بررسی اثر متغیرهای سخت کردن القایی بر خواص مکانیکی و ریز ساختار فولاد میان کربن ‏‎‎‏45. 1 ‏‎aisi‎‏ و شبیه سازی آن

امروزه با پیشرفت روزافزون فن آوری، نیاز به قطعاتی که مقاومت به سایش زیاد در سطح و چقرمگی عالی در مغز داشته باشند، کاملا محسوس می باشد. میل لنگ ها، چرخدنده ها، محورها، بازوها و... نمونه هایی از قطعات مهندسی صنایع امروز که چنین نیازی در آنها احساس می شود، می باشند. یکی از روشهای دستیابی به هدف مذکور روش سخت کاری القایی سطحی می باشد. از آنجا که در کشورمان هیچ تحقیق علمی همراه با شبیه سازی عددی در این زمینه صورت نگرفته است، لذا در تحقیق حاضر به بررسی اثر متغیرهای سخت کاری القایی یک فولاد میان کربن و سپس شبیه سازی عددی نتایج آن با استفاده از روش اختلاف محدود پرداخته شده است. بدین منظور اثر پارامترهایی چون توان جریان ورودی، سرعت حرکت نسبی قطعه در میدان مغناطیسی (روبش)، ارتفاع سیم پیچ (دانسیته توان) و ریز ساختار اولیه فولادمیان کربن بر روی ساختار نهایی 1.45 ‏‎aisi‎‏ و سختی نقاط با فاصله مختلف از سطح آن مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه های فولادی پس از عملیات حرارتی سطحی، برش زده شده و از مقاطع آنها توسط میکروسکوپ نوری و ‏‎sem‎‏ تصاویر متالوگرافی تهیه شد. همچنین آزمایش سختی سنجی میکرو ویکرز و راکول در مقاطع نمونه ها انجام گردید. به منظور شبیه سازی عددی نتایج سختی حاصل (در نمونه های سخت شده با شرایط مختلف و در نقاطی با فاصله معین از سطح نمونه) از طریق حل معادلات نفوذ شدت میدان مغناطیسی و حرارتی در قطعه و با در نظر گرفتن شرایط مرزی و اولیه مناسب، یک برنامه کامپیوتری توسعه داده شد. نتایج حاصل نشان دادند که با افزایش توان و کاهش سرعت روبش سختی سطحی و عمق نفوذ سختی در نمونه ها افزایش می یابد و برخلاف تئوری های کلاسیک عملیات حرارتی، ریزساختار حاصل ریزتر و ظریفتر می گردد که این مطلب با مدل تشکیل آستنیت در سرعت های گرمایش بالا از طریق مکانیسم برشی مطابقت دارد. در ریز ساختارهای کوئنچ و تمپر شده، نرماله شده، آنیل شده تا آنیل کروی شده به ترتیب عمق نفوذ سختی و سختی سطحی کاهش می یابد. نتایج حاصل از شبیه سازی مطابقت خوبی با نتایج تجربی نشان دادند.