بررسي اثر عمليات حرارتي آستمپرينگ بر خواص مهندسي و ريز ساختار فولاد 4140

The effect of austempering on microstructure and properties of AISI4140 steel

يكي از راه هاي افزايش همزمان سختي و چقرمگي، عمليات حرارتي آستمپرينگ است . در اين پژوهش تأثير آستمپرينگ بر خواص مكانيكي و ريزساختار فولاد 4140 بررسي شده است. ابتدا نمونه ها بمدت 45 دقيقه در دماي 860 درجه سانتي گراد بطور كامل آستنيته شده بعد بسرعت درون حمام ها ي نمك 350 و 400 و 450 درجه سانتيگراد كوئنچ شده و بمدت 20 دقيقه در آن ها نگهداري شدند. ريزساختار نمونه ها با ميكروسكوپ نوري مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد كه با افزايش دماي آستمپرينگ ريزساختار از بينيت پاييني به بينيت بالايي تغيير مي كند. همچنين با انجام آزمايش هاي سخ تي، ضربه و كشش مشخص گرديد كه با افزايش دماي آستمپرينگ سختي و استحكام كششي به طور يكنواخت كاهش مي يابند ولي درمورد انرژي ضربه، استحكام تسليم و درصد افزايش طول، كاهش يكنواخت نيست بلكه در دماي 450 درجه سانتي گراد كاهش شديدتري رخ مي دهد كه احتمالا بد ليل بالا بودن دما ي آست مپرينگ و در نتيجه نفوذ راحتتر، تيغه هاي بينيتي و ذرا ت كاربيدي ضخيم تر مي شوند و اين رفتار ترد ايجاد مي شود.

Austempering is a good treatment to increase both strength and ductility simultaneously. In this investigation the influence of austempering on microstructure and mechanical properties of AISI4140 steel was studied. Specimens were austenitized at 860oC for 45 min, then soaked and held 20 min in a salt bath with several temperatures between 350 and 450oC. Microstructure was examined by optical microscopy, correlated to mechanical properties and revealed that by increasing the austempering temperature, microstructure of bainite alter from lower bainite to upper bainite. Hardness, impact and tensile tests showed that increasing austempering temperature causes a uniform decrease in UTS and hardness but reduction in impact toughness, yield strength and elongation at 450oC is drastic, due to high diffusion at higher temperature, formation of coarser carbide and cross growth of bainite.