تحقیق مقاله ساختار فولاد ها

ریز ساختار فولادها و شرحی بر ساختار آنها

نیتال %2 ، X500 در میله فولادی رگه‌هایی از سولفید منگنز وجود دارد (سیاه) و باقیمانده آن را ذرات کاربید کروی در زمینه فریتی تشکیل می‌دهد . عکس میکروسکوپی در جهت نور گرفته شده است .

1090 : ساختارهای میکروسکوپی

الف) پیکرال ، X2000 میله حاصل از نورد گرم به قطر in1 (mm245) قطعه از دمای نور نهایی 1600 تا oF1650 ( 870 تاoC900) سرد شده است . تصویر میکروسکوپی الکترونی . ساختار : پرلیت لایه‌ای

ب) پیکرال ، X1000 میلگرد به قطر in343 (mm872) که مدت 2/1 4 دقیقه در دمای oF1750 (oC955) آستنتینه شده است . قطعه به مدت 70 ثانیه در دمای oF940 (oC505) در حمام سرب تندسرمایی شده و پس از آن در هوا سرد شده است . ساختار : بیشتر بینیت و پرلیت حل نشده .

ج) پیکرال ، X8000 بعد از نورد گرم ، نوار ورق 80 درصد نورد سرد شده است . جهت عمودی قطعه نورد شده در تصویر میکروسکوپی الکترونی نشان داده شده است .

ساختار: پرلیت لایه‌ای تغییر شکل یافته .

د) نیتال 2 ، X100 سیم فولادی بهینه شده با 38 ، منگنز که با 75 کاهش در سطح مقطع استحکام آن تا Ksi263 (Mpa1813) افزایش یابد . ساختار : پرلیت تغییر شکل یافته ؛ ساختار اولیه پرلیت نرم .

ه) نیتال 2 ، X500 مانند حالت (د) اما با بزرگنمایی بیشتر . ساختار : جهت کشش مفتول افقی است . ساختار اولیه با سرد کردن در سرب مذاب حاصل می‌شود .

1025 : ساختار میکروسکوپی

الف) پیکرال ، X500 در دمای oF2000 (oC1095) قطعه با آستنیته کردن ، یکنواخت شده و سپس در هوا سرد می‌شود . ساختار : دانه‌های درشت پرلیت (قسمت‌های تیره) در زمینه آهن (قسمت‌های سفید) قرار گرفته است .

ب) پیکرال ، X500 در دمای oF1700 (oC925) با آستنیته کردن ، یکنواخت شده و سپس در هوا سرد می‌شود . ساختار : به دلیل پایین بودن دمای آستنیته دانه‌ها ریزتر هستند

1010 : ساختار میکروسکوپی

الف) نیتال ، X200 در دمای oF1450 (oC790) کربونیتروره شده و سپس در روغن تندسرمایی شده است . این شکل پوسته پرکربن و کم نیتروژن را نشان می‌دهد . ساختار: حداکثر ساختار داخلی فریت است (نیمه راست) .

ب) نیتال %2 ، X700 به مدت یک ساعت در حمام نمک نیتروره (تهویه شده) در دمای oF1060 (oC570) نیتروره مایع می‌شود . عمق لایه نیتریده شده in0003/0 (mm0076/0) است . ساختار داخلی : فریت قطعه‌ای و کاربید مرز دانه‌ای منطقه انتقال واضح نیست .

1020 : ساختار میکروسکوپی

الف) نیتال ، X500 قطعه کربونیتروره شده در روغن تندسرمایی شده است . این شکل تأثیر زیاد پتانسیل کربنی را نشان می‌دهد . ساختار : لایه سفید بیرونی شمنتیت است که در ادامه آن مخلوط مارتنزیت و آستنتیت باقیمانده وجود دارد و در سمت راست زمینه مارتنزیتی وجود دارد .

ب) نیتال %2 ، 550 قطعه به مدت یک ساعت تا دمای oF1550 (oC845) در حمام نمک ساتیده شده و سپس در آب تندسرمایی شده است . ساختار : قطعه تندسرمایی شده شامل ، مارتنزیت دانه درشت با ذرات کاربید و فربیت آزاد است .

