بررسي تاثير عمليات زيرصفرعميق بر ريز ساختار ، مقاومت سايشي و خواص كششي فولاد GOST9HF در دماهاي تمپر 150 تا 650 درجه سانتيگراد

Evaluating the effect of deep cryogenic heat treatment on microstructure, wear and tension properties of the GOST9HF-steel at tempering temperature from 150 to 650˚C

عمليات زير صفر در سالهاي اخير جهت بهبود مقاومت سايشي و سختي فولادهاي ابزار توصيه شده است. اين عمليات قبل از عمليات تمپر و بعد از كوينچ بر روي فولاد انجام ميگردد. در تحقيق حاضر تاثير عمليات زيرصفر عميق بر روي فولاد GOST9HF بررسي ميگردد. بدين منظور دو نمونه كوينچ- تمپر و كوينچ- زير صفر به مدت 48 ساعت- تمپر آماده سازي شده و تاثير عمليات زيرصفر بر ميزان آستنيت باقيمانده، رسوب كاربيدهاي ريز، سختي، استحكام و مقاومت سايشي با انجام آزمايشهاي پراش پرتو ايكس، بررسي ساختار توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ الكتروني عبوري، سختي سنجي، كشش و سايش به روش پين بر روي ديسك بررسي ميگردد. نتايج نشان داد در نمونه هاي زير صفر شده در مقايسه با نمونه كوينچ- تمپردر تمام دماهاي تمپر (150 درجه سانتيگراد تا 650 درجه سانتيگراد) سختي، مقاومت سايشي و خواص كششي بالاتر است. ضمن آنكه با افزايش دماي تمپر در هر دو نمونه سختي، مقاومت سايشي و خواص كششي به دليل نرم شدن ساختار و رشد دانه ها كاهش مي يابد. دليل بهبود خواص در نمونه زيرصفر شده حذف آستنيت باقيمانده، رسوب كاربيدهاي ريز و يكنواخت تر اين كاربيدها است. به نحوي كه عمليات زير صفر باعث كاهش ميزان آستنيت باقيمانده از 12% در نمونه كوينچ - تمپر به كمتر از 1% در نمونه زيرصفر شده مي شود. همچنين عمليات زير صفر باعث افزايش كسر حجمي كاربيدها به ميزان 52% ميگردد.

In recent years, cryogenic-treatment is considered in order to improve of wear and hardness resistance of tool steels. Cryo-treatment is performed on steel before and after of tempering and quenching treatment, respectively. In this research, the effect of deep cryogenic treatment is investigated on the GOS9HF-steel. In this regard, the quenched-tempered and quenched-Cryo-treated samples are prepared after tempering treatment for 2hrs. then, impact of Cryo-treatment on value of retained austenite, fine carbide precipitations are evaluated by XRD, SEM and the amount of hardness, strength and wear resistance are measured by micro-hardness, tensile and wear tests. The wear test is conducted by pin-on-disc method. The results indicated that the amount of hardness and properties of wear and tensile in the Cryo-treated sample were rather than the quenched-tempered samples at all of tempering temperatures (i.e. from 150 to 650˚C). Additionally, with increase of tempering temperature, the amount of hardness, wear behavior and tensile property are decreased in both of Cryo-treated and quenched-tempered samples. This can be attributed to the softening of microstructure and the growing of grain sizes. Moreover, it was obvious that improving of Cryo-treated samples are related to the removing of retained austenite, precipitation of fine carbides and more appropriate distribution of these carbides. It is cleared that the Cryo-treatment causes to decrease of value of retained austenite from 12% to below of 1% at quenched-tempered and Cryo-treated samples, respectively. Finally, Cryo-treatment causes to increase of volume fracture of carbides to 52%.