بررسی اثر تنگستن و عملیات حرارتی بر ریز ساختار و رفتار سایشی چدن نایهارد4

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

علی کریمی طاقانکی ¹ , تقی دلالی اصفهانی ² , حمید غیور ³ , فضل الله شاه محمدیان ⁴

1 - مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 - استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان
3 - مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
4 - مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

تاريخ الإرسال : 18 الأحد , ذو القعدة, 1437 تاريخ التأكيد : 18 الأحد , ذو القعدة, 1437 تاريخ الإصدار : 17 الجمعة , شوال, 1437

الکلمات المفتاحية: عملیات حرارتی, سایش, تنگستن, چدن نایهارد4, ریخته‌گری,

ملخص المقالة :

سایش از مهم‌ترین عوامل تخریب قطعات و ماشین آلات صنعتی، به ویژه در صنعت معدن و راه‌ سازی است. یکی از معمول‌ترین و پرکاربردترین آلیاژها در صنایع نامبرده، چدن‌های نایهارد4 می‌باشد. در پژوهش حاضر به بررسی افزودن تنگستن به چدن نایهارد4 و اثر آن بر مورفولوژی، ساختار و مقاومت به سایشی پرداخته شده است. در این راستا نمونه‌هایی حاوی 0، 3/0، 7/0 و 1/1 درصد وزنی تنگستن از طریق ریخته‌گری تهیه و عملیات حرارتی شدند. سپس اثر تنگستن بر ساختار و رفتار سایشی آلیاژهای گوناگون در هر دو حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده مورد بررسی قرار گرفتند. ساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند و جهت بررسی توزیع عنصر کروم و تنگستن در فازهای مختلف موجود در ریزساختار از آنالیز EDS استفاده شد. نتایج نشان داد که تنگستن در فازهای موجود در چدن نایهارد4 حل شده و کاربیدهای استخوان ماهی و اسفنجی مانند تنگستن بواسطه جدایش بلند دامنه تنگستن در حین انجماد و نیز به واسطه واکنش یوتکتیک تشکیل می‌شوند. هم چنین با انجام عملیات حرارتی؛ کاربیدهای تنگستن در کاربیدهای یوتکتیک حل شده و قسمت‌های مختلف فاز زمینه از نظر پتانسیل جوانه زنی کاربیدهای ثانویه حالت همگن‌تری پیدا می‌کنند. علاوه بر این توزیع رسوبات کاربید ثانویه ریز‌تر و یکنواخت‌تر می‌شود و کسر سطحی کاربیدها را 23/4 درصدافزایش و قطر متوسط کاربیدها از 2/47 به 6/20 میکرومتر کاهش داد. در نتیجه سبب بهبود خواص سایشی می‌گردد.  

المصادر:

References:

 

1-J. Gordan, "Development of abrasion-resistant Nickel-containing alloy white irons of high-hardness", American Foundrymens Society,11, pp. 1-21, 1988.

2-L. Jinzhu and M. Yongfa, "Wear resistance of ni-hard 4 and high-chromium cast iron re-evaluated",  ASTM international, Wear, 186, pp. 37 -40, 1986.

3-Standard ASTM A532-standard specification for abrasion resistant cast iron.     

 

4- م. ع. گلعذار، "اصول کاربرد عملیات حرارتی فولاد ها و
چدن ها  "، اتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان، ص 396، 1367.

5- June-Tongxi,Qing-Dezhon, Shi-Hui and Guang-Shun-Song; " Influence of retained austenite on the wear resistance of high-chromium cast iron under various impact loads", Wear, 162-164, 1993.

6-F.Maratray and A.Poulation, "Austenite retention in high-chromium white iron", AFS Transactions, 895-803, 1982.

7-R.B.Gundlach, "Microstructure, hardness and abrasion resistance of as-cast 17.5% chromium white cast iron", AFS Transactions, 309-316, 1974.

8-J.M.Tong, Y.Z.Zhou, T.Y.Shen and H.J.Deng, "The influence of retained austenite in high chromium cast iron on impact-abrasion wear", Wear, 135, 217-226, 1990.

9-I.R.Sare and B.K.Arnold, "The effect of heat treatment on the gouging abrasion resistance of alloy white cast irons", Metallurgical Transactions A, 26A, 357-370, 1995.

10-C.P.Tabrett and I.R.Sare, "Effect of high temperature and sub-ambient treatments on the matrix structure and abrasion resistance of a high-chromium white iron", Scripta Materialia, 38, 1747-1753, 1998.

11-J.T.H.Pearce, "High chromium cast Irons to resist abrasive wear", Technical paper, Foundryman, 156-166, April 2002.

12-. Jinzhu and M. Yongfa, "Wear resistance of Ni-hard 4 high-chromium cast iron re-evaluated",  ASTM international, Wear, 186, pp. 37 -40, 1986.

13-L.Jinzhu and M.Yongfa, "Development of abrasion-resistant Ni-hard 4 cast irons", Wear, 162, pp. 883-836, 1993.

14-م.  ب. علمدارلو ،و.جواهری، "تاثیر افزودن تیتانیوم بر مورفولوژی کاربید M7C3 در چدن Ni-hard4،"دومین همایش صنایع معدنی،کرمان، پژوهشکده صنایع معادن دانشگاه شهید باهنر کرمان.

15-A. Bedolla and A. Jacuinde, "Effect of titanium on the as-cast microstructure of a 16% chromium white iron",Materials science and engineering A, 398,pp.297-308, 2005.

16-S.H. Mousavi, A. Bahrami and P. Davami, "Effects of tungsten on erosion–corrosion behavior of high chromium white cast iron", Materials Science and Engineering A, 454–455, 2007.

17-ع.  شفاعتی، ف. خمامی زاده، "بررسی ساختاری چدن‌های سفید پرکروم حاوی تنگستن"، دومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران وجامعه ریختگران ایران، 1-4، 1387.

18-Y.Lv. Yufu Sun , J. Zhao and J. Sh. Sumeng Hu, "Effect of tungsten on microstructure and properties of high chromium cast iron", Materials and Design, 39, pp.303–308, 2012.

19-Meesoft, Image Analyzer, Version 1.35, 2013.

20-D. A. Rigney and W. A. Glaeser, source book on wear control technology, American society for metals, 1978.

21-R. G. Bayer, mechanical wear fundamental and testing, Mahrcell dekkr, 2004.

22-آ، هاچینگر، ر، بخشی،" اصطکاک وسایش مواد مهندسی" دانشگاه صنعتی مالک اشتر،1383.

23-ا، رنجبر، ع، جعفری، ک، جانقریان، ع، کارگر،  "بررسی فرایند سایش و خوردگی سایشی چدن‌های سفید  Ni-hard2،Ni-hard1 و چدن سفید پر کروم Cr%27 و مقایسه‌ی این دو فرایند"، چهارمین کنگره سالانه انجمن مهندسین ایران، ص 25-27، 1379.