ج) نیتال %2 ، X100 شرایط مثل حالت (ب) است و ساختار پوسته و ناحیه مرکزی و ناحیه انتقالی را نشان داده است . سختی در حفره‌ها سیاه رنگ g500است . فاصله آنها in003/0 (mm0762/0) است . سختی معادل در پوسته HRC61 و در مرکز HRC255 است .

1030 : ساختار میکروسکوپی

الف) پیکرال ، X1000 به مدت یک ساعت در دمای oF1700 (oC925) آستنیته شده و سپس در دمای oF1430 (oC755) به مدت 2 ساعت و 40 دقیقه این عمل تکرار می‌شود . جهت انتقال تک دمای آستنیت ، قطعه را به مدت 4 ساعت در دمای oF1305 (oC710) نگهداری می‌کنند . قطعه در آب تندسرمایی می‌شود .

ساختار : در تصویر فریت و دانه‌های درشت پرلیت مشاهده می‌شود .

ب) پیکرال ، X1000 به مدت 40 دقیقه در دمای oF1475 (oC800) آستنیته شده و سپس به مدت 15 دقیقه در دمای oF1300 (oC705) نگهداری می‌شود . برای انتقال تک دما ، قطعه تا دمای oF1305 (oC710) مجدداً گرم می‌شود و به مدت 192 ساعت در همین دما نگهداری می‌شود . ساختار : پرلیت کروی در زمینه فریت
1117 : ساختار میکروسکوپی

الف) پیکرال ، X200 میله فولادی با آستنیته شدن در دمای oF1650 (oC900) به مدت 2 ساعت یکنواخت شده و پس از آن در هوای ساکن سرد شده است .

ساختار : تکه‌های فریت (روشن) ، اثرات فریت و یدمانشتتن ، پرلیت ریز (تاریک) ذرات کروی سولفید منگنز .

ب) نیتال %3 ، X200 قطعه در دمای oF1550 (oC845) به مدت 4 ساعت در آمونیاک ، 3 پروپان 6 و باقیمانده آن گاز گرماگیر ، کربونیتروره شده و سپس در روغن تندسرمایی شده است در دمای oF300 (oC150) به مدت 2/1 1 ساعت بازپخت شده است . ساختار : آستنیت باقیمانده (سفید) و ذرات سولفید منگنز (تاریک) در زمینه مارتنزیت بازپخت شده.

ج) نیتال ، X200 قطعه کربونیتروره شده و سپس در روغن تندسرمایی شده است . ساختار : لایه‌ای از فریت کربن‌زدایی شده که از ساختار مارتنزیتی به وجود آمده است (طرف چپ عکس میکروسکوپی) مواد اصلی محصول تکه‌هایی از فریت می‌باشد (سفید) .

1078 : ساختار میکروسکوپی

پیکرال ، X550 میله حاصل از نورد گرم که از دمای نورد در هوا سرد شده است . ساختار : بیشتر آن پرلیت و مقدار زیادی پرلیت لایه‌ای حل شده و همچنین مقداری فریت آزاد مرز دانه‌ای وجود دارد .

1055 : ساختار میکروسکوپی

الف) پیکرال ، X1000 میلگرد به قطر in4/1 (mm 35/6) به مدت 3/1 2 دقیقه در دمای oF1710 (oC930) آستنیته شده سپس به مدت 35 ثانیه در حمام سرب با دمای oF1020 (oC550) تندسرمایی شده و پس از آن در هوا سرد شده است . ساختار : پرلیت نامحلول (سیاه) فریت (سفید) در مرز دانه‌های آستنیت اولیه .
ب) پیکرال ، X1000 سیم به قطر in132/0 به مدت 2/1 1 دقیقه در دمای oF1890 (oC1032) آستنیته شده سپس به صورت مرحله‌ای در هوا سرد شده است . ساختار : پرلیت لایه‌ای با رسوب‌های ناپیوسته فریت در مرز دانه‌های آستنیت اولیه .

1039 ساختار میکروسکوپی :الف) نیتال %1 ، X750 . غلتک‌ها برای استفاده در آزمایش خستگی کربن‌دهی گازی شده‌اند. درون بار و تغییرات پروانه‌ای شکل در مرکز که به فاصله in005/0 (mm127/0) از سطح تماس قرار گرفته است . ساختار : آن فریت سخت‌کاری شده که در اثر تقیل مارتنزیت به وجود آمده است .

