بررسي تاثير عنصر آلياژي تيتانيم بر رفتار خستگي فولاد هادفيلد

Investigation on Effect of Ti Alloying Element on the Fatigue Behavior of Hadfield Steel

در اين پژوهش، تأثير عنصر آلياژي تيتانيم بر رفتار خستگي فولاد هادفيلد مورد بررسي قرار گرفت. براي اين كار، ابتدا 3 نمونه از فولاد هادفيلد ( بدون تيتانيم، Ti%0/5 و Ti%1 ) توسط كوره القايي بدون هسته تهيه شد. سپس هر 3 نمونه تحت عمليات حرارتي آنيل در دماي °C 1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفتند. براي بررسي ريزساختار نمونه‌ها از متالوگرافي و براي بررسي سختي نمونه‌ها از سختي‌سنجي به روش ويكرز استفاده شد. براي بررسي رفتار خستگي از آزمون خستگي خمشي چرخشي در تنشهاي 400، 500، 600 و MPa700 استفاده گرديد. پس از پايان آزمون خستگي، از سطح نمونه‌هاي تست شده در تنش MPa 400 توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي تصاويري تهيه شد. نتايج آزمونهاي مورد استفاده نشان مي‌دهد كه با افزايش مقدار تيتانيم در تركيب فولاد هادفيلد، رفتار خستگي بهبود مي‌يابد. اين امر بدليل اين بود كه: 1- تيتانيم باعث افزايش مقدار كاربيدهاي موجود در ريزساختار شده و ساختار ريزدانه‌تري ارائه داده بود. 2- تيتانيم با افزايش تعداد مرزدانه‌ها، مسير رشد ترك را افزايش داده بود. بطوري كه پس از مشاهده‌ي تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخص شد كه نمونه‌ي بدون تيتانيم داراي بيشترين طول ترك خستگي و نمونه‌ي حاوي Ti%1 داراي كمترين طول ترك خستگي مي باشد.

In this study, effect of Ti alloying element on the fatigue behavior of Hadfield steel was investigated. To do this, 3 casting samples were prepared from Hadfield steel in coreless induction furnace (without Ti addition, and with 0.5% and 1% Ti additions). Then annealing heat treatment was applied to samples at 1100ºC for 2 hours. To evaluation of the microstructures was conducted by optical metallography, and hardness of samples were measured by Vickers hardness method. Fatigue behavior examined by applying 400,500, 600 and 700 MPa loads in rotating bending fatigue test machine. After fatigue test, the fractured surfaces were observed by scanning electron microscopy. Testing results indicated that increasing Ti amount in Hadfield steel composition, improved fatigue behavior. This is due to: 1- Ti addition was increased the amount of carbides in the microstructure and was leaded to grain structure refinement. 2- Ti addition was increased the number of the grain boundaries, increased crack growth path. SEM results showed that sample without Ti had the highest fatigue crack length and sample containing 1% Ti had the lowest fatigue crack length.