Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما) محمدعلی گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Aghababaei Samani
علیرضا آقابابائی سامانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

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
در این تحقیق بهبود کارایی فولاد ابزار گرم‌کار H11 از طریق بهینه‌سازی پارامتر‌های عملیات حرارتی بررسی شد. بهینه‌سازی پارامترهای عملیات حرارتی از طریق روش طراحی آزمایش تعیین سطح پاسخ(RSM )انجام شد. به منظور طراحی آزمایش‌های عملیات حرارتی، پس از بررسی‌های اولیه، سه پارامتر دمای آستنیته کردن، زمان آستنیته کردن و دمای تمپر، از بین موثرترین پارامترها بر تغییرات چقرمگی، سختی و خستگی حرارتی انتخاب شدند. همچنین تمپر دومرحله‌ای با مدت زمان بهینه 2 ساعت انتخاب گردید. سطوح پایین و بالای انتخاب شده برای دمای آستنیته کردن 995 و 1025 درجه‌ی سانتیگراد، برای زمان آستنیته کردن 60 و 100 دقیقه و برای دمای تمپر 600 و 670 درجه‌ی سانتیگراد بودند. پاسخ‌های انتخاب شده شامل انرژی ضربه(معیاری از چقرمگی)، سختی و دانسیته ترک بودند و هدف رسیدن به بیشترین انرژی ضربه، سختی بهینه (با توجه به محدودیت‌های ماشین‌کاری، 320 ویکرز در نظر گرفته شد) و کمترین دانسیته‌ ترک بود. سختی‌سنجی، آزمون ضربه و آزمون خستگی حرارتی به منظور بررسی سیکل‌های عملیات حرارتی انجام شد. ارزیابی سیکل‌های عملیات حرارتی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز طیف‌سنج اشعه ایکس، آزمون‌های پراش پرتو ایکس، ریزسختی سنجی، اندازه‌گیری دانسیته ترک با نرم‌افزار آنالیز تصویر انجام شد. نتایج بررسی علل ایجاد ترک‌خوردگی حرارتی در فولاد H11 نشان داد که اعمال تنش های متناوب حرارتی و مکانیکی به قطعه منجربه خستگی حرارتی در سطح آن ها می شود. در نتیجه به علت تمرکز تنش در نواحی پرانرژی به خصوص مرزدانه ها رشد ترک‌های خستگی از این نواحی آغاز شده و در امتداد مرزدانه های آستنیت اولیه اشاعه می یابد. پس از بررسی‌های آماری، دمای آستنیته‌ی 995 درجه‌ی سانتیگراد، زمان آستنیته‌‌ی 100 دقیقه و دمای تمپر 646 درجه‌ی سانتیگراد به عنوان شرایط بهینه شناسایی شدند. با انجام سیکل بهینه، میانگین سختی 320 ویکرز، میانگین انرژی ضربه 54 ژول و میانگین دانسیته ترک 8/6 به دست آمد. ب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی