بررسی تأثیر آلومینیوم بر KIC و ac فولاد هایپریوتکتوئید هادفیلد با استفاده از نتایج آزمایش‌ ضربه

نویسنده

Materials and Metallurgical Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran

چکیده

در این پژوهش به بررسی تأثیر عنصر آلیاژی آلومینیوم بر KIC و ac فولاد هایپریوتکتوئید هادفیلد با استفاده از نتایج آزمایش‌ ضربه پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا دو بلوک از فولاد هادفیلد (Al 0% و Al 68/1%) به‌وسیله‌ی کوره القایی ریخته‌گری شدند. سپس، هر دو بلوک تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در حمام آب خالص سریع سرد شدند. در مرحله‌ی بعد، آزمایش‌های کشش تک‌محوره، سختی‌سنجی به روش ویکرز و ضربه‌ی شارپی بر روی هر دو نمونه در دمای محیط انجام شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطوح شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. سپس، برای بررسی KIC و ac از روابط تجربی بین چقرمگی شکست و نتایج آزمایش ضربه شارپی، استفاده گردید. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که با افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب شیمیایی فولاد آستنیتی منگنزدار هادفیلد، اندازه دانههای آستنیت از 9/111 به 5/142 میکرومتر افزایش یافته است. نتایج آزمایش کشش، سختی و ضربه بیانگر افزایش استحکام تسلیم، افزایش سختی، کاهش کرنش شکست و انرژی ضربه فولاد هادفیلد در اثر افزودن آلومینیوم به ترکیب آن بود. محاسبات چقرمگی شکست و طول ترک بحرانی برای فولاد هادفیلد نشان داد که افزودن آلومینیوم به ترکیب آن منجر به کاهش چقرمگی شکست از 7/163 به (Mpa.(m)1/2)5/104 و کاهش طول ترک بحرانی در سطح از 014/0 به m007/0 میشود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Aluminum Effect on the KIC and ac of Hadfield Hypereutectoid Steel By Using Impact Test Results

چکیده [English]

In this study, effect of aluminum alloying element on KIC and ac of Hadfield hypereutectoid steel was investigated by using the impact test results. For this purpose, initially 2 casting blocks were prepared from Hadfield steel (without addition of Al and with 1.68 wt% Al) by using coreless induction furnace. After casting, all blocks were austenitized in 1100°C for 2 hours and immediately quenched in pure water. In the next step, uniaxial tensile test, Vickers hardness test and Charpy impact test were applied on specimens at room temperature. Evaluation of microstructures were conducted by optical microscopy and the fractured surfaces were observed by scanning electron microscope. The results of impact tests and fracture toughness empirical relationships were used to evaluate the KIC and ac of the Hadfield steel. The optical microscopy images indicated that by increasing the amount of aluminum in the chemical composition of Hadfield manganese austenitic steel, austenite grains size increased from 111.9 to 142.5 micrometer. The results of tensile test, hardness test and impact test represents an increase in yield strength and hardness, and reduction of failure strain and impact energy of Hadfield steel because of adding aluminum to its composition. Calculations of fracture toughness and critical crack length for Hadfield steel showed that the addition of aluminum to steel leads to reduction of fracture toughness from 163.7 to 104.5 Mpa.(m)1/2 and reduced the critical crack length at surface from 0.014 to 0.007m.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hadfield steel
  • KIC and ac
  • Heat treatment
  • mechanical tests
  • Microstructure