بررسي تاثير تخلخل و ريزساختار بر خواص مكانيكي چرخ دنده هاي فولادي متخلخل تف-جوشي شده با باندهاي نفوذي

An Investigation on the Effects of Prosity and Microstructure on Mechanical Properties of Porous Sintered Steel Gears with Diffusion Bands

در اين پژوهش خواص مكانيكي دو فولاد كم آلياژ متالورژي پودر با باندهاي نفوذي شامل Distaloy DH و Distaloy HP مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. تف جوشي نمونه ها در دماي 1120°C و اتمسفر حاوي مخلوط گازهاي هيدروژن و نيتروژن و به مدت 35 دقيقه انجام پذيرفت. به منظور بررسي تاثير سرعت سرد شدن بر خواص نهايي قطعات، نمونه ها از دماي تف جوشي با دو سرعت متفاوت تا دماي محيط سرد شدند. پس از ساخت نمونه ها آزمون هاي چگالي سنجي، سختي، كشش، خستگي، بررسي هاي ريزساختاري و شكست نگاري بر روي قطعات صورت پذيرفت. بررسي ها نشان داد كه ميزان حفرات، هم چنين مشخصات تخلخل ها (اندازه و شكل) تاثير بسزايي بر خواص مكانيكي فولادهاي تحت بررسي دارند. هم چنين افزايش حدود 5/4 % چگالي، منجر به بهبود استحكام كششي به ميزان 44% و استحكام خستگي به ميزان 55% در فولادDistaloy DH با 2/0 درصد كربن گرديده است. اين مقادير براي فولاد Distaloy HP به ترتيب 26% و 47% بدست آمده-اند. نتايج حاصل از بررسي ريزساختاري و مقايسه نتايج تجربي حاصل از آزمون هاي اين دو فولاد نشان مي دهد كه نوع ريزساختار و نحوه توزيع فازهاي متالورژيكي نقش بسزايي بر خواص مكانيكي و به خصوص رفتار خستگي ايفا مي كند. بهترين خواص مربوط به فولاد Distaloy HP با 5/0% كربن و چگاليgr/cm32/7 با سرعت سرد كردن 2/1 درجه سانتي گراد بر ثانيه مي باشد.

In this research, mechanical properties of two low-alloyed powder metallurgy steels with diffusion bands, Distaloy DH and Distaloy HP has been studied. Sintering process was done in temperature of 1120 °C and in mixture of hydrogen and nitrogen gases for 35 minutes. Whole specimens have been cooled to room temperature with two different cooling rates in order to evaluate the outcomes on the microstructure futures. Density, hardness, tensile and fatigue tests were carried out on sintered samples for microstructural and fractographic evaluation. Results demonstrated that pores level and also its characterizations (size and shape) have critical impacts on mechanical properties of the studied PM steels. Also it showed that by increasing the density by 4.5% in Distaloy DH steel with 0.2% carbon, tensile and fatigue strength improve by 44% and 55%, respectively. The former and the later have been obtained for Distaloy HP as 26% and 47%, respectively. Results from microstructural assessments in accordance with comparing experimental data from mentioned steels showed that type of microstructure and distribution mood of metallurgical phases play critical role in mechanical properties especially on fatigue behaviour. The best properties were related to Distaloy HP steel with 0.5% carbon, density of 7.2 g/m3 and cooled at 1.2 °C/s rate.