بررسی تأثیر استفاده از حمام سریع سردی آب نمک بر رفتار خوردگی فولاد منگنزی هادفیلد

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مسعود سبزی ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران)
صادق معینی فر ² (استادیار، گروه مکانیک، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران)
ابراهیم نجفی بیرگانی ³ (استادیار، گروه مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران)

تاریخ دریافت : 1395/05/31 تاریخ پذیرش : 1395/05/31 تاریخ انتشار : 1395/05/01

کلید واژه: عملیات حرارتی, رفتار خوردگی, فولاد منگنزی, حمام آب نمک, سریع سردی,

چکیده مقاله :

        در این پژوهش، اثر استفاده از حمام سریع سردی آب نمک بروی رفتار خوردگی فولاد منگنزی هادفیلد مورد بررسی قرار گرفت. برای تهیه فولاد منگنزی براساس استاندارد 128ASTM A- ، ابتدا دو مدل Y شکل از جنس آلومینیوم تهیه شده و سپس قالب گیری به روش سیلیکات سدیم/ CO₂ به صورت تغذیه روبسته انجام شد. برای ریخته‌گری نمونه‌ها از کوره القایی بدون هسته کمک گرفته شد. پس از ریخته‌گری، هر دو نمونه تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و سپس یک بلوک در حمام آب خالص و دیگری در حمام آب نمک 3 درصد سریع سردی شد. جهت بررسی رفتار خوردگی هر دو نمونه  از روش‌های  پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول NaCl%5/3 استفاده شد. نتایج هردو روش نشان می‌دهد، نمونه‌ای که در حمام آب نمک 3 درصد سریع سردی شده، دارای مقاومت به خوردگی بسیار بالاتری نسبت به نمونه‌ی سریع سردی شده در حمام آب خالص است. این امر به دلیل این بود که: 1- حمام آب نمک سبب کاهش مقدار کاربیدهای موجود در ریزساختار شده و از تشکیل پیل گالوانیکی جلوگیری می‌کند.
2- حمام آب نمک سبب افزایش حلالیت کربن در زمینه آستنیت شده که این امر باعث می‌شود تعداد مرزدانه‌ها کاهش یابد. 

چکیده انگلیسی:

In this study, effects of using quenching in aqueous salt solution, on the corrosion behavior of Hadfield Manganese Steel was investigated. For making manganese steel according to ASTM A-128C standard, initially two Y-shaped aluminum models prepared and then castings made through Sodium Silicate/CO₂ procedure by closed feeding method. Melting was conducted in non-core induction furnace. After the casting, both samples austenitized in 1100°C for 2 hours and then one block quenched in pure water and the other quenched in the aqueous 3.5% salt solution. To evaluate the corrosion behavior of samples, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods in the 3.5% NaCl solution were used. The results of both methods indicates corrosion resistance of salt bath quenched sample is significantly higher than the other. This is due to:     
a)-salt solution quenching medium decreased the amount of carbides in the microstructure and prevented the formation of galvanic cell.     
b)- Quenching in salt solution increased the solubility of carbon in the austenite phase that caused the reducing the amount of grain boundaries.

منابع و مأخذ:

References:

1-D. K. Subramanya, A. E. Swansiger and H.S. Avery, "Austenitic Manganese Steels", ASM Metals Handbook, 10th ed., Vol.1, pp.822-840, 1991.

2- آ. پوربشارتی،"مقدمه ای بر فولاد های هادفیلد"، پایانامه کارشناسی، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، بهمن 1392.

3-M.B. Limooei and Sh. Hosseini, "Optimization of properties and structure 

 

 

with addition of titanium in hadfield steels", Proc. Conf. of Metal 2012, Czech Republic, Vol. 1, p. 6, 2012.

4-و. نعمتی نجف آبادی، ح. مناجاتی زاده، ک. امینی و م. بهرامی علمدارلو، "تغییرات خواص مکانیکی و سایشی فولاد هادفیلد توسط عنصر تیتانیم"، ماهنامه صنعت ریخته گری، سال 31 شماره 94، ص70 – 75، بهمن و اسفند 1391.

