تاثیر دمای آستمپرینگ دو مرحله‌ای و افزودن عنصر مس بر ریزساختار و خواص مکانیکی چدن ADI
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
مهدی قربانی جمال آبادی
1
,
امیر عابدی
2
,
سروش پرویزی
3
,
مینا صفا
4
,
سالومه مسگری عباسی
5
,
غلامرضا خلج
6
1 - گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی مواد و فناوریهای نوین، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
2 - گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی مواد و فناوریهای نوین، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
3 - گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی مواد و فناوریهای نوین، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
4 - گروه فیزیک، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
5 - گروه مهندسی مواد، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
6 - گروه مهندسی مواد، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
الکلمات المفتاحية: چدن داکتیل آستمپر شده, آسفریت, آستمپرینگ, آستمپرینگ دو مرحله‌ای, استحکام کششی, افزودن مس,
ملخص المقالة :
در این تحقیق تاثیر افزودن مس و دمای آستمپرینگ در حالت دو مرحله‌ای بر ریزساختار، مقدار فازها و خواص مکانیکی چدن ADI مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا آلیاژهای بدون محتوای مس و با 5/1 درصد مس ذوب و ریخته‌گری شدند. سپس نمونه‌ها در کوره به دمای °Ϲ900 به مدت min90 آستنیته شدند، پس از آستنیته شدن، تا دمای °Ϲ260 کوئنچ شده و مدت زمان min 5 در این دما نگهداری شدند، سپس به دمای آستمپرینگ (350 و 400 °Ϲ) منتقل شده و مدت زمان min 120 در این دما نگهداری و پس از پایان زمان آستمپرینگ تا دمای محیط در هوا سرد شدند. مشخصه یابی نمونه‌ها با آزمون کشش، سختی، متالوگرافی نوری، SEM و XRD انجام شد. نتایج آزمون‌های استحکام کششی و نتایج سختی سنجی انجام شده بر روی نمونه‌ها بیانگر این است که افزایش دمای آستمپرینگ دو مرحله‌ای باعث کاهش استحکام تسلیم، کششی، ازدیاد طول، سختی و درصد آستنیت می‌شود. با افزایش مس، تمامی خواص نسبت به نمونه بدون مس افزایش می‌یابد.
[1] Keough, J. "Austempered Ductile Iron (ADI) – A Green Alternative for India." AFS Transactions (2011).
[2] Vidyarthee, G., and K. Singh. "Thin Wall Austempered Ductile Iron: A Best Replaceable Material to Steel and Aluminum." International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research (2014): 465–73.
[3] Bialobrzeski, A., and J. Pezda. "Testing of Heating and Cooling Process of ADI Cast Iron with Use of ATND Method." Archives of Foundry Engineering 8 (2014): 11–14.
[4] Mandal, S., and A. Maity. "Austempered Ductile Iron Material for the Design of Agriculture Machinery." Mechanical Engineering 60 (2013): 16140–45.
[5] Zhang, L., and L. Chen. "A Review on Biomedical Titanium Alloys: Recent Progress and Prospect." Advanced Engineering Materials 21 (2019).
[6] Zhang, J., N. Zhang, M. Zhang, L. Lu, D. Zeng, and Q. Song. "Microstructure and Mechanical Properties of Austempered Ductile Iron with Different Strength and Grades." Materials Letters 119 (2014): 47–50.
[7] Filho, A., B. Souza, and C. Santos. "The Influence of Austempering Conditions on the Machinability of a Ductile Iron." Materials and Manufacturing Processes 31, no. 14 (2016).
[8] Boccardo, A., P. Dardati, D. Celentano, and L. Godoy. "Austempering Heat Treatment of Ductile Iron: Computational Simulation and Experimental Validation." Finite Elements in Analysis and Design 134 (2017): 82–91.
[9] Kim, Y., H. Shin, H. Park, and J. Lim. "Investigations into Mechanical Properties of Austempered Ductile Cast Iron (ADI) in Accordance with Austempering Temperature." Materials Letters 62, no. 3 (2008): 357–60.
[10] Hsu, C., and K. Lin. "A Study on Microstructure and Toughness of Copper Alloyed and Austempered Ductile Irons." Materials Science and Engineering A 528, no. 18 (2011): 5706–12.
[11] Abdullah, B., S. Alias, A. Jaffar, A. Abd Rashid, and A. Ramli. "Mechanical Properties and Microstructure Analysis of 0.5% Niobium Alloyed Ductile Iron Under Austempered Process in Salt Bath Treatment." In 2012 International Conference on Mechanical and Electrical Technology, 610–14. 2010.
[12] Thomson, R., J. James, and D. Putman. "Modelling Microstructure Evolution and Mechanical Properties of Austempered Ductile Iron." Materials Science and Technology 16, no. 11–12 (2000): 1412–19.
[13] Larumbe, L., E. Delgado, M. Alvarez-Vera, and P. Villanueva. "Forming Process Using Austempered Ductile Iron (ADI) in an Automotive Pitman Arm." International Journal of Advanced Manufacturing Technology 91 (2017): 569–75.
[14] Kim, Y., B. Cheon, and J. Lee. "Technical Review: Austempered Ductile Cast Iron." Journal of the Korean Foundry Society 8, no. 1 (1988).
