نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی مواد تبریز، ایران
2 دانشکده صنعتی سهند، دانشکده مهندسی مواد، تبریز، ایران
3 دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی مواد ، تبریز، ایران
چکیده
تاثیر افزودن مس (حدود 5 درصد وزنی) برریزساختار و سختی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی (AISI 410s) بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری- روبشی و سختی سنجی ویکرز مورد بررسی قرار گرفته و رفتار پادمیکروبی آن بر اساس استاندارد JIS Z 2801:2000 بر علیه باکتری اشرشیاکلی -یکی از باکتری های عامل بیماری انسان- ارزیابی شد. پس از عملیات آستنیته کردن در دمای C° 1050 درون حمام نمک و کوئنچ در روغن، ریزساختار دوفازی مارتنزیت-فریت در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی فولاد AISI 410s مشاهده شد. افزودن مس به این فولاد (AISI 410s-Cu) سبب حذف فریت و تشکیل ساختار کاملا مارتنزیتی میشود. ساختار مارتنزیتی دارای رسوبات غیرهمگن مس نیز هست که در دمای بالا و در مرز دانههای آستنیت اولیه تشکیل میشوند و وجود آنها برابر تعادل فازی FCC+(Cu) در دمای آستنیته توجیه میگردد. پیرسازی فولادهای آستنیته و کوئنچ شده در سه دمای 500، 600 و 700 (C°) و به مدت زمان ثابت یک ساعت درون حمام نمک انجام گرفت. نتایج نشان داد که پیرسازی در دمای C° 500 سبب افزایش سختی فولاد 410s به میزان 30 ویکرز شده ولی سختی فولاد AISI 410s-Cu به میزان 100 ویکرز افزایش مییابد. پیرسازی در دماهای 600 و 700 (C°) سبب کاهش سختی میشود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیزهای شیمیایی دقیق، تشکیل رسوبات ریز غنی از مس در فولاد AISI 410s-Cu پیرشده در دمای C°500 را نشان داد. این رسوبات علاوه بر رسوبات مس اولیه بوده و سبب افزایش سختی میشوند. پیرسازی در دماهای بالاتر سبب رشد رسوبات و تغییر مورفولوژی آنها شده و اثر استحکام بخشی آنها را کم میکند. نتایج آزمون پادمیکروبی نشان دهنده عدم خاصیت پادمیکروبی در فولاد AISI 410s و در مقابل آن خاصیت پادمیکروبی قوی در فولاد AISI 410s-Cu در برابر باکتری اشرشیاکلی میباشد.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Effect of Copper Addition on the Microstructure, Hardness and Antibacterial Properties of Martensitic Stainless Steel (410s)
نویسندگان [English]
- Mehdi Bahmani Oskooee 1
- syamak Hossein Nedjad 2
- Ahad Samadi 3
1 Sahand University of Technology, Department of Materials Engineering, Tabriz, Iran
2 Sahand University of Technology, Department of Materials Engineering, Tabriz, Iran.
3 Sahand University of Technology, Department of Materials Engineering, Tabriz, Iran
چکیده [English]
Effect of Cu addition (5 wt.% ) on the microstructure, hardness and antibacterial properties of the martensitic stainless steel (AISI 410s ) was investigated by means of scanning electron microscopy (SEM), scanning transmission electron microscopy (STEM) and hardness measurement. Antibacterial performance was evaluated according to JIS Z 2801:2000 against Escherichia coli (E. coli) bacteria, the common pathogen of human disease. After austenitization treatment at 1050 °C in a salt bath and oil quenching, the AISI 410s steel showed dual phase martensite-ferrite microstructure. Addition of about 5 wt.% Cu eliminated ferrite and led to a fully martensitic microstructure in the quenched condition. The latter associated with primary Cu precipitates formed during austenitization treatment. Aging treatment of the quenched steels was carried out at 500-700 °C for one hour in a salt bath. Transmission electron microscopy (TEM) revealed the formation of fine, Cu-rich precipitates in aged Cu-bearing stainless steel (AISI 410s-Cu). After aging for one hour at 500 °C, hardness of AISI 410s steel increased for 30 HV while that of AISI410s-Cu steel increased for about 100 Hv. AISI 410s steel represented no antibacterial performance against the E. coli bacteria but hopefully AISI 410s-Cu stainless steel exhibited strong antibacterial performance. Both of the primary and aging Cu precipitates are thought to release Cu ions to biological environment which act toxically against the E. coli bacteria.
کلیدواژهها [English]
- Stainless Steel
- Antibacterial
- Precipitate
- Cu ions
- Age Hardening