تأثیر محیط خنک کننده و دمای تمپر بر چگونگی شکست فولاد GS-45CrNiMo4-2 تحت سیکل عملیات حرارتی کوئنچ- تمپر

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

حامد اسکندری ¹ , منصور فرزام ² , امید عباسی لرکی ³

1 - کارشناس ارشد مهندسی مواد-گروه ملی صنعتی فولاد ایران
2 - دانشیار دانشگاه صنعت نفت
3 - کارشناس ارشد مهندسی مواد- گروه ملی صنعتی فولاد ایران

تاريخ الإرسال : 13 الإثنين , رمضان, 1439 تاريخ التأكيد : 08 السبت , ربيع الثاني, 1440 تاريخ الإصدار : 15 الإثنين , جمادى الأولى, 1440

الکلمات المفتاحية: خواص مکانیکی, عملیات حرارتی, انرژی ضربه, فولاد GS-45CrNiMo4-2, سطح شکست,

ملخص المقالة :

در این پژوهش فولاد GS-45CrNiMo4-2 بعنوان یکی از فولادهای ابزار کم آلیاژ ریختگی بهسازی شده مورد استفاده در چرخ‌های جرثقیل و دیگر قطعات مهندسی، تحت سیکلهای مختلف عملیات حرارتی کوئنچ- تمپر قرار گرفت. بررسی‌های ساختاری، آزمونهای مکانیکی (کشش و ضربه) و سطوح شکست آزمون کشش نمونه‌های کوئنچ شده در محیط‌های خنک کننده روغن C°100 و C°200 و دمای تمپر C°500-250 با دمای آستنیت C°800 صورت پذیرفت. سختی، استحکام و انرژی ضربه نمونه مرجع به ترتیب HRC20 ، MPa 724 و J20 می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد با انجام سیکل‌های عملیات حرارتی فوق مقادیر سختی در روغن C°100 و C°200 به ترتیب HRC50 و 55 و استحکام و انرژی ضربه برای هر دو محیط تقریباً MPa 1730 و J 7 می‌باشد. به کارگیری دمای تمپر از C°250 تا C°500 افت سختی، استحکام و افزایش انعطاف‌پذیری و انرژی ضربه تا J 40 به وجود خواهد آورد. از طرفی در محیط خنک کننده روغن C°200 سختی ثانویه به دلیل وجود آستنیت باقی‌مانده بیشتر، در دمای تمپر C°350 رخ داده است. در دمای تمپر C°250 ترکیب خوبی از انعطاف‌پذیری و انرژی ضربه را شاهد نبوده و شکست در این دما کلیواژ می‌باشد. در دماهای تمپر بالای C°500 شکست از نوع نرم می‌باشد و در دماهای تمپر بین C°250-350 شکست از نوع شبه کلیواژ (ترد+نرم) می‌باشد.

المصادر:

References:
1- D. A. Ringey, W. A. Glaeser, "Wear Resistance" ,Metals Handbook, ASM, Ed. 9,Vol. 1, PP.579-638.

2- A. Trausmuth, M. Rodríguez Ripoll, G. Zehethofer, T. Vogl, E. Badisch, Impact of corrosion on sliding wear properties of low-alloyed carbon steel, Wear, 26 Feb. 2015.

 3- L. T. Anderson, The Benefits of New Strength Low-Alloy Steel, Welding journal, PP. 21-25, May 1997.

4- S. D. Zhu, A.Q. Fu, J. Miao, Z.F. Yin, G.S. Zhou, J.F. Wei, Corrosion of N80 carbon steel in oil field formation water containing CO2 in the absence and presence of acetic acid, Corros. Sci. 53, PP.3156–3165, 2011.

5- M. A. Grossmann, E. L. Bain, “Principles of Heat Treatment”, American Society forMetals, 5th Ed., 1968.

6- M. B. Kermani, A. Morshed, Carbon dioxide corrosion in oil and gas production – a compendium, Corrosion 59 (2003) 659–683.

7- Y. Tomita, T. Okawa, “Effect of Microstructure on Mechanical Properties of Isothermaly Bainite-Transformed 300M Steel,” Mater. Sci. Eng. A, Vol. 172, pp.145-151, 1993.

8- S. Maropoulos, N. Ridley, J. Kechagias, “Fracture Toughness Evalution of a HSLA Steel,” Eng. Frac. Mech., Vol. 71, pp.1695-1704, 2004.

9- Y. Sakuma, D. K. Matlock, G. Krauss,“On the Influence of Interactionsbetween Phases on the Mechanical Stability of Retained Austenite in Transformation-Induced Plasticity Multiphase Steels,” Metall. Trans. A, Vol. 23, pp.1221-32, 1992.

10- P. Jacques, , Q. Furnemont, “ON the Role of MartensiticTransformation on Damage and Cracking Resistance in TRIPAssisted Multiphase steels”, Acta. Mater., Vol. 49, pp.139-152, 2001.

11- ع. کریمی طاقانکی، ت. دلالی اصفهانی، ح. غیور، ف. شاه محمدیان، "بررسی اثر تنگستن و عملیات حرارتی بر ریز ساختار و رفتار سایشی چدن نایهارد 4"، مجله مواد نوین، جلد 6، شماره 4، ص 13-28، تابستان 1395.

12- Y. Tomita, “Effect of Sulphide Inclusion Shape on Plane Strain Fracture Toughness of Heat-Treated Structural Low-Alloy Steels”, Mater. Sci., Vol. 25, pp.950-956, 1990.

13- P. A. Porter, K. E. Easterling,“Phase Transformation in Metals and Alloys”,Van Nostrand Reinhold Company,1981.          

14- CAO Yi, WANG Zho-dong, KANG Jian, WU Di, WANG Guo-dong, " Effects of Tempering Temperature and Mo/Ni on Microstructures and Properties of Lath Martensitic Wear -Resistant Steels", Journal  Of  Iron And  Steel Research International, 20(4), PP.70-75, 2013.

15- B. He, W. Xu, M.X. Huang, “Increase of martensite start temperature after small deformation of austenite”, Materials Science and Engineering, A609, pp.141-146, 2014.

16- E.R.Parker and V.F.Zackay, "Enhancement of fracture toughness in high strength steel by microstructural control", Engineering fracture mechanics, Vol.5, pp.147-165, 1973.

17- G. E. Dieter; Mechanical Metallurgy; Second Edition, Mc. Graw- Hill, PP.193-199, 1976.

18- J. P. Materkowski and G. Krauss, "Tempered martensite embrittlement in SAE 4340 steel", Metall. Trans. A, Vol.10A, pp.1643-1651, 1979.

19- V. Kerlins, "ASM Handbook: Fractography", Vol.12, USA:ASM International, 1987.

20- W. M. Garrison, A. L. Wojcieszynski, "Adiscussion of the spacing of inclusion in the volume and of the spacing of inclusion nucleated voids on fracture surfaces of steels". Materials Science and Engineering A, Vol. 505, pp.52‐91, 2009.

21- M. Saeglitz, G. Krauss,”Deformation, Fracture, and Mechanical Properties of Low-Temperature-Tempered Martensite in SAE 43XX Steels,” Metall. Mater.Trans. A, Vol. 28, pp.377-387, 1997.