1-6959-خواص مکانیکی فولاد آهنگری شده کم آلیاژ پر استحکام 1-6959 تحت شرایط آبدهی و بازگشت

1-6959-در این تحقیق خواص مکانیکی و ریز ساختار. یک نوع لایه فولاد آلیاژی پر استحکام 1-6959 تحت شرایط مختلف بازگشت بررسی شده است. این فولاد که در لوله های جدار ضخیم تحت فشار .استفاده میشود، با استفاده از چکشهای آهنگری شعاعی GFM و به روش آهنگری گرم تحت شکل دهی قرار گرفته است. پس از آبدهی ریز ساختار مارتنزیتی بدست آمده. و تحول آن حین بازگشت بررسی و سپس خواص مکانیکی بعنوان تابعی از دمای بازگشت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که استحکام و سختی نمونه ها با افزایش دمای بازگشت. افت پیدا میکند، در حالی که انعطاف پذیر آنها افزایش می یابد. هم چنین آزمایش ضربه در دمای محیط برای اندازه گیری چقرمگی فولاد انجام شد. نتایج حاصله نشان داد در محدوده دمایی C – 350 -250 پدیده تردی مارتنزیت. تمپر شده TME در این فولاد ایجاد میشود.

فولاد های کم آلیاژی

فولاد های کم آلیاژی با استحکام بالا که حاوی عناصر آلیاژی. Ni , Cr,Mo,V می باشند، محدوده نسبتاً وسیعی از استحکام چقرمگی. را در کاربردهای نظامی ، نیروگاهی، هوا فضا و حفاری فراهم میسازند. بخشی از این فولادها در حالت آبدهی. و بازگشت داده شده، به منظور ساخت لوله های تحت فشار فولادی بکار میروند. و توسط کاربید های انتقالی استحکام دهی میشوند. این فولادها علی رغم دارا بودن استحکام بالا، چقرمگی پایینی داشته و همین امر کاربرد آنها را محدود نموده است.

اگرچه نتیجه تحقیقات محققین مختل در زمینه های ساخت و ایجاد خواص مورد نظر. در این فولادها گزارش شده است، ولی نظر به توسعه روز افزون این فولادها، هنوز اطلاعات. در زمینه آلیاژ سازی، عملیات ترمودینامیکی و بخصوص عملیات حرارتی. که بر روی خواص نهایی اثر می گذارد، کامل نمی باشد.

عملیات بازگشت

عملیات بازگشت از اهمیت زیادی در عملیات حرارتی فولادهای پر استحکام برخوردار است. تغییرات ساختاری حین بازگشت اثر زیادی بر خواص مکانیکی فولادها دارد. هم چنین تغییرات دما و زمان بازگشت تغییرات خواص را متأثر میسازد. تحقیقات مختلف نشان داده اند که فولادهای کم آلیاژ. استحکام بالا، اغلب تردی مارتنزیت بازگشت داده شده TME حساس می باشند. این تردی در حین بازگشت در محدوده ی دمایی 250-400 سانتیگراد رخ میدهد. که به آن تردی C 350، تردی 500 F یا تردی بازگشت یک مرحله ای نیز اطلاق می گردد. مهمترین اثر پدیده TME کاهش مقاومت به ضربه چارپی در دمای محیط و افزایش دمای انتقال تردی به نرمی میباشد. در تحقیق حاضر تأثیر دمای بازگشت بر خواص مکانیکی فولاد. بر استحکام 1-6959 که در ساخت لوله های تحت فشار استفاده میشود مورد بررسی قرار گرفته است.

در این بررسی از فولاد 1.6959 استفاده گردید .

این فولاد در حالب پیش آهنگری شده و به صورت استوانه ای به قطر 270mm در دسترس قرار گرفت. نمونه های مورد نیاز از این فولاد در جهت عرضی استوانه آهنگری شده. و از موضع 2/3 داخلی قطر تهیه شدند. با ماشینکاری اولیه امکان تهیه نمونه های آزمایشی کشش. و ضربه به ترتیب مطابق با استانداردهای DIN 50125 و DIN 50115 فراهم شد. عملیات آستنیته در دمای 870 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت انجام شد و بعد آبدهی، در روغن انجام پذیرفت.

