Yüksek karbonlu, yüksek krom bileşimli 1.12C – 8.1Cr – 2.3Mo – 1.08Si – 0.32V çelik, ledeburit çeliğine aittir ve aynı zamanda soğuk iş kalıbı veya takım çeliğine de sahiptir. Üretim işlemleri ve metal şekillendirme için kritik olarak kullanılır. Bu çelik, alaşım elementlerinin çözünmesi ve karbürlerin çökelmesi nedeniyle yeterince yüksek mukavemeti, sertliği ve aşınma direnci ile ayrışmaktadır. Bu nedenle, imalat sanayilerindeki soğuk iş kalıp çeliğinin popülerlik uygulamaları arasında soğuk ekstrüzyon kalıpları, damgalama kalıpları, derin çekme ve şekillendirme, soğuk çekme zımbaları, kesme kalıpları, iplik haddeleme ve tel kalıpları bulunur. Bununla birlikte, haddeleme dövme deformasyonundan sonra bu tip kalıp çeliği, kalıpların şekillendirilmesi ve işlenmesi üzerinde olumsuz bir rol oynayan, dökme mikroyapıda kaba sürekli ötektik karbür parçacıkları ağı nedeniyle yüksek mukavemet ve zayıf plastik deforme olabilirlik gösterir. Çöktürülmüş parçacıkların tipi, boyutu, morfolojisi, hacim fraksiyonu, stabilitesi ve uzamsal dağılımı, taneciklerin sınır göçü ve hareketli hareketli çıkıklar üzerindeki mikroyapıların oluşumu ve son özellikleri üzerinde potansiyel olarak etki eder.
Çökeltinin şekli kritik bir değerlendirme parametresiydi, çünkü küresel olmayan partiküllerin düzenlenmesi sabitleme gücünü ve malzemenin performansını etkiledi. Ayrıca, karbürün hacim fraksiyonu ve dağılımı, primer yeniden kristalleşmeyi kısıtlayan ve alt tane sınırlarındaki çıkıkların birikmesinden kaynaklanan alt tanelerin oluşumundan kaynaklanan ince karbürün dağılmasıyla, tavlama işleminde önemli bir rol oynamıştır. Sıcak deformasyon sırasında ledeburitik AISI D2 takım çeliği için daha yüksek bir 1170 °C ıslatma sıcaklığı, özellikle çalışma sıcaklığı aralığının düşük limitinde, güvenli sıcak deformasyonun sıcaklık aralığını kısaltan, küçük boyutlu olanlar pahasına sabitbüyümesi karbürlerle sonuçlandı. Lin ve arkadaşları, krommium içeren takım çeliğinde yaşlanma sırasında karbürün evrimini araştırdı. Fe bakımından zengin M3C'nin bir kısmının ferrit matrisine çözüldüğünü ve diğer kısmın Cr açısından zengin M7C3'e (M'nin Cr ve / veya Fe olduğu) dönüştüğünü gözlemlerken proeutektoid V açısından zengin MC değişmeden kalmıştır. Yanget al. M6C'nin uzun süreli servis yaşlanmasından sonra 2.25Cr-1Mo çelikte M7C3 ve M2C gibi diğer karbürler pahasına baskın karbür haline geldiği ve ayrıca tahıl bağlı koçların yakınında da genişletilmiş karbür soyulmuş bölge olduğu vurgulandı. Li ve diğ. 1.0C - 1.5Cr taşıyan çeliğin partikül birim alanı sayısı (n) ve aralıkları kullanılarak ortalama karbürleri (D) nicel olarak karakterize etti. D ve s değerlerinin her ikisinin de arttığını ve n değerinin küreselleşmeli tavlama süresindeki veya sertlikteki azalmada da etkilenen tavlama süresindeki artışla azaldığını bildirmişlerdir.
Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
ıpn çelik profil sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
870 °C daha düşük tavlama sıcaklığında önceden çöktürülmüş en küçük boyut ve elmas kübik kafes Fe2Mo4C ile karmaşık yüz merkezli kübik yapının Cr23C6 karbürleri. Ek olarak, büyük miktarda ince çöktürülmüş karbürler, stres giderme tedavisi veya yeniden kristalleştirme sırasında çeliğin tane büyümesini ciddi şekilde sınırlayabilir veya önleyebilir.
