مطالعه تشکیل فاز گرافیت در یک فولاد هایپریوتکتویید حین فرآیند عملیات حرارتی

فرآیند گرافیت¬زایی در آلیاژهای آهنی به تجزیه فاز نیمه پایدار سمنتیت به فازهای پایدارتر گرافیت و فریت اطلاق می¬گردد. در فولادها این استحاله از حالت جامد و تحت تاثیر فرآیند نفوذ، در محدوده دمایی ºc 600 تا ºc 700 انجام می¬گیرد. تجزیه فاز سخت سمنتیت به فاز نرم گرافیت در کنار خاصیت خود روغن¬کاری این ماده، بهبود مقاومت سایشی و قابلیت ماشین¬کاری را در فولادهای گرافیت¬زایی شده بدنبال دارد. علاوه بر این فولادهای گرافیت¬زایی شده می¬توانند به عنوان جایگزینی برای فولادهای حاوی سرب و گوگرد که به لحاظ زیست محیطی مضر هستند، مطرح شوند. در فولاد¬های تجاری رایج به دلیل حضور عناصر آلیاژی کروم و منگنز، گرافیت¬¬زایی مستلزم سپری نمودن زمان طولانی است که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. لذا جهت کاهش زمان استحاله در این فولادها، از عناصر سیلیسیم و آلومینیم بهره گرفته می¬شود که در این تحقیق نحوه تاثیر برخی از این عناصر توسط نرم¬افزارهای ترمودینامیکی موجود مورد آنالیز کمی قرار گرفته است. از دیدگاه سینیتیکی نیز گرافیت¬زایی از ساختار های اولیه مارتنزیتی و کارسرد شده، باعث کاهش زمان این استحاله فازی می¬شود که نقش ساختار اولیه مارتنزیتی در فرآیند گرافیت¬زایی فولاد هایپریوتکتویید تجاری توسط آزمون¬های دیلاتومتری، تصاویر میکروسکوپ نوری بررسی شده است و به کمک نرم¬افزارهای آنالیز عددی، تبعیت سینیتیک استحاله گرافیت¬زایی از معادله johnson–mehl–avrami تایید و نمودار دما-زمان مربوطه ترسیم شده است. در ادامه تاثیر آلیاژسازی فولاد هایپریوتکتویید ریخته¬گری شده بر مورفولوژی، نحوه توزیع و ابعاد ذرات گرافیت در قیاس با فولادهای تجاری به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز edx بررسی شده است. همچنین برای اولین بار، با انجام فرآیند آستنیته کردن مجدد فولاد هایپریوتکتویید گرافیت¬زایی شده تحت شرایط آستنیته و سرد کردن کنترل شده ضمن حفظ ذرات گرافیت، زمینه فریتی فولاد گرافیت¬زایی شده به انواع دیگر تغییر داده شده است که تغییرات چشمگیر در سختی و ریزساختار این فولادها را در پی داشته است.