فولاد 2714

فولاد 2714-فولاد آلیاژی 1.2714 ، دارای کربن. متوسط با عناصر کرم، نیکل، مولیبدن، و وانادیوم، یک فولاد. بسیار پر کاربرد ابزاری می باشد، که برای استفاده از آن نیاز به عملیات کوئنچ و تمپر می باشد.

فولاد 2714-در این پژوهش سختی پذیری این فولاد، محیط های مختلف کوئنچ. و پارامترهای تمپر با هدف حذف ترک کوئنچی و دستیابی به ساختار و خواص مکانیکی مطلوب. و مطابق با استاندارد EN ISO 4957 جهت کاربرد ابزاری مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا نتایج سختی پذیری بدست آمده توسط تست. جمینی بررسی شده و سپس نمونه های AS-Quench در محیط های مختلف از نظر ریز ساختاری. و آزمون سختی توسط میکروسکوپ نوری و دستگاه سختی سنج و نمونه های کوئنچ. و تمپرینگ در دماهای مختلف از نظر خواص مکانیکی مورد بررسی قرار گرفتند.

نتایج ریز ساختاری و خواص مکانیکی

نتایج ریز ساختاری و خواص مکانیکی نشان میدهد که با آستنیته کردن در دمای 880 درجه سانتیگراد. به مدت 60 دقیقه و سپس کوئنچ در محیط هوای متراکم ضمن عدم وجود ترک کوئنچی. و اعوجاج، ریز ساختار As-Quench کاملاً مارتنزیتی با سختی 63 راکول به دست می آید. سپس با عملیات تمپر در دمای 525 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت میتوان. به استحکام نهایی 1335 مگا پاسکال مطابق با محدوده تعیینی استاندارد دست یافت.

فولاد 2714 یا 56NiCrMoV7

فولاد 2714 یا 56NiCrMoV7 از خانواده فولادهای ابزاری گرمکار میباشد. کربن متوسط این فولاد در کنار عناصر کرم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم موجب می‌شود. تا دارای تافنس ضربه دما بالا، استحکام خستگی حرارتی، مقاومت به شوک های متوالی و مقاومت سایشی متوسط می باشد. کاربردهای این فولاد در قالبهای فورج چکشی سقوطی. برای بوجود آوردن نقشهای عمیق، قالب های ریخته گری، اکستروژن فلزات و ابزارهای اکستروژن لوله می باشد. در تمامی این کاربردها نیازمند استحکام مناسب می باشد. که می بایست از طریق عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر بدست بیاید.

عملیات حرارتی کوئنچ

معمولاً عملیات حرارتی کوئنچ این فولاد جهت اطمینان از دستیابی به ساختار کاملاً مارتنزیتی در روغن انجام میشود. علی رغم اینکه استفاده از محیط کوئنچ روغن دستیابی به ساختار کاملاً مارتنزیتی و یکنواختی توزیع. سختی از سطح به مغز را ممکن می سازد ولی منجر به ایجاد عیب ترک کوئنچی میشود. هم چنین میزان اعوجاج بر اثر کوئنچ در روغن افزایش می یابد. این در حالی است که گراف های مربوط به سختی پذیری این فولاد نشان میدهد. که امکان انجام عملیات حرارتی کوئنچ در محیط های با قدرت سرد کنندگی کمتر از روغن نیز وجود دارد.

هدف از پژوهش حاضر طراحی سیکل عملیات حرارتی کوئنچ و تمپری است که بتوان بدون وجود اعوجاج. و ترک کوئنچی به خواص مکانیکی مطلوب دست یافت.

روش تحقیق-فولاد 2714

در این تحقیق از نمونه هایی با قطر 85 میلیمتر و ارتفاع 40 سانتی متر. از فولاد 1.2714 با ترکیب شیمیایی مشخص شده استفاده شده است.

این فولاد در شرکت فولاد آلیاژی ایران توسط کوره قوس الکتریکی ذوب. و ریخته گری شده و سپس تا قطر 85 میلیمتر نورد شده. (شماره ذوب 1213836).