سپس عملیات بازگشت در دماهای ، 200 – 250 – 300 – 400 – 500 – 600 – و 650 درجه سانتیگراد. به مدت یک ساعت انجام گردید. در هر مورد ، عملیات بازگشت بلافاصله پس از عملیات آبدهی انجام پذیرفت. حرارت دهی جهت آستنیته کردن و بازگشت در دو کوره الکتریکی مشابه آزمایشگاهی انجام گرفت. در نهایت با ماشینکاری نهای نمونه های آزمایش کشش و ضربه تهیه گردید.

به طور کلی در این تحقیق، بررسی های ریز ساختاری، تعیین اندازه دانه، شکست نگاری. و آزمایشهای سختی، کشش و ضربه انجام شد. بمنظور ظهور مرز دانه های آستنیت اولیه از محلول فوق اشباع اسید پیکریک استفاده گردید. تصاویر سطوح شکست نیز از نمونه های ضربه شکسته شده، تهیه گردید.

نتایج و تحلیل

مارتنزیت ساختاری ناپایدار می باشد، لذا جهت پایدار سازی ساختار، عملیات بازگشت. بر روی آن صورت می گیرد این عملیات موجب تغییرات مختلف ساختاری در دامنه حرارتی بازگشت میشود. نتایج بررسی های ریز ساختاری نمونه ها نشان داد. که ساختار حاصل از آبدهی نمونه ها عمدتاً مارتنزیت لایه ای می باشد.

ریز ساختارهای حاصل از عملیات بازگشت را در دماهای مختلف نشان میدهد. در اثر بازگشت در دماهای بالاتر از 250 درجه سانتیگراد ، نظم تیغه های مارتنزیت. به هم خورده، تا اینکه مشاهده میشود در اثر بازگشت. در دمای 650 درجه سانتیگراد، از لایه های سوزنی شکل مارتنزیت اثری باقی نمانده است. بنابراین میتوان نتیجه گرفت که عملیات بازگشت به صورت کامل انجام گرفته است . لازم به ذکر است که عدد اندازه دانه آستنیت اولیه. در حدود AST 9-10 بوده و قطر متوسط دانه ها تقریباٌ  mµ 15 می باشد.

استحاله فولاد طی فرایند آبدهی

تأثیر دمای بازگشت را بر استحکام فولاد 1-6959 مشخص می باشد. تحت شرایط آبداده، فولاد بالاترین سطح استحکام را دارد. این میتواند بر اساس استحاله فولاد طی فرایند آبدهی. توجیه گردد، که در آن ساختار بلوری بلافاصله FCC – فاز ˠ به BCT مارتنزیت تغییر می یابد. در همین زمان، مقدار زیادی اعوجاج حین تشکیل صفحات مارتنزیت ایجاد میشود. که منجر به افزایش سریع استحکام و سختی می گردد. هم چنین با افزایش دمای بازگشت استحکام تسلیم و استحکام کششی کاهش می یابد. افزایش دمای بازگشت موجب کاهش کربن زمینه مارتنزیتی و نرم شدن فولاد میگردد. 1-6959

دماهای بازگشت بالاتر از 500

در دماهای بازگشت بالاتر از 500 درجه سانتیگراد ، ذرات سمنتیت موجود رشد کرده. و با یکدیگر ادغام میشوند که هر قدر دمای بازگشت بالاتر رود. این اثر سریعتر و بیشتر می گردد. نکته قابل توجه این است که با افزایش دمای بازگشت، استحکام تسلیم. با سرعت کمتری نسبت به استحکام کششی کاهش پیدا میکند. این تفاوت رون تغییرات را به اثرات دمای بازگشت بر نرخ کارسختی در این گونه فولادها نسبت داده اند. با افزایش دمای بازگشت، درجه حرارت بعنوان عامل موثر بر نیروی بین نابجاییها و صعود، منجر به حرکت نابجاییها میشود. با حرکت نابجاییها ، چگالی نابجاییها کاهش می یابد. از طرف دیگر موانع بر سر راه آنها عمدتاً ذرات نسبتاً درشت سمنیتت میباشد. به همین دلیل سرعت کار سختی تحت شرایط اخیر به مراتب کمتر میگردد. بدین ترتیب هرچه سرعت کار سختی در یک فولاد کمتر باشد. تفاوت بین استحکام کششی و استحکام تسلیم کمتر خواهد بود.

