اثر عملیات برودتی عمیق فولاد ابزار بر رسوب­ گذاری کاربید و خواص مکانیکی آن

Effect of Deep Cryogenic Treatment on Carbide Precipitation and Mechanical Properties of Tool Steel

چکیده

به­ خوبی مشخص شده است که به وسیله­ عملیات برودتی فولاد ابزار می توان ماندگاری آن را بهبود بخشید. فرض شده که افزایش عمر مفید فولاد ابزار به وسیله­ کاهش آستنیت باقی مانده و یا بوسیله­ ی تشکیل کاربید η ریز نانومقیاس موجب می­ شود. اما اصول عملیات برودتی عمیق هنوز هم مبهم باقی می­ مانند.

در این پژوهش، برای نشان­ دادن اثر عملیات برودتی عمیق بر مقاومت سایشی، نمونه مورد ­نظر جهت عملیات برودتی پس از آستنیته­ سازی در نیتروژن مایع به مدت ۲ ساعت فرو برده شده و دمای عملیات تمپر بعدی تغییر داده شد. ریزساختار نمونه­ ها با استفاده از TEM مشاهده شده و خواص مکانیکی و مقاومت به سایش آن­ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنان که دمای تمپر کردن افزایش می­ یافت، کاربیدها بزرگتر شده و کاربیدهای ریز در بالای دمای خاص تشکیل می ­شدند.

در مورد نمونه­ عملیات برودتی عمیق شده، تعداد کاربیدها افزایش در حالی که اندازه کاربیدها کاهش یافت و علاوه بر این، دمای تشکیل کاربید ریز نیز پایین آمد. این ­طور در نظر گرفته شد که عملیات برودتی عمیق نیروی محرکه برای جوانه­ زنی کاربیدها را افزایش داده است. همچنانکه دمای تمپر افزایش می ­یافت، سختی کاهش و مقاومت سایشی و انرژی ضربه افزایش می­ یافت. نمونه ­های عملیات برودتی عمیق شده این روند را به­ صورت واضح ­تری نشان می­ دادند. این ­طور در نظر گرفته شد که مقاومت سایشی نه­ تنها با سختی بلکه با رسوب­ گذاری کاربیدهای ریز نیز تحت تأثیر قرار می­گیرد و این تکامل کاربید را می­توان از طریق عملیات برودتی عمیق بهینه­ سازی کرد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

It is well known that the durability of tool steel could be improved by deep cryogenic treatment. It has been assumed that the increase of service life of tool steel caused by decrease of retained austenite and/or by formation of nano-scale fine η-carbide. But the principles of deep cryogenic treatment remain unclear yet.

In this research, to manifest the effect of deep cryogenic treatment on wear resistance, the specimen was emerged in liquid nitrogen for 20 hours for deep cryogenic treatment after austenitizing and the following tempering temperature was varied. The microstructure of specimens was observed using TEM and the mechanical properties and wear resistance were examined. As the tempering temperature increased, the carbides became larger and fine carbides were formed above certain temperature.

In the case of deep cryogenic treated specimen, the number of carbides increased while the carbides size was decreased, furthermore, the fine carbide forming temperature was lowered also. It was considered that the deep cryogenic treatment increased the driving force for the nucleation of carbides. As tempering temperature increased, hardness decreased while wear resistance and impact energy increased. The deep cryogenic treated specimens showed this tendency more clearly. It was considered that the wear resistance is affected not only to the hardness but also to the precipitation of fine carbides, and this carbide evolution can be optimized through the deep cryogenic treatment.