Skip to main content
Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد راهنما)
Alireza Aghababaei Samani
عليرضا آقابابائي ساماني


دانشکده مهندسی مواد
Master of Science (MSc)


Influence of heat treatment parameters on the microstructure and mechanical properties of H11 tool steel
The aim of this research is improving the performance of H11 hot-work tool steel by optimizing the heat treatment parameters. response surface method(RSM) experimental design technique was performed to optimize the heat treatment parameters. After the initial investigations, three parameters including austenizing time and tempreture and tempering temperature were selected from most effective parameters on toughness, hardness and thermal fatigue in order to design the heat treatment experiments. A two step tempering with optimum time duration of 2 hours was applied. The lowest and highest levels for austenizing temperatures were 995°C and 1025°C, for austenizing time, were 60 and 100, and for tempering temperature, were 600°C and 670°C. Responses including impact energy (as a measure of toughness), hardness, and crack density were selected. The purpose was to achieve the highest impact energy, the optimum hardness (320 Vickers), and the lowest crack density. Hardness measurement, impact test and thermal fatigue test were used. Heat treatment cycles were evaluated by scanning electron microscopy, EDS analysis, X-ray diffraction analysis, micro-hardness and crack density measurement by image processing software. The frequent thermal and mechanical stresses induced on the surface of the substrates caused as a consequent of the stress concentration in high energy areas such as grain boundaries, fatigue-crack growth originated from these areas and propagated along the grain boundaries of initial austenite. After statistical investigations, the austenizing temperature of 995°C, the austinizing time of 100 minutes, and tempering temperature of 646°C were identified as optimal conditions. The average hardness of 320 Vickers, average impact energy of 54 J, and average crack density of 6.8 were obtained after applying the optimum heat treatment cycle. Microstructural investigations showed that the finer austenite grain size resulted in greater toughness and more heat checking resistance. Keywords : H11 tool steel, heat treatment, design of experiment, heat checking
چکيده در اين تحقيق بهبود کارايي فولاد ابزار گرم‌کار H11 از طريق بهينه‌سازي پارامتر‌هاي عمليات حرارتي بررسي شد. بهينه‌سازي پارامترهاي عمليات حرارتي از طريق روش طراحي آزمايش تعيين سطح پاسخ(RSM )انجام شد. به منظور طراحي آزمايش‌هاي عمليات حرارتي، پس از بررسي‌هاي اوليه، سه پارامتر دماي آستنيته کردن، زمان آستنيته کردن و دماي تمپر، از بين موثرترين پارامترها بر تغييرات چقرمگي، سختي و خستگي حرارتي انتخاب شدند. همچنين تمپر دومرحله‌اي با مدت زمان بهينه 2 ساعت انتخاب گرديد. سطوح پايين و بالاي انتخاب شده براي دماي آستنيته کردن 995 و 1025 درجه‌ي سانتيگراد، براي زمان آستنيته کردن 60 و 100 دقيقه و براي دماي تمپر 600 و 670 درجه‌ي سانتيگراد بودند. پاسخ‌هاي انتخاب شده شامل انرژي ضربه(معياري از چقرمگي)، سختي و دانسيته ترک بودند و هدف رسيدن به بيشترين انرژي ضربه، سختي بهينه (با توجه به محدوديت‌هاي ماشين‌کاري، 320 ويکرز در نظر گرفته شد) و کمترين دانسيته‌ ترک بود. سختي‌سنجي، آزمون ضربه و آزمون خستگي حرارتي به منظور بررسي سيکل‌هاي عمليات حرارتي انجام شد. ارزيابي سيکل‌هاي عمليات حرارتي با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي، آناليز طيف‌سنج اشعه ايکس، آزمون‌هاي پراش پرتو ايکس، ريزسختي سنجي، اندازه‌گيري دانسيته ترک با نرم‌افزار آناليز تصوير انجام شد. نتايج بررسي علل ايجاد ترک‌خوردگي حرارتي در فولاد H11 نشان داد که اعمال تنش هاي متناوب حرارتي و مکانيکي به قطعه منجربه خستگي حرارتي در سطح آن ها مي شود. در نتيجه به علت تمرکز تنش در نواحي پرانرژي به خصوص مرزدانه ها رشد ترک‌هاي خستگي از اين نواحي آغاز شده و در امتداد مرزدانه هاي آستنيت اوليه اشاعه مي يابد. پس از بررسي‌هاي آماري، دماي آستنيته‌ي 995 درجه‌ي سانتيگراد، زمان آستنيته‌‌ي 100 دقيقه و دماي تمپر 646 درجه‌ي سانتيگراد به عنوان شرايط بهينه شناسايي شدند. با انجام سيکل بهينه، ميانگين سختي 320 ويکرز، ميانگين انرژي ضربه 54 ژول و ميانگين دانسيته ترک 8/6 به دست آمد. ب

تحت نظارت وف ایرانی