عنوان

تاثیر عملیات حرارتی ماركوئنچ وآستمپر بر ریزساختار و خواص مكانیكی فولادهای ابزارتندبر

شماره

۴۹۹۶پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

عنوان اصلي

تاثیر عملیات حرارتی ماركوئنچ وآستمپر بر ریزساختار و خواص مكانیكی فولادهای ابزارتندبر

نام عام مواد

[پایان نامه]

نام نخستين پديدآور

احمد فیروزی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

صنعتی سهند

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۲

نام خاص و کميت اثر

۱۲۵ص.

ساير جزييات

مصور، جدول، نمودار

مواد همراه اثر

CD

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی مواد و متالورژی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۲/۰۵/۰۱

متن يادداشت

نتایج نشان داد که در نمونههای برگشت داده شده برای هر دو حالت آستمپر و مارکوئنچ، با افزایش دمای آستنیته از 1150 به C° 1170 با وجود افزایش جزئی اندازه دانه‌های آستنیت اولیه، با افزایش چگالی نابجایی‌ها و توزیع کاربیدهای حل‌نشده چقرمگی شکست افزایش یافته و با افزایش بیشتر دما تا C° 1185 و درشت‌ترشدن آستنیت اولیه چقرمگی شکست کاهش می‌یابد به‌علاوه با افزایش دمای آستنیته از 1150 به C° 1185، استحکام خمشی حقیقی و جذب انرژی ضربه نمونه‌ها به ترتیب از MPa 1600~ و J10±60 به MPa 1000~ و J5 ± 10 کاهش یافته که به دلیل افزایش اندازه دانه آستنیت اولیه و کاهش کسر حجمی کاربیدهای حل‌نشده می‌باشد. نتایج نشان داد که بهبود قابل توجه‌ای به میزان ۵۰-۱۰۰% در چقرمگی شکست نمونه‌های کشش شیاردار آستمپر شده نسبت به نمونه‌های مارکوئنچ شده با حفظ سختی HRC1 ±65 به دست آمده و در بیشترین مقدار به MPa.m1/2 25~ رسیده که نشانگر مقاومت بهتر در برابر انتشار ترک است. تجزیه و تحلیل میکروساختار نقاط قوت قابل توجه‌ای بین نمونه‌های آستمپر شده و مارکوئنچ شده نشان داد. نمونه آستمپر شده شامل تیغه‌های بینیتی، بلوک‌های آستنیتی و صفحات مارتنزیتی بود، در حالی که نمونه مارکوئنچ شده از جزایر آستنیت/مارتنزیت و صفحات مارتنزیتی برخوردار بود. با این حال، اندازه دانه‌های آستنیت اولیه (PAGs) و مقدار کمی تیغه‎های فریتی توضیح کاملی از بهبود مشاهده شده در مقاومت شکست نمونه آستمپر شده ارائه نمی‌کنند. تجزیه و تحلیل بیشتر نشان داد که افزایش طول کلی مرزهای بزرگ‌زاویه همراه با افزایش مقدار متوسط انحراف جهت‌گیری کرنل در نمونه آستمپر شده به عنوان مانعی مؤثر در برابر انتشار ترک عمل کرده و به تقویت استحکام و مقاومت شکست کمک کرده است. اثر کاربیدها نیز در نمونه آستمپر شده به دلیل حجم بیشتر کاربیدهای نانوسایز نسبت به نمونه مارکوئنچ شده بیشتر بود که در بهبود چقرمگی شکست نقش موثری داشته اند.