[15] Hedge, A., S. Sharma, and M. Shankar. "Machinability and Related Properties of Austempered Ductile Iron: A Review." Journal of Mechanical Engineering Science 12, no. 4 (2018): 4180–90.
[16] Benam, A. "Effect of Alloying Elements on Austempered Ductile Iron (ADI) Properties and Its Process: Review." China Foundry 12, no. 1 (2015): 54–70.
[17] Olawale, J., and K. Oluwasegun. "Austempered Ductile Iron (ADI): A Review." Materials Performance and Characterization 5, no. 1 (2016): 289–311.
[18] Samaddar, S., T. Das, A. Chowdhury, and M. Singh. "Manufacturing of Engineering Components with Austempered Ductile Iron – A Review." Materials Today: Proceedings 5, no. 11 (2018): 25615–24.
[19] Basso, A., and J. Sikora. "Review on Production Processes and Mechanical Properties of Dual Phase Austempered Ductile Iron." International Journal of Metalcasting 6, no. 1 (2012): 7–14.
[20] Delia, M., M. Alaalam, and M. Grech. "Effect of Austenitizing Conditions on the Impact Properties of an Alloyed Austempered Ductile Iron of Initially Ferritic Matrix Structure." Journal of Materials Engineering and Performance 7, no. 2 (1998): 265–72.
[21] Gorny, M., G. Angella, E. Tyrala, M. Kawalec, S. Paz, and A. Kmita. "Role of Austenitization Temperature on Structure Homogeneity and Transformation Kinetics in Austempered Ductile Iron." Metals and Materials International (2019): 1–10.
[22] Wilk-Kolodziejczyk, D., K. Regulski, T. Gietka, G. Gumienny, and K. Jaskowiec. "The Selection of Heat Treatment Parameters to Obtain Austempered Ductile Iron with Required Impact Strength." Journal of Materials Engineering and Performance 2, no. 11 (2018): 5865–78.
[23] Cheng, H., H. Fu, S. Ma, J. Lin, and Y. Lei. "Effects of Austenitizing Process on Microstructures and Properties of Carbidic Austempered Ductile Iron." Materials Research Express 6, no. 1 (2019).
[24] Gietka, T., T. Szykowny, and S. Dymski. "The Influence of Saturation of Cast Iron Austenite with Carbon on the Ausferrite Transformation." Archives of Foundry Engineering 7, no. 3 (2007): 241–46.
[25] Cui, J., and L. Chen. "Microstructures and Mechanical Properties of a Wear-Resistant Alloyed Ductile Iron Austempered at Various Temperatures." Metallurgical and Materials Transactions A 45 (2015): 3627–34.
[26] Wang, B., G. Barber, M. He, X. Sun, M. Shaw, B. Slattery, et al. "Study of Ausferrite Transformation Kinetics for Austempered Ductile Iron with and Without Ni." In SAE 2016 World Congress and Exhibition. 2016.
[27] Angella, G., R. Donnini, F. Bonollo, A. Fabrizi, and F. Zanardi. "Assessment of the Austempered Process Evolution Through Tensile Testing." Metallurgia Italiana 6 (2017): 11–17.
[28] Dakre, V., D. Peshwe, S. Pathak, and A. Likhite. "Mechanical Characterization of Austempered Ductile Iron Obtained by Two Step Austempering Process." Transactions of the Indian Institute of Metals 70, no. 9 (2017): 2381–87.
[29] Wang, B., F. Qiu, G.C. Barber, Y. Pan, W. Cui, and R. Wang. "Microstructure, Wear Behavior and Surface Hardening of Austempered Ductile Iron." Journal of Materials Research and Technology 9, no. 5 (2020): 9838–55.
[30] Yi, Peng-yue, Er-jun Guo, Li-ping Wang, Yi-cheng Feng, and Chang-liang Wang. "Microstructure and Mechanical Properties of Two-Step Cu-Alloyed ADI Treated by Different Second Step Austempering Temperatures and Times." China Foundry 16, no. 5 (2019): 342–51.
[31] Yang, J., and S. Putatunda. "Influence of a Novel Two-Step Austempering Process on the Strain Hardening Behavior of Austempered Ductile Cast Iron (ADI)." Materials Science and Engineering A 382, no. 1–2 (2004): 265–79.
[32] Yi, Peng-yue, Er-jun Guo, Li-ping Wang, Yi-cheng Feng, and Chang-liang Wang. "Effect of Cu Content on Microstructures and Mechanical Properties of ADI Treated by Two-Step Austempering Process." China Foundry 16, no. 3 (2019).
[33] Basso, A., A. Pra, M. Echeverria, and A. Sosa. "Study of Dimensional Change of High-Silicon Ductile Iron with ADI and Dual-Phase ADI Microstructure Starting from Different As-Cast Structure." International Journal of Cast Metals Research 31, no. 3 (2018): 144–52.
[34] Putatunda, S., and G. Bingi. "Influence of Step-Down Austempering Process on the Fracture Toughness of Austempered Ductile Iron." Journal of Materials Science and Engineering: Advanced Technology 5, no. 1 (2012): 39–70.
