بررسی تاثیر عملیات زیر‌صفر عمیق بر سختی و رفتار تریبولوژیکی فولاد 3255/1

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 1، دوره 5، شماره 20، مرداد و شهریور 1394، صفحه 1-14   

نویسندگان

مرتضی صفری^{* 1}؛ علی شفیعی²؛ کامران امینی³

¹باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

²دانشیار دانشگاه صنعتی اصفهان

³استادیاردانشکده مهندسی مکانیک، واحد تیران، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

تاریخ دریافت: 29 شهریور 1394،  تاریخ پذیرش: 29 شهریور 1394 

چکیده

یکی از روش‌های بکار رفته برای کاهش و یا حذف آستنیت باقی­مانده، استفاده از عملیات زیرصفر عمیق می‌باشد. فولاد ابزار تند‌بر گیگانت (3255/1) از جمله فولاد‌هایی است که دمای پایان استحاله مارتنزیتی آن کم­تر از صفر درجه سلسیوس است. با توجه به کاربرد گسترده این فولاد، استفاده از عملیات زیر‌صفر عمیق جهت کاهش آستنیته باقی­مانده امری ضروری به نظر می‌رسد. در این پژوهش، تاثیر مدت زمان نگهداری 1، 24 و 48 ساعت در عملیات زیرصفر ^oC196- بر ساختارمیکروسکوپی، مقدار سختی و مقاومت به سایش به وسیله آزمون‌های متالوگرافی با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی(SEM)، سختی سنجی و آزمون سایش در این فولاد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از افزایش خواص مکانیکی نظیر سختی و مقاومت سایشی با افزایش زمان نگهداری در دمای ^oC196- می‌باشد. بدین ترتیب که این عملیات منجر به افزایش سختی و مقاومت سایشی به ترتیب در حد 3/6% و 75% برای زمان نگهداری 48 ساعت در دمای ^oC196- شده است. افزایش خواص مکانیکی نظیر سختی و مقاومت سایشی در عملیات زیرصفر عمیق در ارتباط با کاهش مقدار آستنیت باقی­مانده، رسوب کاربیدهای بسیار ریز و افزایش در کسر حجمی این کاربیدهاست. بررسی سطوح و ذرات ناشی از سایش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشانگر آن است که مکانیزم غالب، سایش چسبان به همراه تریبوشیمیایی می‌باشد. هم­چنین، در اثر عملیات زیرصفرعمیق ذرات ناشی از سایش ترد‌تر و ریزتر می‌­شوند.

کلیدواژه‌ها

عملیات برودتی زیر‌صفر؛ فولاد تندبر؛ رفتار سایشی

مراجع

1- A. Bensely, A. Prabhakaran, D. Mohan Lal, and G. Nagarajan"Enhancing the Wear Resistance of Case Carburized Steel (En 353) by Cryogenic Treatment", Cryogenics, Vol. 45, No. 12, pp. 747-754. , 2005.

2- Y. Dong, X. Lin, and H.S. Xiao, "Deep Cryogenic Treatment of High-Speed Steel and Its Mechanism", Heat Treatment of Metals, Vol. 25, pp. 55-59. 1998.

3- J.D. Darwin, D. Mohan Lal, and G. Nagarajan, "Optimization of Cryogenic Treatment to Maximize the Wear Resistance of 18% Cr Martensitic Stainless Steel by Taguchi Method", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 195, No. 1-3, pp. 241-247. 2008.

4- A. Molinari, M. Pellizzari, S. Gialanella, G. Straffelini, and K.H. Stiasny, "Effect of Deep Cryogenic Treatment on the Mechanical Properties of Tool Steels", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 118, No. 1-3, pp. 350-355. 2001.

5-ASTM G99-05, "Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus", ASTM Book of Standards; Vol. 03.02, West Conshohocken, Pa, United States. In. accessed. 2005.

6- D. Das, A.K. Dutta, V. Toppo, and K.K. Ray, "Effect of Deep Cryogenic Treatment on the Carbide Precipitation and Tribological Behavior of D2 Steel", Journal of Materials Manufacturing Process Vol. 22, No. 4, pp. 474-480. 2007.

7- F. Meng, K. Tagashira, R. Azume, and H. Sohma, "Role of Eta-Carbide Precipitation in the Wear Resistance Improvements of Fe-12cr-Mo-V-1.4c Tool Steel by Cryogenic Treatment", ISIJ International, Vol. 34, No. 2, pp. 205-210. 1994.

8- J.Y. Huang, Y.T. Zhu, X.Z. Liao, I.J. Beyerlein, M.A. Bourke, and T.E. Mitchell, "Microstructure of Cryogenic Treated M2 Tool Steel", Materials Science and Engineering A, Vol. 339, No. 1-2, pp. 241-244. 2003.

9- A. Bensely, S. Venkatesh, Mohan D. Lal, G. Nagarajan, A. Rajadurai, and K. Junik, "Effect of Cryogenic Treatment on Distribution of Residual Stress in Case Carburized En 353 Steel", Materials Science and Engineering: A, Vol. 479, No. 1-2, pp. 229-235. 2008.

10- P.F. Stratton, "Optimizing Nano-Carbide Precipitation in Tool Steels", Materials Science and Engineering: A, Vol. 449-451, pp. 809-812. 2007.

11- R. Kamran Amini, and P. Nash, "Effect of deep Cryogenics treatment of nano-size carbides and the wear behavior of D2 tool steel ", international journal of minerals Metallurjy and materials volume 19 sep2012 page 795. 2012.

12- J.D. Darwin, D. Mohan Lal, and G. Nagarajan, "Optimization of Cryogenic Treatment to Maximize the Wear Resistance of 18% Cr Martensitic Stainless Steel by Taguchi Method", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 195, No. 1-3, pp. 241-247. 2008.

13- V. Leskovsek, M. Kalin, and J. Vizintin, "Influence of Deep-Cryogenic Treatment on Wear Resistance of Vacuum Heat-Treated HSS", Vacuum, Vol. 80, No. 6, pp. 507-518. 2006.