بررسي تأثير واناديم بر سينتيك تغيير حالت آستنيت در فولادهاي
ميكروآلياژي

حسين سينا1، حامد كريمي2 و جليل صالحي3
دانشجوي دكتري و عضو هيأت علمي دانشگاه آزاد مجلسي
كارشناس متالورژي، دانشگاه آزاد مجلسي
كارشناس ارشد، دانشگاه صنعتي اصفهان
hamed.26@gmail.com

چكيده
در اين مقاله اثر واناديم بر سينتيك تغيير حالت آستنيت در فولادهاي ميكروآلياژ ي كر بن متوسط ارزيابي شدهاسـت . نمونـههـايي از دو نـوعفولاد بدون واناديم و ميكروآلياژي واناديمدار تحت سيكلهاي مختلف آستنيتهكردن قرار گرفت و سپس در آب كـوئنچ گرديـد. بـا انجـامسختيسنجي و بررسيهاي ريزساختاري، سينتيك تغيير حالت آستنيت توسط معادله اورامي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. نتـايج بدسـتآمده از اين پژوهش بيانگر تأخير در دگرگوني آستنيتي در فولاد داراي واناديم در دماهاي آستنيتهكردن پايينتر از 950 درجـه سـانتي گـراداست. بررسيها نشان داد، با افزايش دماي آستنيتهكردن تا محدوده حرارتي انحلال رسـوبات وانـاديم، بـهتـدريج از مقاومـت در برابـر تغييـر
حالت آستنيت كاسته مي گردد.

واژههاي كليدي:
فولاد ميكروآلياژي، سينتيك، استحاله آستنيتي، معادله اورامي.

مقدمه
واناديم يكي از عناصر كاربيدزاي قوي ميباشـد كـه در فولادهـاباعث تشكيل كاربيد ميگردد. در صـورت حـضور نيتـروژن (در فولادهاي تجاري ) كربونيتريد وانـاديم تـشكيل مـيشـود كـه در دم اي 1150 درج ه س انتي گ راد اي ن رس وبات ك املاً محل ولميباشند. با ك اهش دما، كربونيتريـد وانـاديم در آسـتنيت، فريـتپرويوتكتوئيد و فريت- پرليت رسوب مينمايد و منجر به افزايش اسـ تحكام رسـ وبي مـ ي گـ ـردد [7-1]. گلادمـ ن1 [5]، اظهـ ار كرده است كه افزودن واناديم ميتواند سبب كاهش دمـاي تغييـر حالت پرليت شده و بهكاهش فواصـل بـين لايـهاي پرليـت منجـرشود كه بهتبع آن استحكام بالاتري بدست مي آيد.
مقـ الات متعـ ددي بـ هاثـ ر وانـ اديم بـ ر اسـ تحكام فولادهـ اي ميكروآليـاژي و مكـانيزم هـاي آن پرداختـه انـد [4-1]، امـا كمتـرب ه نق ش اي ن عن صر در س ينتيك اس تحاله آس تنيت و اث ر آن ب ر استحكام فولاد پرداخته شدهاست. در اين پژوهش اثر وانـادي م بـرسينتيك استحاله آستنيتي ايزوترم در دما و زمـانهـاي گونـاگونآستنيتهكردن توسط سختيسنجي، تطبيق آن با معادلـه اورامـي ومقايسه با تصاوير ريزساختاري ارزيابي شدهاست.

روش تحقيق
بهمنظـور بررسـي سـينتيك تغييـر حالـت آسـتنيتي و تـأثير عنـصرآلياژي واناديم ، از دو نوع فولاد بدون وانـاديم (A) و بـا وانـاديم(B) و با تركيب شيميايي اسمي جدول (1) استفاده گرديد.
عملي ات آس تنيتهك ردن در دو مرحل ه ص ورت گرف ت، نخ ست نمونهها در يك كـوره مـوفلي بـا دمـاي 700 درجـه سـانتي گـرادب ه م دت 10 دقيق ه ق رار گرف ت، س پس در ك وره حم ام نم ك به دماي نهايي رسانده شد و در انتها در آب كوئنچ گرديد. كـسرحجمي آستن يت تشكيل شـده بـا اسـتفاده از نتـايج سـختي سـنجيويكرز (بار Kgf 1) بـه دسـت آمـد و توسـط معادلـه اورامـي [7]، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت.
جهت مشاهده ريزسـاختار ابتـدا نمونـه هـا سـنبادهزنـي، پرداخـتسطحي، پـوليش و نهايتـاً الكتروپـوليش شـدند و توسـط محلـولبراها2 حكاكي گرديد نـد [8] و سـاختارها از نظـر مقـدار تـشكيلآستنيت مورد بررسي كمي و كيفي قرار گرفت.
انحلال كاربيدها در حين پروسـه عمليـات حرارتـي باعـث تغييـرسينتيك رشد دانههاي آستنيت ميگردد، براي بررسي اين پديدهنيز نمونههايي از دو نوع فولاد تهيه گرديد و به مدت 30 دقيقه در
ك وره م ورد عملي ات آس تنيتهك ردن در دماه اي 1150 درج ه سانتي گراد قرار گرفت.