ب) پیکرال %2 ، X1950 . مانند (الف) اما تصویر الکترونی از کاربیدهای کروم به صورت نقش برگردان و بزرگتر است عمل ظاهر سازی کمتر از قسمت (الف) است . تغییرات پروانه‌ای شکل در مرکز و در ابتدا تنش‌های اصلی تشکیل شده است .

1038 : ساختار میکروسکوپی

الف) نیتال %2 ، X50 مقطع طولی پس از آهنگری مُک داخلی از میلگرد اصلی (قسمت‌های سیاه) . فریت (سفید) .

ب) نیتال %2 ، X100 مقطع عرضی پس از آهنگری قطعه شدیداً داغ شده است که این شکل اولین مرحله داغ‌زدگی را نشان می‌دهد . ساختار : فریت (سفید) در امتداد دانه‌های درشت آستنیت است . زمینه فریت (سفید) و پرلیت (سیاه) .

ج) نیتال %2 ، X550 . مانند قمست (ب) با بزرگنمایی بیشتر . ساختار : فریت متراکم و دانه‌های درشت آستنیت همچنین شامل ذرات ریز اُکسید است (نقاط سیاه) . زمینه فریت (سفید) و پرلیت (سیاه) .

1077 : ساختار میکروسکوپی :الف) نیتال %2 ، X100 . مقطع طولی سیم فولادی که تحت کشش سرد قرار گرفته است . استحکام کششی آن Ksi245 (Mpa689) است که با 80% کاهش سطح مقطع به دست آمده است . ساختار : پرلیت تغییر شکل یافته در زمینه پرلیت لایه‌ای نرم .

ب) نیتال %2 ، X1000 . سیم فولادی کشیده شده که تندسرمایی و بازپخت شده است . قطعه در دمای oF1600 (oC870) آستنیته شده است و پس از آن در روغن تندسرمایی شده ، سپس در دمای oF850 (oC455) بازپخت شده است . ساختار : مارتنزیت بازپخت شده ، مقداری فریت آزاد وجود دارد .

1524 : ساختار میکروسکوپی

پیکرال و نیتال ، X500 . ورق با ضخامت in8 /1 (mm175/3) در دمای oF2000 (oC1095) آستنیته شده و پس از آن در هوا سرد شده است .

ساختار : در مناطق تاریک پرلیت نرم و مقداری بینیت و در مناطق روشن فریت در مرز دانه‌های آستنیت اولیه و در بین دانه‌های فریت با صفحات ویدمان‌اشتیتن وجود دارد .
1215  ساختار میکروسکوپی

الف) قطعه صیقل کاری شده (عملظاهر سازی انجام نشده) 1000X . ساختار : لوله فولادی که کشش سرد شده است تکه‌های ناخالص سولفید موجود در مقطع طولی .

ب) قطعه صیقل کاری شده (عمل ظاهر سازی انجام نشده) 1000X . ساختار : لوله فولادی کشش سرد شده که با بزرگنمایی کمتر نشان داده شده است . و همین طور تکه‌های ناخالص سولفید مشخص می‌باشد .

1040 : ساختار میکروسکوپی

الف) نیتال ، X200 . میلگرد با قطر in1 (mm4/25) به مدت 30 دقیقه در دمای oF1675 (oC915) آستنیته شده و به آرامی در کوره سرد شده است .

ساختار : فریت (قسمت‌های سفید) و پرلیت (سیاه) .

ب) نیتال ، X500 . مانند قسمت (الف) اما با بزرگنمایی بیشتر . ساختار : پرلیت و دانه‌های فریت که بیشتر حل شده‌اند . اندازه دانه‌ها در قمست‌های (الف) و (ب) خیلی متفاوت است .

ج) پیکرال ، X1000 . به مدت 40 دقیقه در دمای oF1475 (oC800) آستنیته شده است . جهت انتقال تک ماد ، به مدت 6 ساعت در دمای oF1305 (oC705) نگهداری شده است . ساختار : کاربیدی کروی در زمینه فریت .

