تأثیر عملیات حرارتی و سختکاری سطحی بر روی خواص مکانیکی و مقاومت به سایش تیغه خاک ورز دوار تیغه عمودی

هرس دوار تیغه عمودی (سیکلوتیلر) از جمله ماشینهای خاک ورز دوار می باشد، که در سال های اخیر مورد توجه قرارگرفته است. تیغه های هرس دوار تیغه عمودی با کار کردن در عمق 280-250 میلی متر، زهکشی و تنفس خاک را بهبود می بخشند. تیغه های دوار در حین کار در مزرعه، در معرض سایش و شکست قرار دارند، بنابراین باید هر دو خصوصیت مقاومت سایشی (سختی) و مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) که اثر معکوسی روی هم دارند را، داشته باشند. در ایران تیغه های هرس دوار محور عمودی به صورت وارداتی از کارخانه هایی مانند کوهن فرانسه یا ماسکیو-گاسپاردو ایتالیا وارد کشور می شود و تاکنون یا اقدامی برای تولید آن ها صورت نگرفته است و یا آن اقدامات موفقیت آمیز نبوده اند و یا هزینه تولید آن ها مقرون به صرفه نبوده است. برای تولید چنین تیغه هایی لازم است که کیفیت و دوام آن ها مورد قبول کشاورزان باشد. کیفیت و دوام تیغه بستگی به انتخاب جنس مناسب و انتخاب عملیات حرارتی مطلوب دارد. با توجه به آنالیز جنس تیغه وارداتی ماسکیو-گاسپاردو ایتالیا به روش کوآنتومتری و نیز با توجه به فولادهای آلیاژی تولید داخل و همچنین قیمت مناسب، فولاد 16mncr5 با شماره استاندارد 1/7131din از خانواده فولادهای سمانتاسیون، به عنوان فولاد پایه، جهت انجام عملیات حرارتی مختلف انتخاب شد. بدین منظور پنج عملیات حرارتی شامل کربوراسیون گازی، کربوراسیون-آستمپرینگ، کوئنچ و بازپخت در دمای 150 سانتی گراد، کوئنچ و بازپخت در دمای 300 درجه سانتی گراد و آستمپرینگ، بر روی فولاد 16mncr5 اعمال شد. سپس با ساخت یک دستگاه سایش خراشان (مطابق استاندارد astm-g105-89) مقاومت سایشی فولاد تیمار شده در مجاورت شن مرطوب، اکسید سیلیسیم (کوارتز) و چرخ لاستیکی بررسی گردید. همچنین خصوصیات مقاومت به ضربه و سختی فولاد نیز به ترتیب با استفاده از دستگاه آزمایش ضربه به روش چارپی و دستگاه سختی سنج به روش ویکرز اندازه گیری شد. همچنین به منظور بررسی ریز ساختار فولاد، از میکروسکوپ نوری استفاده گردید. آنالیز واریانس نشان داد که سه تیمار عملیات حرارتی کربوراسیون گازی، آستمپرینگ و کربوراسیون-آستمپرینگ به ترتیب با ریز ساختارهای مارتنزیت، بینیت پایینی و بینیت بالایی، دارای بیشترین مقادیر سختی، انرژی شکست و مقاومت سایشی بود. افزایش دمای بازپخت از 150 به 300 درجه سانتی گراد سبب کاهش انرژی شکست شد که آن را می توان ناشی از پدیده تردی بازپخت دانست. همچنین بررسی رابطه سختی و انرژی شکست نشان داد که بین این دو کمیت، رابطه خطی با شیب منفی و با ضریب تعیین 0/815 برقرار است. همچنین بررسی رابطه سختی چرخ لاستیکی (در دستگاه سایش) و جرم سایش نشان داد که در تمامی فولادهای تحت تیمارهای عملیات حرارتی، با افزایش سختی لاستیک، میزان جرم سایش نیز افزایش یافت که دلیل آن کاهش خاصیت ارتجاعی لاستیک و در نتیجه نفوذ کمتر ذرات ساینده در داخل لاستیک بود. با توجه به مقادیر ضریب تغییرات جداول تجزیه واریانس، تأثیر نوع عملیات حرارتی بر انرژی شکست، بیشتر از سختی و مقاومت به سایش نمونه ها بود. ریز ساختار بینیت بالایی که در شناسه کربوراسیون گازی- آستمپرینگ فولاد 16mncr5 به وجود آمد، بهترین ریز ساختار برای دست یافتن به ترکیب مناسب از خواص سختی، انرژی شکست و مقاومت سایشی شناخته شد که بیشترین نزدیکی را به خصوصیات تیغه وارداتی ماسکیو-گاسپاردو کشور ایتالیا داشت.