% 8 Cr ledeburitik kalıp çeliğinin çözündürülmesi sırasında, ötektik reaksiyon yoluyla M7C3 primary retiküler ötektik karbürlerin çökeltilmesiyle ciddi dendrit ayrımı yapıldı. Bileşim segregasyonunun, ötektik karbürlerin düzensiz morfolojik ve düzensiz dağılmasından dolayı sıcak deformasyondan sonra ortaya çıktığı açıktır. Sıcak deformasyon sırasında termal ve mikroyapı değişikliğinden kaynaklanan iç stresi ortadan kaldırmak zorunludur. Bu nedenle ötektoid ve hipereutektoid çeliğin küreselleştirme tavlaması konusunda birçok çalışma yürütülmüştür, ancak ledeburitik çelikteki karbürlerin boyutu ve dağılımı hakkında tavlama parametresinin etkisi hakkında az sayıda rapor yapılmıştır.
Örnek Deney Malzeme ve Isıl İşlem
Deney çeliği, vakumlu indüksiyon ocağı tarafından hazırlanan külçe dövülerek oluşturulmuştur. Çeliğin% ağırlıktaki kimyasal birleşimi C-1.12, Si-1.08, Mn-0.42, S-0.003, P-0.005, Mo-2.3, Cr-8.1, V-0.32 ve Fe-dengesiydi. Dövme deformasyonundan sonra küremsi tavlama olmadan numunenin teorik mikroyapısı, martensit, artık ostenit, büyük blok ötektik karbürler ve elektronmikroskopi taranarak tahıl sınırları boyunca dağılmış pul karbürlerden oluşuyordu (SEM; FEI ULTRA 55). Ötektikkarbitlerin şekli düzensizdi, bu nedenle karbürün merkezi boyunca en uzun çap, boyutunu temsil etmek için seçildi. İstatistikler, ötektik karbürün boyut dağılımının sırasıyla yaklaşık % 12, % 78 ve % 10 oranlarıyla 1 ila 3, 4 ila 8 ve 9 ila 12 µm arasında değiştiğini göstermektedir. Ayrıca, numunenin orijinal mikro sertliğinin yaklaşık 376.2 HV olduğu ölçülmüştür. Tüm ısıl işlem örnekleri, tüp fırını (RX-36-10) kullanılarak küreselleştirme tavlaması için 25 mm'lik bir küp içinde işlendi. Her bir küreselleştirme tavlama işleminin ilerlemesi aşağıdaki gibi tarif edilmektedir. Numune, östenize etme sıcaklığına kadar 600 °C h
-1 oranında ısıtıldı, bir süre tutuldu ve daha sonra bir soğutma hızında ikinci tavlama sıcaklıklarına kadar soğutuldu.
Mikroyapısal Karakterizasyon ve Mekanik Özellikler
Mikroyapısal inceleme için, numune işlenmiş, standart bir metalografik prosedür kullanılarak parlatılmış ve hacimce% 4'lük bir nital çözeltiyle dağlanmış ve SEM ve elektron probu mikroanalizi (EPMA; JEOL JXA-8530F) ile gözlenmiştir. Karbidin kimyasal bileşimi, enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi (EDS; OXFORD CİHAZLARI X-Max) kullanılarak belirlendi. Elektron geri saçılma kırınımı (EBSD) örneği, bir Zeiss kullanılarak test edilen bir perklorik asit ve etanol alkol çözeltisi içinde elektropolish bir HKLTechnology EBSD dedektörü ile donatılmış UltraPlus analitik saha emisyonlu tarama elektron mikroskobu. EBSD verileri Kanal 5 yazılımı ile analiz edildi. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM; FEI Tecnai G2F20) için, 3 mm çapında ince folyolara sahip numune,% 8 perklorik asit ve alkol çözeltisi ile elektrolitik olarak parlatıldı ve TEM ile 200 kV hızlanma geriliminde incelendi. 1.12C – 8.1Cr – 2.3Mo – 1.08Si – 0.32V çeliğin termodinamik hesaplaması, Fe alaşımı TCFE9 için veritabanıyla Termo-Calc yazılımı tarafından gerçekleştirildi.