5-و. نجف آبادی، ح. مناجاتی زاده و ک. امینی، "بررسی تأثیر تیتانیم بر بهبود خواص فولاد هادفیلد ASTM A128-C"، فصلنامه علمی پژوهشی
فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هفتم شماره اول، ص 45 – 54، بهار 1392.

6- م. مهری، م. رواندوست و ع.ح. صالحی، "بررسی اثر افزودن فرو بور بر ریز ساختار فولاد منگنزی هادفیلد"، مجموعه مقالات یازدهمین کنگره ی سالانه ی انجمن مهندسین متالورژی ایران، اصفهان، ج.1، ص8، 1386.

7-م. خیاط، ش. خیراندیش و م. عباسی،"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، ج1، ص5، 1392.  

8-X. Tian and Y. Zhang, "Mechanism on the Effect of Al upon the γ→ε Martensite Transformation in the Fe-Mn Alloys", Journal of Material Science and Technology, Vol. 12, pp. 369-372, 1996.

9-م. رواندوست، م. نقوی و م.ح. شاعری، "بررسی اثر کوئنچ مستقیم بر ریز ساختار فولاد منگنزی هادفیلد"، مجموعه مقالات یازدهمین کنگره سالانه انجمن مهندسین متالورژی ایران، اصفهان، ج1، ص9، 1386.

10-ش. حسینی، م. ب. لیمویی، ا. ابراهیمی قایی و ن. عرب، "تأثیر ترکیب محلول کوِئنچ بر میزان حجم کاربید، ماکرو و میکرو سختی فولادهای منگنزی هادفیلد"، نشریه علمی فنی و تخصصی چدن و فولاد، شماره 1، ص 21- 25، آذر 1390.  

11-Sh. Hosseini, M. B. Limooei, M. Hossein Zade, E. Askarnia, and Z. Asadi, "Optimization of Heat Treatment Due toAustenising Temperature, Time and Quenching Solution in Hadfield Steels", World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol.7, 2013, pp. 1940-1943.

12-Sh. Hosseini  and M.B. Limooei, "Optimization of Heat Treatment to Obtain Desired Mechanical Properties of High Carbon Hadfield Steels", World Appl. Sci. J., Vol. 15, pp. 1421-1424, 2011.

13- E.G. Moghaddam, N. Varahram and P. Davami, "On the comparison of microstructural character -istics and mechanical properties of high-vanadium austenitic manganese steels with the Hadfield steel", Mate. Sci. and Eng. A, Vol. 532, pp. 260-266, 2011.

14-J.O. Agunsoye, T.S. Isaac, and A.A. Abiona, "On the Comparison of Microstructure Characteristics and Mechanical Properties of High Chromium White Iron with the Hadfield Austenitic Manganese Steel", JMMCE, Vol. 1, pp. 24-28, 2013.     

15-م. عباسی، ش. خیراندیش، ی. خرازی و ج. حجازی، "بررسی تاثیر برخی عوامل اصلی بر رفتار سایشی فولاد هادفیلد"، نشریه علوم و مهندسی سطح، سال 5 شماره 7 ،  ص 69 – 80، تابستان 1388.

16-Annual book of ASTM standards, "ASTM 128 A / 128 M, Standard specification for steel castings, austenitic manganese", ASTM Int., vol. 1, 1980.

17-خ. مرشد بهبهانی و م. پاکشیر، "تعیین درجه ی حساس شدن فولاد ضدزنگ 613 AISI با استفاده از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی، مجله مواد نوین، سال 4 شمار 4، ص 29-42، تابستان 1393.

18-م. مرعشی، "متالورژی کاربردی فولادها"، جلد دوم ، چاپ سوم ، انتشارات آزاده ، تهران ، 1385.

19-م.ع. گلعذار، "اصول و کاربرد عمایات حرارتی فولادها"، جلد دوم، چاپ نهم، مرکز نشر دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، پاییز 1388.

20-Y.K. Lee and C.S. Choi, "Driving Force for γ→ε Martensitic Transformation and Stacking Fault Energy of γ in Fe-Mn Binary System", Metallurgical and Material Transaction A, Vol. 31A, pp. 355-360, 2000.