ابتدا تست سختی پذیری جمینی انجام شد. برای انجام این تست یک نمونه به طول 10 سانتیمتر و قطر 25 میلیمتر تهیه. و در دمای 900 درجه سانتیگراد ابتدا نرماله شده. و سپس در دمای 880 درجه سانتیگراد توسط دستگاه تست جمینی Spreaficor Apparecchio jominy N.759. با پاشش آب از پایین کوئنچ گردید و توسط دستگاه مخصوص تست جمینی Emcotest M4R-750. سختی آن از نقطه 1/5 الی 95 ((فاصله از انتهای کوئنچ بر حسب میلیمتر)) اندازه گیری شد.

محیط روغن

سه نمونه در دمای 880 درجه سانتیگراد آستینه شده و به مدت 60 دقیقه در این دما قرار گرفتند. سپس در سه محیط روغن، هوا فشرده. و هوای آزاد – به ترتیب نمونه های شماره 1 – 2 و 3 کوئنچ شدند.

دو نمونه دیگر پس از کوئنچ طبق شرایط فوق در محیط هوای متراکم در دماهای 525 درجه سانتیگراد. و 600 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت – به ترتیب نمونه های شماره 4 و 5 – تمپر شدند.

نمونه های کوئنچ شده توسط دستگاه سختی سنج Instron Wolpert به روش راکول – سی سختی سنجی شدند. و توسط میکروسکوپ نوری Leica Metallovert در بزرگنمایی های مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. از نمونه های کوئنچ و تمپرینگ، نمونه استاندارد تهیه و توسط دستگاه کشش Dartec 300 KN تست شدند.

نیایج و بحث-فولاد 2714

از آنجا که گراف سختی پذیری نشان دهنده عمق سخت شونده در فولاد می باشد. میتوان با استفاده از آن رفتار سخت شوندگی فولاد را در محیط های مختلف پیش بینی نمود. نتایج حاصل از سختی سنجی به روش تست جمینی نشان میدهد. که قابلیت سختی پذیری این فولاد بسیار زیاد می باشد. به گونه ای که اختلاف بین اولین نقطه و آخرین نقطه تست جمینی 2/5 راکول سی می باشد.

سیرت و همکاران بیان کردند تست جمینی دارای قابلیت تکرار پذیر بالایی می باشد. و نتایج بدست آمده قابل اعتماد می باشد. هم چنین در صورت کم بودن اختلاف سختی بین اولین و آخرین نقطه تست جمینی. امکان کوئنچ در محیط های با شدت سرد کنندگی کم وجود دارد.

نیایج مرتبط به تصاویر میکروسکوپ نوری

نیایج مرتبط به تصاویر میکروسکوپ نوری نمونه های As-Quench مقدار مارتنزیتی شدن ساختار را نشان میدهد. محیط کوئنچ مناسب می بایست امکان دستیابی به ساختار کاملاً مارتنزیتی را فراهم نماید. در نمونه های شماره 1 و 2 ساختار مشابه هم بوده و کاملاً مارتنزیتی می باشد. ولی در نمونه شماره 3 مقدار بسیار کمی کاربید در زمینه مارتنزیتی رسوب کرده است. رسوب کاربید نشان می دهد که سرعت سرد شدن در هوای آزاد کافی نمی باشد. و امکان دستیابی به ساختار کاملاً مارتنزیتی نمی باشد. همانطور که در دیاگرام TTT تحقییق مشخص گردیده است. حداقل سرعت سرد کردن برای دستیابی به ساختار کاملاً مارتنزیتی در حدود یک درجه سانتیگراد بر ثانیه می باشد. در صورتیکه سرعت سرد کردن از این مقدار کمتر باشد احتمال وجود بینیت در ساختار وجود دارد.

نتایج مربوط به سختی AS-Quench

نتایج مربوط به سختی AS-Quench نمونه های 1 الی 3 مشخص می‌باشد. نتیجه سختی در محیط روغن بیشتر از محیط های هوای متراکم و هوای آزاد می باشد. هم چنین در محیط روغن اختلاف سختی بین مرکز. و سطح نمونه 0/7 راکول سی می باشد، در حالی که در محیط هوای متراکم. و هوای آزاد این مقدار به ترتیب 2/4 و 4/4 می باشد. با توجه مقدار سختی های مورد حاصل و هم چنین اختلاف سختی بین مرکز. و سطح نمونه میتوان گفت ، سرعت سرد شدن در هوای آزاد کافی نمی باشد. و امکان دستیابی به سختی As-Quencch مناسب و پروفیل یکنواخت سختی از سطح به مغز وجود ندارد.