متن يادداشت

High-speed steels (HSS) are extensively utilized in the manufacturing of cutting tools due to their exceptional properties, including high hardness, wear resistance, and the ability to maintain hardness even at elevated temperatures. However, their low fracture toughness due to the brittle martensitic microstructure increases the cost of manufacturing engineering components. In recent years, research on replacing brittle martensite with bainite, which offers better toughness, has primarily focused on low and medium alloy steels. However, there has been limited emphasis on high alloy steels such as tool steels. Therefore, this study aims to investigate the potential improvement in the fracture behavior of a new generation of tool steel, specifically the powder metallurgical steel ASP2030, by replacing its martensitic matrix microstructure with a bainitic microstructure. In the current study, the steel samples underwent two heat treatment processes: marquenching and austempering. Mechanical properties and resulting microstructures were evaluated after the heat treatment. The heat treatment involved preheating followed by austenitization in a temperature range of 1150-1185 °C, and then either cooling in air for the marquenching process or austempering at 235 °C. Finally, all specimens underwent tempering at 560 °C for 2 hours in three stages. Fracture toughness, impact energy, and flexural strength were measured using circumferential notched tensile, unnotched Charpy, unnotched, and notched bending specimens, respectively. Microstructural characteristics of the samples were determined using optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and backscatter electron microscopy. Finite element analysis was employed to observe the distribution of true stresses and calculate the critical fracture stress in the flexural specimens.The results revealed that increasing the austenitizing temperature from 1150 to 1170 °C in both austempering and marquenching processes led to an improvement in fracture toughness, despite a partial increase in the size of the prior austenite grains. This improvement was indicated by the increased density of dislocations and the distribution of undissolved carbides. However, with a further increase in austenitizing temperature to 1185°C, flexural strength and the absorbed impact energy of the samples decreased from ~1600 MPa and 60 ± 10 J to ~1000 MPa and 10 ± 5 J, respectively, due to the increase in the prior austenite grain size and a decrease in the volume fraction of undissolved carbides.The results also showed a significant improvement of 50-100% in the fracture toughness of notch tensile samples that were tempered compared to the marquenched samples, while maintaining a hardness of 65±1 HRC and reaching a maximum value of~ 25 MPa•m1/2, indicating enhanced crack propagation resistance. Microstructural analysis revealed notable differences between the austempered and marquenched samples. The austempered sample consisted of bainitic laths, retained austenite blocks, and martensite plates, while the marquenched sample had austenite/martensite islands and martensite plates. However, the observed minor variations in the density of geometrically necessary dislocations (GNDs), the size of prior austenite grains (PAGs), and the amount of low dislocation ferrite laths between the austempered and marquenched specimens did not fully explain the observed improvement in fracture toughness in the austempered sample. Further analysis revealed that the increased overall length of high-angle grain boundaries, along with the increase in the average value of the kernel orientation deviation in the austempered sample, acted as effective barriers against crack propagation, contributing to the improved strength and fracture toughness. The strengthening effect of carbides was also more pronounced in the austempered sample due to the presence of larger volumes of nano-sized carbides compared to the marquenched sample

عنوان گونه گون

The effect of marquenching and austermpering heat treatment on the microstructure and mechanical properties of high speed steels

موضوع مستند نشده

فولاد ابزارتندبر متالورژی پودر ASP2030

موضوع مستند نشده

آستمپر

موضوع مستند نشده

چقرمگی

موضوع مستند نشده

روش اجزاء محدود

اصطلاح موضوعی

فولاد ابزارتندبر متالورژی پودر ASP2030، آستمپر، چقرمگی، استحکام خمشي، شیار، پس‌پراکندگی الکترون‌هاي برگشتي، روش اجزاء محدود

اصطلاح موضوعی

High-speed steel ASP 2030, Austempering, Toughness, Flexural strength,Notch Electron backscatter diffraction, Finite element method

مستند نام اشخاص تاييد نشده

فیروزی، احمد

عنصر شناسه اي

یزدانی

عنصر شناسه اي

توانگر

ساير عناصر نام

، ساسان

ساير عناصر نام

، رضا

کد نقش

استاد راهنما

کد نقش

استاد راهنما

عنصر شناسه اي

صنعتی سهند

کشور

ایران

سازمان

دانشگاه صنعتی سهند

تاريخ عمليات

20231001

شماره بازیابی

مواد، ۷۰۷۴۶، ۱۴۰۲

فرمت انتشار

p

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y