تاثير عمليات حرارتي بر خواص مكانيكي و ريز ساختار فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 431AISI

Investigating the effect of heat treatment on the mechanical properties and microstructure of AISI431 martensitic stainless steel

فولادهاي زنگ نزن مارتنزيتي بدليل خواص مكانيكي عالي و خواص خوردگي متوسط، كاربردهاي زيادي در ژنراتورهاي بخار و صنايع غذايي (مانند mixer blade) دارند. درتحقيق حاضر براي بررسي ريزساختار، از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي و براي بررسي خواص مكانيكي از آزمون هاي ضربه،كشش و سختي استفاده شد. همچنين تاثير دماي عمليات آستنيته كردن (?C1030،?C970)، زمان تمپر و دماي تمپر بر روي ريز ساختار و خواص مكانيكي فولاد مذكور مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه براي دستيابي به بالاترين انرژي ضربه و استحكام به طور همزمان عمليات آستنيته كردن دوبل (آستنيته كردن در دماي ?C1030، كوينچ در روغن، عمليات تمپر در دماي ?C200، آستنيته كردن مجدد در دماي ?C970، كوينچ در روغن، عمليات تمپر در دماي?C650) بررسي گرديد. نتايج نشان داد با افزايش دماي آستنيته از ?C970 به ?C1030 انرژي ضربه افزايش و سختي و استحكام كششي تغيير چنداني نمي كند. همچنين در عمليات آستنيته كردن دوبل بالاترين خواص انرژي ضربه و استحكام كششي و سختي به دست مي آيد. دليل اين مسيله در ارتباط با آن است كه در عمليات آستنيته اول كه در دماي بالا انجام مي شود كاربيدها در زمينه (آستنيت) حل مي شوند. عمليات تمپر در دماي پايين (?C200) منجر به رسوب كاربيدهايي مي شود كه در عمليات آستنيته دوم كه در دماي پايين تر انجام مي شود مانع رشد دانه هاي آستنيت شده و بنابراين يك ساختار ريز دانه از آستنيت ايجاد مي گردد. و بنابراين تركيب بهينه اي ازاستحكام و انرژي ضربه بدست مي آيد. همچنين پديده سختي ثانويه در فولاد مذكور در محدوده دمايي ?C 420-?C 350 مشاهده شد.

Martensitic stainless steels applications increase sharply in these decades. Applications cover a big variety of areas including vapor generators, food industries and any application in which an acceptable corrosion resistance and mechanical properties are the main factor in the material selection. In this study the effect of austenizing temperature, tempering period and tempering temperature on the microstructural and mechanical properties of AISI431 martensitic stainless steel were observed using optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), tensile, impact and hardness tests. To do this, double austenizing (primary austenizing at 1030 ?C, oil quenching, tempering at 200 ?C followed by secondary austenizing at 970?C, oil quenching and tempering at 650 ?C) was performed on the samples to gain the highest absorbed impact energy and tensile strength. Results showed that with increasing the austenizing temperature from 970 to 1030 ?C, the absorbed energy in impact test and the tensile strength did not change appreciably. In double austenizing, the maximum absorbed energy in impact test and the highest value in the tensile strength and hardness were achieved as a consequence of dissolving the carbide in the austenite matrix during the primary austenizing treatment. Tempering at low temperatures (200 ?C) leads to the carbide precipitation in the final structure. Lowering the temperature of second austenizing process prohibited the austenite grains growth and subsequently a small grain sized structure produced. These consequences of heat treatments produce an optimum mechanical property which consists of maximum tensile strength and absorbed energy during the impact test. Furthermore, secondary hardening was observed in AISI431 martensitic stainless steel between 350 to 420 ?C.