بررسی پارامترهای سایش آستنیت باقی مانده در یک نوع چدن سفید کم آلیاژ سخت شونده از حالت ریخته گری

چکیده با پیشرفت صنعت در زمینه تولید آلیاژهای مهندسی، نیاز به آلیاژهای مقاوم به سایش چدنی در تجهیزات مقاوم به سایش روز به روز بیشتر می گردد. هر دسته از چدن های مقاوم به سایش، دارای خواص مکانیکی مشخصی با گستره ای از مقادیر مختلف عناصر آلیاژی هستند. با افزایش روز به روز قیمت جهانی عناصر آلیاژی در سال های اخیر و هزینه های مضاعف عملیات حرارتی ضروری برای انواع آلیاژهای مقاوم به سایش، تولید بسیاری از چدن ها و فولادهای مقاوم به سایش متداول را غیر اقتصادی نموده است. در این پژوهش به بررسی ریز ساختاری و خواص سایشی یک نوع چدن سفید کم آلیاژ در مقایسه با چدن سفید معمولی پرداخته شده است. حضور همزمان مقادیر معینی از عناصر آلیاژی در این نوع چدن سفید کم آلیاژ موجب تشکیل مخلوطی از فازهای مختلف نظیر کاربیدهای یوتکتیکی و ثانویه، مارتنزیت سوزنی و بشقابی در کنار آستنیت باقی مانده می گردند. عدم کارایی نایتال به عنوان یک محلول اچ متداول، شناسایی ریز ساختارهای چند فازی را با مشکلات زیادی روبه رو می کند. در بررسی های متالوگرافی، تکنیک های جدید اچ تک مرحله ای و دو مرحله ای رنگی شیمیایی متفاوتی به منظور رنگی سازی فازهای مختلف بررسی گردیده اند. به همین منظور آستنیت باقی محلول های اچ مختلفی به رنگ قهوه ای ظاهر گردید. مارتنزیت بشقابی و سوزنی نیز با به کار گیری تکنیک-های اچ تک مرحله ای آمونیوم پرسولفات %5 به رنگ قهوه ای روشن و با استفاده از محلول کالینگ شماره 1 و تکنیک های اچ دو مرحله ای بر پایه گلیسرجیا و ماربل به رنگ قهوه ای تیره، و با استفاده از محلول آمونیوم پرسولفات 10% به رنگ آبی آشکار گردید. همچنین ذرات کاربید ثانویه با تکنیک اچ تک مرحله ای کالینگ شماره 1 و تکنیک های اچ دو مرحله ای بر پایه گلیسرجیا و ماربل به رنگ سفید و به صورت ذرات ریز پراکنده در آستنیت باقی مانده ظاهر گردیده است. مشاهدات متالوگرافی فوق توسط آنالیز xrd و بررسی های میکروسکوپ الکترونی sem تایید گردیده اند. ? آزمون سایش برای مقایسه رفتار سایشی چدن سفید پرلیتی و چدن سفید کم آلیاژ با استفاده از آزمون پین روی دیسک در بار گذاری های 80، 100، 120 و n140 مورد بررسی قرار گرفت. در این تست از دیسک های ساینده با جنس فولاد 100cr6 و سختیhrc 62 استفاده گردید. خصوصیات میکرو ساختاری، ضریب اصطکاک، کاهش وزن و میکرو سختی سنجی فاز ها در هر دو آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. برای کمترین بارگذاری (n80) کاهش وزن در چدن سفید معمولی mg92/7 و برای چدن سفید کم آلیاژ mg73/2 می باشد و در بیشترین بار (n140) کاهش وزن برای چدن سفید معمولی mg65/12 و برای چدن سفید کم آلیاژ به شدت به مقدارmg 26/8 کاهش یافته است. در بارگذاری های کمتر در نمونه چدن سفید کم آلیاژ ترک و شکست هایی در کاربیدهای m3c دیده شد. بررسی ها نشان می دهد که مقاومت به سایش نمونه ها متاثر از میکرو ساختار آن ها می باشد به طوری که در چدن سفید کم آلیاژ طی تنش های مکانیکی آستنیت باقی مانده به مارتنزیت تبدیل می گردد. که این موضوع خود باعث افزایش مقاومت به سایش این نوع چدن گردیده است که از خصوصیات این چدن مغزی نرم با زمینه آستنیت باقی مانده و سطحی سخت با ساختار زمینه مارتنزیت و کاربیدهای m3c می باشد. در خصوص زمینه آستنیتی به نظر می رسید که نرخ سایشی به سختی پوشش سطحی بستگی دارد نه به سختی ماده ای که تغییر شکل نیافته است. تغییر استحاله آستنیت باقی مانده به مارتنزیت و تشکیل مقادیر قابل توجهی مارتنزیت در سطوح نمونه های سایشی توسط تصاویر الکترونی sem نشان داده شده است.