نتايج و مباحث
شكل (1) تصاوير ريزساختار اوليه دو نـوع فـولاد B , A را نـشانميدهد كه گوياي ساختار فريتي (F)- پرليتي (P) دو نوع فـولاداست.
جدول (1): تركيب شيميايي اسمي فولادهاي مورد استفاده.
تركيب شيميايي C Si Mn S P Cr V N (ppm)
فولاد A 0/35 0/55 1/39 0/034 0/011 0/03 – >100
فولاد B 0/35 0/55 1/38 0/06 0/01 0/01 0/13 >100
نتايج آزمايش سختيسنجي بر روي نمونههاي عمليـات حرارتـي شـده فولادهـاي B , Aدر جـدول (2) ارائـه شـده اسـت . نتـايجسختي سنجي مبين افزايش سختي با گذشت زمان و افزايش دماي آستنيتهكردن ميباشد. بـهعبـارت ديگـر در ايـن جـدول تـشكيلسريعتر آستنيت كه بـهصـورت افـزايش سـختي در دادههـا ظـاهرگرديده، براي فولادA مشاهده ميشود. همچنين ايـن مقـادير تـاح دودي ت أخير در اف زايش س ختي را ب راي ف ولاد B ن سبت به فولاد A نشان مي دهند.
3-1- محاسبه كسر حجمي آستنيت جهـ ت تعيـ ين كـ سر حجمـ ي آسـ تنيت، مناسـ ب تـ رين روش اندازهگيري كسر حجمي آستنيت بهكمك دادههاي بدست آمدهاز آزمايش سختيسنجي تشخيص داده شد.
در اي ن روش با داشتن سختي ساختار اوليه و سـختي سـاختار بعـداز تكميل تغيير حالت آستنيت (مارتنزيت كامل ) مـيتـوان كـسر حجمي آسـتنيت را نـسبت بـهروشهـاي ديگـر انـدازهگيـري، بـاتقريب بهتري توسط معادله اورامي كه در ذيل آورده شـدهاسـتمحاسبه نمود:
(HV=800x+250(1−x كه در اين معادلهHV ، سختي ويكرز فولاد در عمليات آستنيته و آبدهي در لحظه x ،tدرصد فاز بوجـود آمـده در اثـر اسـتحاله واعداد 800 و 250 بهترتيـب سـختي (بـر حـسب ويكـرز) سـاختارمارتنزيت كامل و ساختار اوليه فريت- پرليت را نشان ميدهد كهاعداد فوق با تقريب نسبتاً خوبي براي هر دو فولادA و Bبهيـكمقدار اندازهگيري شد.
بررسي تأثير دمـا و زمـان بـر سـينتيك تغييـر حالـتآستنيت
منحني تغييرات كسر حجمي آسـتنيت در شـكل (2) آورده شـدهاست. نتايج حاصل از نمودارهاي شكل (2) تا حدودي تـأخير درتغيير حالت آستنيت را در نمونه فولاد B نشان ميدهد با افـزايش دماي آستنيته كردن مقايسه نمـودار تغييـرات فـوق بـراي دو نـوعفولاد Aو B بهوضـوح ديـده مـي شـود . نكتـه قابـل توجـه ديگـركاهش اختلاف موجود بين نمودار فولادهاي A و B بـا گذشـتزمان مي باشد.
ارزيابي سينتيك تـشكيل آسـتنيت بـهكمـك معادلـهاورامي
تابع كسر حجمي فاز تغيير حالت يافته بر حسب زمان دگرگـوني بهصورت زير بيان مي گردد: [4]

شكل
)
1
🙁
اوليه

ريزساختار

،
الف

(
:

فولاد
A
ب

و

(
:

فولاد
.B

ف
ال

F
P

ب

P

F
20
μ
20
m
μ
m

شكل

)

1

🙁

اوليه

ريزساختار

،

الف



قیمت: تومان


پاسخ دهید