افزایش دمای بازگشت موجود افزایش انعطاف پذیر

از طرف دیگر افزایش دمای بازگشت موجود افزایش انعطاف پذیری – درصد ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع- میشود. بطوریکه ملاحظه می گردد، هر چند در ناحیه دمایی 250 – 400 درجه سانتیگراد. روند افزایش خواص نرمی آهسته میشود و لیکن اثر بارزی از تردی مارتنزیت بازگشت داده شده TME مشاهده نمگردد. این پدیده مستقیماً به شکل نمونه ها، نوع آزمایش انجام شده. و به نحوه اعمال تنش مربوط میشود، زیرا در آزمایش کشش تک محوری، اعمال تنش کششی با سرعت نسبتاً کم. بر روی نمونه های استوانه ای بدون شکاف میباشد.

تغییرات انرژی ضربه با دمای بازگشت مشاهده شد. انرژی ضربه در محدوده ی 250 -300 درجه سانتیگراد دچار افت شده است. اگرچه فولاد 1-6959 فولاد کم آلیاژی مارتنزیتی پر استحکامی است. که ترکیب سودمندی از استحکام، انعطاف پذیری. و چقرمگی به دست میدهد، ولی این فولاد مستعد تردی حین فرآیند بازگشت در محدوده خاصی میباشد. این پدیده به تردی ماتنزیت بازگشت داده شده معروف می باشد.

تجزیه آستنیت

در منابع مختلفف تجزیه آستنیت باقیمانده ی موجود در مرز تراشه های مارتنزیت. و مرز دانه های آستنیت اولیه به هنگام بازگشت در محدوده ی دمای بحرانی، به سمنتیت. و فریت که مکانهای مستعدی برای جوانه زنی و اشاعه ترک ایجاد میکند. و نیز تجمع عناصری ناخالصی جزئی از جمله گوگرد و فسفر در مرز دانه های آستنیت اولیه. به هنگام آستنیته کردن و بازگشت، بعنوان مکانیزمهای عمده ی ایجاد TME ذکر شده اند. افزایش دمای بازگشت خارج از این محدوده افزایش انرژی ضربه را به دنبال دارد.

تصاویر شکست نگاری نمونه های ضربه نیز نشان از افزایش نرمی جز در محدوده ی حرارتی TME داشت. این مسئله با افزایش تعداد و اندازه حفره ها در تصاویر مشخص گردید. هم چنین همان گونه که انتظار می رفت. در محدوده ی که TME در آن رخ میدهد، شکست نرم کمتری مشاهده. و بعضاً مکانیزم شبه رخ برگی که از مشخصه های آن. باریکه های خر پشته ای Tear Ridges میباشد دیده شد.

نتیجه گیری

1- افزایش دمای بازگشت، بعلت کاهش چگالی نابجاییها. و نیز تغییر ساختار مارتنزیتی به ساختار مارتنزیت. بازگشت داده شده، موجب کاهش سختی، استحکام تسلیم و استحکام کششی فولاد1-6959 میگردد.

2- با کاهش استحکام کششی و تسلیم فولاد در اثر. افزایش درجه حرارت بازگشت ، انعطاف پذیری این فولاد افزایش می یابد.

3- با افزایش دمای بازگشت نرخ کار سختی کاهش یافته. استحکام کششی با سرعت بیشتری نسبت به استحکام تسلیم کاهش می یابد. لذا اختلاف استحکام کششی و تسلیم مرتباً کمتر می شود.

4- در اثر بازگشت در محدوده حرارتی بحرانی، تردی مارتنزیت بازگشت داده شده TME و فولاد 1-6959ایجاد میگردد.

5- شکست نگاری نمونه های ضربه نشان داد. که به جز نمونه هایی که در آنها پدیده تردی ایجاد شده. در سایر دماهای بازگشت مکانیزم شکست نرم غالب می باشد.

گروه مهندسی مواد دانشکده مهندسی دانشگاه تربیت مدرس
1-6959-1.6959-فولاد 1.6959-www.foolad-paytakht.ir-فولاد آلیاژی

شرکت خشکه و فولاد پایتخت صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سالها تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