د) نیتال ، X500 میلگرد با قطر in1 (mm4/25) در دمای oF1675 (oC915) آستنیته شده و به مدت 30 دقیقه در دمای oF785 (oC420) در حمام نمک تندسرمایی شده و سپس در هوا سرد شده است . ساختار : مقدار غیر نرمال فریت (سفید) که کربن‌گیری جزئی را در سطح مشخص کرده است (بالا) .

ه) نیتال ، X500 . مانند قسمت (ب) . قسمت داخلی میلگرد . ساختار : فریت (قسمت‌های سفید) و دانه‌ه ای آستنیت که قبل از آن قرار گرفته است . پرلیت (قسمت‌های سیاه و خاکستری) .

و) نیتال ، X500 . میلگرد با قطر in1 (mm4/25) به مدت 30 دقیقه در دمای oF1675 (oC915) آستنتیه شده ، سپس در روغن تندسرمایی شده و در دمای oF400 (oC205) بازپخت شده است . ساختار : مارتنزیت بازپخت شده (خاکستری) ؛ فریت (سفید) .

1060 : ساختار میکروسکوپی

فولادهای ماریجینگ ( 18 % Ni)

              یکی از نیازهای اساسی صنایع پیشرفته احتیاج به موادی با قابلیت اطمینان بالا از استحکام و تافنس شکست می باشد . در این راستا محققان زیادی فولادهای استحکام بالای مختلفی را گسترش داده اند ؛ که در این میان تنها فولادهای ماریجینگ توانسته اند به هر دو نیاز صنایع پیشرفته پاسخ گویند . مهمترین کاربرد این فولاد ها در صنایع نظامی ، هوافضا ، اجزاء الکترومکانیکی و ... است.

              این فولادها که تعلق به خانواده آلیاژهای پایه آهن دارند . ابتدا تحت پروسه استحاله مارتنزیت قرار می گیرند  و سپس به وسیله پیری یا رسوب سختی دنبال می شوند . که کلمه Maraging از دو کلمه Martensite  و  Aging  گرفته شده است .

فولادهای ماریجینگ دارای 18 % Ni به دو کلاس گسترده تقسیم می شوند. که بستگی به عناصر تقویت کننده در آنالیز شیمیایی آنها دارد . فولاد ماریجینگ اورجینال در اوایل 1960 معرفی شد ، که کبالت به عنوان عنصر تقویت کننده و استحکام بخش ( 7-12% ) در فولاد ماریجینگ 18 % Ni بکار برده می شد . در اوایل دهه 70 کار بر روی این فولادها کمرنگ شد . که دلیل آن افزایش قیمت کبالت بود که منجر به نوع جدیدی از فولادهای ماریجینگ شد ، این دسته تیتانیوم را به عنوان عامل اصلی تقویت کننده به همراه داشتند. درجه تقویت کبالت یا "  C-type 18 Ni Maraging " به وسیله حرف " C  " در شناسائی این کلاس انتخاب می شود ؛ همچنین درجه استحکام تیتانیوم یا " T-type 18 Ni Maraging " را با حرف " T " نشان می دهند.

این دو نوع فولاد با توجه به میزان استحکام آنها به 200 ، 250، 300، 350  درجه پیری طبقه بندی می شوند و به طور C-200 و T-200 آنها را نمایش می دهند . استحکام دهی به وسیله رسوب دهی آسان اجزاء فلزی در حین عملیات پیر سازی صورت می گیرد . که این رسوب سختی به واسطه عناصر آلیاژی همچون Co , Mo , Ti در مارتنزیت Fe-Ni با کربن بسیار کم 0.03% یا کمتر صورت می گیرد.

فولاد های ماریجینگ در شرایط آنیل محلول سازی تهیه می شوند پس دارای چقرمگی و نرمی نسبی ( 28 - 32 RC ) هستند . پس به سهولت شکل می گیرند و ماشین می شوند . خواص کامل آنها از طریق پیرسازی مارتنزیت بدست می آید .

خصوصیات فولادهای ماریجینگ :  

الف ) خواص مکانیکی عالی :

1-استحکام نهایی و استحکام تسلیم بالا