Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Ali Shafyei
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما) علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sima Torkian valashani
سیما ترکیان ولاشانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

The Effect of Deep Cryogenic Treatment on Microstructure and Tribological Behavior of 1.7147 Steel
In this research the effect of deep cryogenic treatment on tribological behavior of 1.7147 steel was investigated. At first, the samples were carburized for 6 hr at 920 ?C. Austenitizing were done at 930 ?C for 1 hour and the samples were quenched in oil. To finde the effect of deep cryogenic treatment time, the samples were submerged in liquid nitrogen for 1, 24, 30 and 48 hours and then heated to room temperature; then they tempered at 200 ?C for 2 hours. After surface preparation the wear test was carried out at force of 80 and 110 N. The hardness before and after of tempering were measured in 30 Kg force. The worn surfaces were cleaned by acetone and studied by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). Derbies also were studied by Energy Dispersive Spectrometry (EDS). For phase characterization the Xpert software was used. The XRD patterns show that the amount of retained austenite is reduced by deep cryogenic treatment and by more holding time, no picks were observed. The SEM and optical microscopy images show that the amount of carbides is increased and their distribution became homogenous. The percent of hardness increment is 4 – 33% by deep cryogenic treatment and up to 24 hours holding time in liquid nitrogen, wear resistance increases to 191.39%. By more holding time, the wear resistance decreases; the cause of hardness increment is retained austenite – martensite transformation. Also the cause of wear resistance decrement is carbides growth and nonhomogeneous distribution in matrix and weakening it. So 24 hours deep cryogenic treatment is the best time duration for 1.7147 steel. Keywords: Cryogenic Treatment, Retained austenite, Carbide, Wear resistance, Hardness
در این پژوهش تأثیر زمان عملیات زیر صفر بر رفتار سایشی فولاد 7147/1 (5120) موردمطالعه قرار گرفته است. جهت انجام عملیات کربوره کردن، نمونه ها درون جعبه هایی از فولاد نسوز با ترکیبی از پودر زغال، باریم کربنات و سدیم هیدروکسید به نسبت 1:1:50 قرار گرفت و به مدت 6 ساعت، در دمای C? 920 کربوره شد؛ سپس در داخل این جعبه در هوا تا دمای محیط خنک شدند. عملیات آستنیته کردن در دمایC? 930 به مدت 1 ساعت بر روی نمونه‌ها اعمال و در روغن کوئنچ شد. به‌منظور بررسی تأثیر زمان فرایند زیر صفر عمیق، نمونه‌ها به مدت‌زمان 1، 24، 30 و 48 ساعت در نیتروژن مایع در دمایC? 196- نگهداری شدند و سپس در دمای محیط در اتاق نگهداری شد. به‌منظور بهبود خواص فولاد و آزاد سازی تنش های داخلی ناشی از کوئنچ، نمونه ها به مدت 2 ساعت در دمای C ? 200 در کوره‌ نگهداری شدند. نمونه ها پس از آماده سازی سطحی، تحت آزمون های مختلف قرار گرفتند. برای تعیین فازها از روش پراش پرتو ایکس استفاده شد؛ بدین منظور نمونه‌ها در ابعاد مناسب تهیه و با استفاده از نرم‌افزار Xpert فازهای موجود با استفاده از عناصر اولیه تعیین شد. آزمون سایش به روش گلوله روی دیسک با استفاده از گلوله ای از جنس کاربید تنگستن بر نمونه‌های دیسکی با دو بار 80 و 110 نیوتون به مسافت 1000 متر در رطوبت هوای 5±30% و درجه حرارت C? 5±25 انجام شد. سختی نمونه‌ها به‌صورت ماکرو در مقیاس راکول سی اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری سختی نمونه‌ها قبل و بعد از بازگشت، با بار اعمالی 30 کیلوگرم انجام گردید. همچنین ریز سختی نمونه‌ها با استفاده از دستگاه ریز سختی سنجی و با نیروی g100 انجام گردید؛ سطوح سایش ابتدا توسط استون تمیز شده و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) موردمطالعه قرار گرفت. محصولات سایش نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات پراش پرتو ایکس حاکی از کاهش در مقدار آستنیت باقیمانده در اثر اعمال عملیات زیر صفر بوده بگونه ای که در زمان های بیش ازیک ساعت، پیک آستنیت باقیمانده مشاهده نشده است. بررسی‌های میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی توزیع بهتر کاربیدها، ریز شدن و افزایش کسر حجمی کاربیدها را در عملیات زیرصفرعمیق نشان داد. بدین ترتیب عملیات زیر صفر عمیق منجر به افزایش در سختی در حد 4 تا 33% و تا 24 ساعت ، افزایش مقاومت سایشی تا %39/191 می گردد. با افزایش بیش تر زمان عملیات زیر صفر، مقاومت سایشی نمونه ها کاهش یافته است؛ به گونه ای که در نمونه ی 48 ساعت عملیات زیر صفر شده مقاومت سایشی کاهش یافته است. علت افزایش سختی نمونه ها کاهش میزان آستنیت باقیمانده در اثر عملیات زیر صفر عمیق و دلیل کاهش مقاومت سایشی نمونه ها پس از 24 ساعت، رشد کاربید ها و توزیع غیریکنواخت آن در ساختار و در نتیجه ضعیف شدن زمینه بوده است؛ بنابراین مدت زمان 24 ساعت عملیات زیر صفر عمیق بر فولاد 7147/1 زمانی بهینه است. کلمات کلیدی: عملیات زیر صفر عمیق، آستنیت باقیمانده، کاربید، مقاومت سایشی، سختی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی