Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Ali Shafyei
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما) علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sima Torkian valashani
سيما ترکيان ولاشاني

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 اين پژوهش تأثير زمان عمليات زير صفر بر رفتار سايشي فولاد 7147/1 (5120) موردمطالعه قرار گرفته است. جهت انجام عمليات کربوره کردن، نمونه ها درون جعبه هايي از فولاد نسوز با ترکيبي از پودر زغال، باريم کربنات و سديم هيدروکسيد به نسبت 1:1:50 قرار گرفت و به مدت 6 ساعت، در دماي C? 920 کربوره شد؛ سپس در داخل اين جعبه در هوا تا دماي محيط خنک شدند. عمليات آستنيته کردن در دمايC? 930 به مدت 1 ساعت بر روي نمونه‌ها اعمال و در روغن کوئنچ شد. به‌منظور بررسي تأثير زمان فرايند زير صفر عميق، نمونه‌ها به مدت‌زمان 1، 24، 30 و 48 ساعت در نيتروژن مايع در دمايC? 196- نگهداري شدند و سپس در دماي محيط در اتاق نگهداري شد. به‌منظور بهبود خواص فولاد و آزاد سازي تنش هاي داخلي ناشي از کوئنچ، نمونه ها به مدت 2 ساعت در دماي C ? 200 در کوره‌ نگهداري شدند. نمونه ها پس از آماده سازي سطحي، تحت آزمون هاي مختلف قرار گرفتند. براي تعيين فازها از روش پراش پرتو ايکس استفاده شد؛ بدين منظور نمونه‌ها در ابعاد مناسب تهيه و با استفاده از نرم‌افزار Xpert فازهاي موجود با استفاده از عناصر اوليه تعيين شد. آزمون سايش به روش گلوله روي ديسک با استفاده از گلوله اي از جنس کاربيد تنگستن بر نمونه‌هاي ديسکي با دو بار 80 و 110 نيوتون به مسافت 1000 متر در رطوبت هواي 5±30% و درجه حرارت C? 5±25 انجام شد. سختي نمونه‌ها به‌صورت ماکرو در مقياس راکول سي اندازه‌گيري شد. اندازه‌گيري سختي نمونه‌ها قبل و بعد از بازگشت، با بار اعمالي 30 کيلوگرم انجام گرديد. همچنين ريز سختي نمونه‌ها با استفاده از دستگاه ريز سختي سنجي و با نيروي g100 انجام گرديد؛ سطوح سايش ابتدا توسط استون تميز شده و با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي و ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) موردمطالعه قرار گرفت. محصولات سايش نيز توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي و طيف سنجي تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDS) مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات پراش پرتو ايکس حاکي از کاهش در مقدار آستنيت باقيمانده در اثر اعمال عمليات زير صفر بوده بگونه اي که در زمان هاي بيش ازيک ساعت، پيک آستنيت باقيمانده مشاهده نشده است. بررسي‌هاي ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي توزيع بهتر کاربيدها، ريز شدن و افزايش کسر حجمي کاربيدها را در عمليات زيرصفرعميق نشان داد. بدين ترتيب عمليات زير صفر عميق منجر به افزايش در سختي در حد 4 تا 33% و تا 24 ساعت ، افزايش مقاومت سايشي تا %39/191 مي گردد. با افزايش بيش تر زمان عمليات زير صفر، مقاومت سايشي نمونه ها کاهش يافته است؛ به گونه اي که در نمونه ي 48 ساعت عمليات زير صفر شده مقاومت سايشي کاهش يافته است. علت افزايش سختي نمونه ها کاهش ميزان آستنيت باقيمانده در اثر عمليات زير صفر عميق و دليل کاهش مقاومت سايشي نمونه ها پس از 24 ساعت، رشد کاربيد ها و توزيع غيريکنواخت آن در ساختار و در نتيجه ضعيف شدن زمينه بوده است؛ بنابراين مدت زمان 24 ساعت عمليات زير صفر عميق بر فولاد 7147/1 زماني بهينه است. کلمات کليدي: عمليات زير صفر عميق، آستنيت باقيمانده، کاربيد، مقاومت سايشي، سختي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی