص سریع سرد شدند. در مرحله‌ی بعد، آزمایش‌های کشش تک‌محوره، سختی‌سنجی و ضربه‌ی شارپی بر روی هر سه نمونه انجام شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. سپس برای بررسی چقرمگی شکست نمونه‌ها از روابط تجربی بین چقرمگی شکست و نتایج آزمایش ضربه شارپی، استفاده گردید. نتایج نشان داد که کمترین سختی - بالاترین چقرمگی شکست - بالاترین طول ترک بحرانی به نمونه‌ی بدون کروم و بالاترین سختی - کمترین چقرمگی شکست - کمترین طول ترک بحرانی به نمونه‌ی حاوی Cr%3 تعلق گرفت. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی دلالت بر افزایش رشد ترک در آزمایش ضربه شارپی در اثر افزودن کروم به ترکیب شیمیایی فولاد منگنزدار هادفیلد داشتند.       

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ibitoye S. A, Olawale J.O. and Shittu M.D., Mechanical properties of quench-hardened, martempered and tempered ASTM A 128 grade b-4 steel, J. Sci. Technol, Vol. 29, No. 2, pp. 107-117, 2009.
[2] Limooei M.B. and Hosseini SH., Optimization of properties and structure with addition of titanium in hadfield steels, Proc. Conf. of Metal 2012, Brono, Czech Republic, pp. 1-6, 2012.
[3] Najafabadi V.N., Amini K. and Alamdarlo M.B., Investigating the effect of titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel, Metall. Res. Technol., Vol. 111, pp. 375 - 382, 2014.
[4] Magdaluyo E.R. and et al., Gouging Abrasion Resistance of Austenitic Manganese Steel with Varying Titanium, Proc. of the World Congress on Engineering 2015, London, English, pp. 1-4, 2015. 
]5[ نجف آبادی و.، مناجاتی زاده ح. و امینی ک.، بررسی تأثیر تیتانیم بر بهبود خواص فولاد هادفیلد ASTM A128-C، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 7، شماره اول، صفحات 54 - 45، 1392.
[6] Srivastava A. K. and Das K., In-situ Synthesis and Characterization of TiC-Reinforced Hadfield Manganese Austenitic Steel Matrix Composite, Iron and Steel Institute of Japan Int., Vol.49, No.9, pp.1372-1377, 2009.
 [7] Srivastava A.K. and et al., Corrosion Behaviour of TiC-Reinforced Hadfield Manganese Austenitic Steel Matrix In-Situ Composites, O. J. Metal, Vol. 5, No. 2, pp. 11-17, 2015.
]8[ خیاط م.، خیراندیش ش. و عباسی م.، تاثیر آلومینیم بر ریزساختار فولاد آستنیتی منگنزی هادفیلد در شرایط مختلف عملیات حرارتی، مجموعه مقالات دومین همایش بین المللی و هفتمین همایش مشترک انجمن مهندسی متالورژی ایران و انجمن ریخته گری ایران، سمنان، ایران، ص 5-1،  1392.
[9] Tian X. and Zhang Y., Mechanism on the Effect of Al upon the γ→ε Martensite Transformation in the Fe-Mn Alloys, J. Mater. Sci. Technol., Vol. 12, No. 5, pp. 369-372, 1996.
[10] Hosseini SH. And et al., Optimization of heat treatment due to austenising temperature, time and quenching solution in Hadfield steels, World Academy  Sci. Eng. Technol., Vol.7, No. 7, pp. 1940-1943, 2013.
 [11] Hosseini SH. and Limooei M.B., Optimization of heat treatment to obtain desired mechanical properties of high carbon Hadfield steels, World Appl. Sci. J., Vol. 15, No. 10, pp. 1421-1424, 2011.
 [12] Moghaddam E.G., Varahram N. and Davami P., On the comparison of microstructural characteristics and mechanical properties of high-vanadium austenitic manganese steels with the Hadfield steel, Mater. Sci. Eng. A, Vol. 532, No. 35, pp. 260-266, 2011.
 [13] Agunsoye J.O., Isaac T.S. and Abiona A.A., On the Comparison of Microstructure Characteristics and Mechanical Properties of High Chromium White Iron with the Hadfield Austenitic Manganese Steel, J. Miner. Mater. Charact. Eng., Vol. 1, No. 1, pp. 24-28, 2013. 
 [14] Lindroos M. and et al., The deformation, strain hardening, and wear behavior of chromium-alloyed Hadfield steel in abrasive and impact conditions, Tribol. Lett., Vol. 57, No. 24, pp. 1-11, 2015.
 [15] El-Mahallawi I., Abdel-karim A. and Naguib A., Evaluation of effect of chromium on wear performance of high manganese steel, J. Mater. Sci.  Technol., Vol. 17, No. 11, pp. 1385-1390, 2001.
[16] Lindroos M. and et al., The Deformation, Strain Hardening, and Wear Behavior of Chromium-Alloyed Hadfield Steel in Abrasive and Impact Conditions, Tribol Lett Vol. 57, No. 24, pp.1-11, 2015.
[17] Tęcza G., Sobula S., Effect of Heat Treatment on Change Microstructure of Cast High-manganese
Hadfield Steel with Elevated Chromium Content,,archives of foundry engineering, Vol. 14, No. 3, pp. 67-70, 2014.
 [18] Salemi Golezani A., The Effect of Microstructure on Estimation of the Fracture Toughness (KIC) Rotor Steel Using Charpy Absorbed Energy (CVN), J.  Advan. Mater. Proces., Vol. 1, No. 3, pp. 11-17, 2013.
 [19] Kim S.H. and rt al., Estimation of fracture toughness transition curves of RPV steels from Charpy impact test data, Nuclear Eng. Des., Vol. 212, pp. 49-57, 2002.
 [20] Annual book of ASTM 128 A / 128 M, Standard specification for steel castings, austenitic manganese, Engineered Casting Solutions Since, Vol. 1, pp. 1-3, 1980.
[21] Annual book of ASTM E92-82 , Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials, ASTM International, pp. 1-9, 2003.
 [22] Annual book of ASTM E8 / E8M-15a, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, ASTM International, Vol. 03.01, 2015.
[23] Annual book of ASTM A370-14, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products, ASTM International, Vol. 20-29, 2014.
[24] Barsom J.M., Rolfe S.T., Correlations between KIc and Charpy V-notch test results in the transition-temperature range, ASTM STP 466, pp. 281-302, 1970.
]25[ هرتزبرگ ر. د.، اکرامی ع.ا. (مترجم)، تغییر شکل و مکانیک شکست مواد و آلیاژهای مهندسی، چاپ اول، دانشگاه صنعتی شریف، موسسه انتشارات علمی، 1382.
[26] Lee Y.K. and Choi C.S., Driving force for γ→ε martensitic transformation and stacking fault energy of γ in Fe-Mn binary system, Metall. Mater. Trans. A, Vol. 31, No. 2, pp. 355-360, 2000.
 [27] Astaf'ev A.A., Effect of Grain Size on the Properties of Manganese Austenite Steel 110G13L, Metal Science and Heat Treatment, Vol. 39, No. 5, pp.198-201, 1997.
]28[ عباسی م. و همکارانش، ارزیابی مکانیزم شکست در فولاد هادفیلد، مجموعه مقالات ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخه گری ایران، تهران، ایران، ص 9- 1، 1391.