اثر سرعت کردن بر رفتار کوئنچی

شیمیزو و همکارش در آزمایشی اثر سرعت کردن بر رفتار کوئنچی را بررسی کرده است. او نیز بیان کرده است کاهش سرعت سرد شدن. موجب یکنواختی از سطح به مغز میگردد، که این موضوع. در مورد فولادهای ابزاری موجب کاهش یکنواختی خواص ابزاری فولاد میگردد، زیرا. در مورد فولادهای ابزاری نیاز به پروفیل یکنواخت سختی در کل سطح مقطع میباشد.

با مقایسه نتایج حاصل از تست جمینی و نتایج سختی As-Quench میتوان نتیجه گرفت که. توزیع سختی از سطح به مغز در محیط هوای متراکم در حد قابل قبول می باشد. هم چنین سختی As-quench محیط هوای متراکم با توجه به رنج سختی حاصل از تست جمینی مناسب می باشد.

نتایج سختی و ریز ساختاری

نتایج سختی و ریز ساختاری As-quench نشان میدهد. که هر چند سختی مربوط به محیط روغن بیشتر است، ولی محیط هوای متراکم نیز. برای کوئنچ این فولاد مناسب می باشد. لمنت نیز بیان کرده با توجه به شدت سرعت سردکنندگی روغن برای فولادهای ابزاری امکان ترک خوردگی. و اعوجاج در این خانواده فولادها با کوئنچ در روغن زاید می باشد. و باید تمهیداتی ایجاد شود تا بتوان در محیطهای با قدرت سردکنندگی کمتر از روغن کوئنچ انجام گردد. با در نظر گیری احتمال زیاد ترک خوردگی و اعوجاج این فولاد. و با کوئنچ در محیط روغن، استفاده از محیط هوای متراکم. با توجه به پروفیل سختی قابل قبول آن و عدم وجود احتمال. ترک کوئنچی، برای سخت گردانی این فولاد مناسب تر می باشد.

اطمینان از مناسب بودن محیط کوئنچ

مطابق با بررسی های انجامی و اطمینان از مناسب بودن محیط کوئنچ هوای متراکم. برای سخت گردانی و با توجه به ایسر و همکارانش، نمونه های سخت شده. در محیط هوای متراکم، در دماهای 525 و 600 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت تمپر شدند. نتایج تست کشش در جداول تحقیق مشخص است. مطابق با استاندارد EN ISO 4957 محدوده استحکام نهایی 1400 – 1250 مگاپاسکال می باشد. لذا استحکام مورد حاصل با تمپر در دمای 525 درجه سانتیگراد مناسب می باشد. دمای تمپر 600 درجه سانتیگراد موجب کاهش استحکام به کمتر از 1250 مگاپاسکال گردید.

میلگرد آلیاژی

نتیجه گیری

1-اختلاف بین اولین و آخرین نقطه چمینی 2/5 راکول سی می باشد که نشان دهنده. قابلیت سختی پذیری زیاد این فولاد می باشد.

2- دستیابی به پروفیل سختی مناسب و یکنواخت از سطح به مغز با کوئنچ در محیط هوای آزاد. در حالت As-Quench امکانپذیر نمی باشد. اختلاف سختی 4/5 راکول سی

3- نتایج ریز ساختاری و پروفیل سختی As-Quench برای دو محیط روغن و هوای متراکم مشابه می باشد.

4-کوئنچ در محیط هوای متراکم بدلیل حذف ترک کوئنچی و اعوجاج نسبت به محیط روغن ترجیح دهی می‌شود.

5-برای دستیابی به خواص مکانیکی در محدوده استاندارد. عملیات تمپرینگ در دمای 525 درجه سانتیگراد بمدت 2 ساعت مناسب می باشد.

شرکت فولاد آلیاژی ایران