بررسی اثر کارسرد و عملیات حرارتی روی ساختار و خواص خستگی آلیاژ hastelloy x

هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر تغییر شکل سرد و عملیات حرارتی آنیل تبلورمجدد بر ریزساختار، سختی، خواص کششی و خستگی کم چرخه سوپرآلیاژ hastelloy x و تعیین شرایط بهینه آن می باشد. برای این منظور ابتدا شمش تهیه شده به روش vim، پس از تصفیه به روش esr، تحت عملیات همگن سازی و نورد گرم قرار گرفت. در ادامه نمونه هایی از تسمه نورد گرم شده تهیه شد و در محدوده ی دمایی c?1150 تا c?1200 به مدت یک ساعت تحت عملیات حرارتی آنیل انحلالی قرار گرفته و بلافاصله در آب سرد شدند. پس از بررسی های ریزساختاری و تعیین دما و زمان بهینه ی عملیات آنیل انحلالی، از تسمه ی نورد گرم و آنیل انحلالی شده، قطعاتی تهیه کرده و عملیات نورد سرد با کاهش ضخامت های مختلف روی آنها اعمال شده و تحت آنیل تبلورمجدد در دماها و زمان های مشخص قرار گرفتند. ریزساختار، سختی و خواص کششی نمونه ها در این شرایط بررسی شد و سپس سینتیک تبلورمجدد استاتیکی بر اساس مقادیر سختی محاسبه گردید. جهت بررسی رفتار خستگی ورق hastelloy x نیز نمونه هایی مطابق استاندارد astm-e606، از ورق تولید شده از طریق نورد سرد همراه با آنیل میانی، بریده شده و پس از آنیل، تحت آزمون خستگی کم چرخه به صورت چرخه های کشش-کشش متوالی، با سرعت حرکت فک دو میلی متر بر دقیقه قرار گرفتند. در این پژوهش ریزساختار بوسیله میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی بررسی گردید و با استفاده از نرم افزارهای آنالیزگر تصویر و استاندارد astm-e112 نیز اندازه دانه ها و رسوبات و کسر حجمی کاربیدها محاسبه شد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای آنیل انحلالی تا c?1200، میانگین اندازه دانه و اندازه کاربیدهای m6c در نمونه های آنیل انحلالی شده افزایش یافته است. همچنین آنیل در دمای c?1175 به مدت 1 ساعت و سرد کردن در آب، به دلیل ایجاد ساختار همگن با دانه های هم محور و خواص مکانیکی بهینه، بعنوان دما و زمان مناسب جهت آنیل انحلالی این آلیاژ انتخاب شد. برای نمونه های نورد سرد شده در کرنش های مختلف با افزایش دما به دلیل وقوع فرآیند تبلورمجدد، سختی کاهش یافت. برای نمونه های تحت آزمون خستگی در محدوده کرنش کل 0/6 درصد، با افزایش دمای انجام آزمون، تعداد سیکل های تا شکست کاهش یافته است که ناشی از اکسید شدن مرزدانه ها، و به دنبال آن تغییر در مکان جوانه زنی و مسیر گسترش ترک خستگی، از ترک درون دانه ای به مرزدانه ای می باشد. در محدوده کرنش های مختلف نیز نمودار کافین ـ مانسون برای دمای c?760 یک رفتار خطی از خود نشان داد اما در نمودار مربوط به دمای c?870 یک رفتار دو شیبی مشاهده شد و در محدوده کرنش های کمتر از 0/6 درصد، عمر خستگی نسبت به آنچه که پش بینی شده کاهش یافت. زیرا در این محدوده کرنش ها، به دلیل تغییر شکل کمتر و نرخ کارسختی پایین، زمان کافی برای اکسید شدن مرزدانه ها فراهم بوده و ترک های خستگی در مرزدانه های اکسید شده ی ترد جوانه زده اند. انتقال مکان شروع ترک خستگی از درون دانه به مرزدانه ها در محدوده کرنش های کمتر، باعث کاهش عمر خستگی و در نتیجه ایجاد ناپیوستگی در شیب نمودار کافین ـ مانسون در دمای c?870 شده است.