Ayrıca ortalama çap, alan fraksiyonu, birim alan başına karbür sayısı, parçacıklar arası mesafe ve karbürün küreselliği Image-pro Plus ve Photoshop yazılımıyla ölçüldü. Her bir karbürün çapı, iki derece aralıklarla ölçülen ve karbürün sentroidinden geçen ortalama uzunlukların uzunluğudur. Karbür partiküllerinin mikro yapıdaki dağılımına bağlı olarak karbür çapının ölçümü için toplam ölçülen karbür sayısı 1000 ila 2000 arasındadır. Benzer şekilde, alan başına karbür sayısı ölçülürken toplam ölçülen karbür partikül sayısı yaklaşık 2000 ila 4000 arasındadır. Taneler arası aralık değeri, birim alan başına nokarbitlerin kapladığı alanın, rastgele çizgi ve karbür parçacıklarının birim uzunluğu başına kesişme sayısına bölünmesiydi. Ayrıca, bu değer her tavlama işleminde en az 20 kez ölçüldü. Karbürün küreselliği, en-boy oranı parametresi (yani, çap min / çap maksimum) ile nicelendirildi.
Mikro sertlik ölçümü, ısıl işlemden sonra numune üzerinde 200 gf ve 15 saniyelik bir süre kullanılarak bir üniversite-mikro mikro sertlik test cihazı (KB 3000BVRZ-SA) tarafından gerçekleştirilmiştir. Numunenin mikro sertliği, 10 okuma ile karakterize edilmiştir.
Sonuç
Üzerinde dağıtılan ferrit ve karbürlerden oluşan numunenin mikro yapısının ve ötektik karbürler ve ikincil çökeltilmiş karbürler dahil karbürlerin morfolojisinin önemli ölçüde farklı düşük farkla östenitleme sıcaklıkları olduğu gösterilmiştir. 780 °C'deki örnek, düşük sıcaklıkta östenitte karbonun çözünürlüğündeki azalmaya atfedilebilen ince noktalar ve kısa çizgiler şeklinde dağılmış büyük ölçüde yoğun ikincil karbürler olarak görülmüştür. Bu nedenle, tahıl sınırlarındaki karbürler sferoidal olanlara dönüşemedi. Aynı östenitleyici temper-açıklıkta, lokalize bölge, yaklaşık 3.5 µm uzunluk uzunluğundaki bir boyuta sahip kaba topaklı ötektik karbürlerin zincir benzeri bir dağılımını sundu. Buna uygun olarak, ötektik karbürün morfolojisi ilk olarak birkaç parçaya bölünmüştür ve kenar ve açısal parçalar hafifçe çözülmüştür. Bu karbürlerin toplam hacim fraksiyonu çok az değişmesine rağmen, ötektik karbürler, biraz daha büyük parçacıklar arası aralık ile matris üzerine dağılmıştır.
Ayrıca 780, 840, 860, 880 ve 900 ° C sıcaklıklarda ortalama öfkelenerek ortalama diamer, alan başına karbür sayısı, taneler arası aralık ve ikincil çöktürülmüş karbürlerin küreselliği de etkilenir. Ortalama karbür çapının 780'den 900 °C'ye yükseltici sıcaklıkla yaklaşık 0.286'dan 0.461 μm'ye yükseldiği anlaşılabilir, ancak karbür alan sayısı 4.132'den 1.394'e düşmüştür. Ostenitleştirici sıcaklık 780'den 90 °C'ye yükseldikçe, kontrastlı çökelmiş karbinin küresitesi kademeli olarak 0.216'dan 0.655'e ve parçacıklar arası aralık 0.222'den 0.908 μm'ye yükselmiştir. Östenitleme sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, çözünmemiş karbürlerin miktarı da, bu da bir alan başına karbür sayısında azalmaya ve parçacıklar arası aralıkta artışa neden olur. Bu nedenle, daha büyük karbür partiküllerinin, östenitleyici sıcaklıktaki artışla birlikte büyümesi, ortalama çaplarındaki artışa neden olmuştur. Ayrıca, verim arttırıcı bir sıcaklıktaki ikincil karbürlerin boyut farkı aşağıdaki hususlara bağlanabilir. Bir yandan, ostenit tane sınırları ve tane içi arasındaki karbür parçacıklarının farklı büyüme hızları olarak anlaşılabilir. Diğer yandan, karbürlerin çoğu doğrudan çözünmemiş karbürlerin asisi üzerinde büyümüştür.
