تاثیر عملیات سرد کردن زیر صفر بر ساختار میکروسکوپی و رفتار تریبولوژیکی فولاد 7147/1

در این پژوهش تأثیر زمان عملیات زیر صفر بر رفتار سایشی فولاد 7147/1 (5120) موردمطالعه قرار گرفته است. جهت انجام عملیات کربوره کردن، نمونه¬ها درون جعبه¬هایی از فولاد نسوز با ترکیبی از پودر زغال، باریم کربنات و سدیم هیدروکسید به نسبت 1:1:50 قرار گرفت و به مدت 6 ساعت، در دمای c? 920 کربوره شد؛ سپس در داخل این جعبه در هوا تا دمای محیط خنک شدند. عملیات آستنیته کردن در دمایc? 930 به مدت 1 ساعت بر روی نمونه ها اعمال و در روغن کوئنچ شد. به منظور بررسی تأثیر زمان فرایند زیر صفر عمیق، نمونه ها به مدت زمان 1، 24، 30 و 48 ساعت در نیتروژن مایع در دمایc? 196- نگهداری شدند و سپس در دمای محیط در اتاق نگهداری شد. به منظور بهبود خواص فولاد و آزاد¬سازی تنش¬های داخلی ناشی از کوئنچ، نمونه¬ها به مدت 2 ساعت در دمای c ? 200 در کوره نگهداری شدند. نمونه¬ها پس از آماده سازی سطحی، تحت آزمون¬های مختلف قرار گرفتند. برای تعیین فازها از روش پراش پرتو ایکس استفاده شد؛ بدین منظور نمونه ها در ابعاد مناسب تهیه و با استفاده از نرم افزار xpert فازهای موجود با استفاده از عناصر اولیه تعیین شد. آزمون سایش به روش گلوله روی دیسک با استفاده از گلوله¬ای از جنس کاربید تنگستن بر نمونه های دیسکی با دو بار 80 و 110 نیوتون به مسافت 1000 متر در رطوبت هوای 5±30% و درجه حرارت c? 5±25 انجام شد. سختی نمونه ها به صورت ماکرو در مقیاس راکول سی اندازه گیری شد. مطالعات پراش پرتو ایکس حاکی از کاهش در مقدار آستنیت باقیمانده در اثر اعمال عملیات زیر صفر بوده بگونه¬ای که در زمان های بیش ازیک ساعت، پیک آستنیت باقیمانده مشاهده نشده¬است. بررسی های میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی توزیع بهتر کاربیدها، ریز شدن و افزایش کسر حجمی کاربیدها را در عملیات زیرصفرعمیق نشان داد. بدین ترتیب عملیات زیر صفر عمیق منجر به افزایش در سختی در حد 4 تا 33% و تا 24 ساعت ، افزایش مقاومت سایشی تا %39/191 می¬گردد. با افزایش بیش¬تر زمان عملیات زیر صفر، مقاومت سایشی نمونه¬ها کاهش یافته است؛ به¬گونه¬ای که در نمونه¬ی 48 ساعت عملیات زیر صفر شده مقاومت سایشی کاهش یافته است. علت افزایش سختی نمونه¬ها کاهش میزان آستنیت باقیمانده در اثر عملیات زیر صفر عمیق و دلیل کاهش مقاومت سایشی نمونه¬ها پس از 24 ساعت، رشد کاربید¬ها و توزیع غیریکنواخت آن در ساختار و در نتیجه ضعیف شدن زمینه بوده است؛ بنابراین مدت زمان 24 ساعت عملیات زیر صفر عمیق بر فولاد 7147/1 زمانی بهینه است.