توصيفگر ها :
بينيت بالايي و پاييني , چقرمگي شكست , مارتنزيت , مارتنزيت تمپرشده
چكيده فارسي :
فولاد فنر از جمله فولادهاي پر كاربرد در صنايع خودروسازي، ماشين آلات صنعتي، ساچمه‌هاي فولادي و مواد خردايش در صنايع معدني مي‌باشد، كه خواصي مكانيكي نظير استحكام بالا، سختي‌پذيري بالا، استفاده از اين گروه فولاد را افزايش داده است. همواره سعي شده است با سيكل‌هاي مختلف عمليات حرارتي بيشترين استحكام و سختي در كنار بيشترين چقرمگي در اين فولادها ايجاد شود. در اين پژوهش با انتخاب پنج نوع ريزساختار شامل پرليت، مارتنزيت، مارتنزيت تمپر شده، مارتنزيت _ بينيت پاييني و بالايي بر روي فولاد 2 Cr70 سعي شد رفتار مكانيكي و ريزساختار اين نوع فولاد فنر مورد بررسي قرار گيرد.ريز ساختار فولاد با استفاده از ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي انجام شد و براي بررسي خواص مكانيكي از آزمون‌هاي كشش، سختي سنجي، ضربه استفاده شد و همچنين بررسي مقاومت به رشد ترك نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده با استفاده از آزمون KIC انجام شد. نتايج ريزساختاري نشان داد كه در نمونه اوليه با ريزساختار پرليت مقداري كاربيد در مرزدانه تشكيل شده است كه در طي عمليات حرارتي كوئنچ، اين فاز حذف شد ولي در سيكل عمليات حرارتي با ريزساختار مارتنزيت- بينيت بالايي اين فاز، مشاهده شد، كه نشان داد در طي آهسته سرد كردن اين فولاد امكان تشكيل كاربيد در مرزدانه وجود دارد. نتايج آزمون كشش نشان داد كه ريزساختار بينيت پاييني باعث افزايش استحكام و مقاومت به رشد ترك فولاد نسبت به نمونه اوليه (S) شده است و مقدار استحكام نهايي به MPa 1313 افزايش پيدا كرده است. بررسي سطوح شكست نشان داد كه در نمونه‌‌ها با ساختار مارتنزيت و مارتنزيت تمپر شده نوع شكست ترد مي‌باشد و همچنين ترك‌هايي در سطح شكست آن مشاهده شد. شكست درنمونه‌هاي بينيتي در صفحات كليواژ رخ داده است. مشاهده شد كه ريزساختار بينيت پاييني در كنار فاز مارتنزيت نسبت به ساختار با بينيت بالايي از چقرمگي و استحكام بيشتري برخوردار مي‌باشد و مقدار آن از MPa(m1/2) 90 به MPa(m1/2)100 افزايش پيدا كرده است. انرژي ضربه در نمونه با ريزساختار مارتنزيت داراي J/m3 3 و در ريزساختار بينيت پايين به همراه فاز مارتنزيت به J/m3 11 افزايش پيدا كرده است. نتايج بطور كلي نشان داد كه با عمليات حرارتي و تشكيل ريزساختا بينيت در كنار فاز مارتنزيت خواص مكانيكي فولاد از جمله استحكام و چقرمگي قابل افزايش مي‌باشد و ريزساختار بينيت نيز مي‌تواند مقاومت به رشد ترك بالاتري نسبت به ديگر ريزساختارها داشته باشد.
چكيده انگليسي :
Spring steel is one of the most widely used steels in the automotive industry, industrial machinery, steel pellets and grinding materials in the mining industry, which has increased the use of this steel group due to its mechanical properties such as high strength and high hardness. It has always been tried to create the highest strength and hardness along with the highest toughness in these steels with different heat treatment cycles. In this research, by selecting five types of microstructure including pearlite, martensite, tempered martensite, lower and upper martensite-bainite on 70 Cr2 steel, the mechanical behavior and microstructure of this type of spring steel was investigated. The microstructure of the steel using a microscope Optical and electronic scanning were performed and tensile, hardness, and impact tests were used to check the mechanical properties, and the crack growth resistance of the heat-treated samples was checked using the KIC test. Microstructural results showed that in the prototype sample with pearlite microstructure, some carbide was formed in the grain boundaries, which was removed during quench heat treatment, but in the heat treatment cycle with martensite-bainite microstructure, this phase was observed, which showed that in During the slow cooling of this steel, it is possible to form carbide in the grain boundaries. The tensile test results showed that the microstructure of the lower bainite increased the strength and crack growth resistance of the steel compared to the original sample (S) and the final strength value increased to 1313 MPa. Examination of the fracture surfaces showed that in the samples with martensite structure and tempered martensite, the type of fracture is brittle, and cracks were also observed on its fracture surface. The failure of the binite samples occurred in the cleavage planes. It was observed that the microstructure of lower bainite next to the martensite phase has more toughness and strength than the structure with upper bainite and its value has increased from 90 MPa(m1/2) to 100 MPa(m1/2). The impact energy in the sample with martensite microstructure has 3 J/m3 and in the lower bainite microstructure with martensite phase, it has increased to 11 J/m3. The results generally showed that with heat treatment and the formation of bainite microstructure along with the martensite phase, the mechanical properties of steel, including strength and toughness, can be increased and the bainite microstructure can also have higher crack growth resistance than other microstructures.
