ارزيابي تأثير دماي پيرسازي بر نوع شكست و مكانيسم سايش در فولاد آستنيتي منگنزدار هادفيلد

Effect of Aging Temperature on the Fracture Mode and Wear Mechanism in the Hadfield Austenitic Manganese Steel

در اين پژوهش به بررسي تأثير دماي پيرسازي بر مود شكست و مكانيسم سايش در فولاد هادفيلد پرداخته شده است. براي اين منظور، ابتدا پنج بلوك از فولاد هادفيلد ريخته‌گري شدند. سپس هر پنج بلوك تحت عمليات حرارتي آستنيته در دماي °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در آب خالص سريع سرد شدند. سپس يك بلوك در شرايط آستنيته شده باقي مانده و چهار بلوك ديگر تحت عمليات حرارتي پيرسازي در دماي 450، 500، 550 و °C600 به مدت يك ساعت قرار گرفتند. در مرحله‌ي بعد، آزمايش‌هاي كشش تك‌محوره، سختي‌سنجي به روش ويكرز و سايش به روش پين روي ديسك بر روي هر پنج نمونه انجام شد. براي بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري و براي بررسي سطوح شكست و مكانيسم سايش از ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. مشاهدات ميكروسكوپ نوري نشان داد كه افزايش دماي پيرسازي منجر به افزايش ميزان رسوبات كاربيدي و كاهش اندازه دانه‌هاي آستنيت در ريزساختار فولاد هادفيلد مي‌شود. نتايج آزمايش‌هاي مكانيكي نشان داد كه افزايش دماي پيرسازي منجر به افزايش سختي، استحكام و مقاومت به سايش فولاد هادفيلد شده، ولي در عوض كرنش شكست آن را به شدت كاهش مي‌دهد. همچنين تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي از سطوح شكست و سايش نشان داد كه افزايش دماي پيرسازي منجر به ايجاد شكست ترد شده و در تمام نمونه‌هاي پيرسازي شده، سايش چسبان اتفاق مي‌افتد.

In this study, aging temperature effect on the fracture mode and wear mechanism of the Hadfield steel was investigated. For this purpose, 5 blocks were casted from Hadfield steel. After the casting, all blocks austenitized in 1100°C for 2 hours and immediately quenched in the pure water. Then, one block at austenitising conditions remained and four other blocks the aging heat treatment in 450, 500, 550 and 600°C for 1 hours. In the next step, uniaxial tensile, hardness measuring by Vickers method and wear by pin-ondisk method tests were applied on them. To evaluation of the microstructures was conducted by optical microscopy and the fractured surfaces and wear mechanism were observed by scanning electron microscopy. Optical microscopy observations showed that the aging heat treatment temperature increase, leads to increases carbide precipitates and decreasing austenite grains size in the Hadfield steel microstructure. The results of mechanical tests showed that aging temperature increase lead to increase in hardness, strength and wear resistance of Hadfield steel, but in return reduces fracture strain. Also, scanning electron microscopy images from wear and fractured surfaces showed that aging temperature increase lead to the creation of brittle fracture and in all aged samples sticky wear took place.