تاثير عمليات حرارتي كوئنچ -تمپر دو مرحله اي بر ريز ساختار و خواص مكانيكي فولاد AISI 4140

The Effect of Single and Double Quenching and Tempering Heat Treatments on the Microstructure and Mechanical Properties of AISI 4140 Steel

از آنجائي كه دستيابي به تركيبي از استحكام و تافنس بالا در فولادهاي كم آلياژ استحكام بالا ار اهميت فوق العاده اي برخوردار است، لذا اصلاح و بهينه سازي پروسه هاي عمليات حرارتي براي نيل به اسن هدف ضروري است. در اين پژوهش عمليات حرارتي كوئنچ-تمپر دو مرحله اي با كوئن-0تمپر معمولي مقايسه شد. خواص مكانيكي، ريز ساختار و سطوح شكست نمونه ها بوسيله آزمونهاي مكانيكي، ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي (SEM) مورد ارزيابي قرار گرفتند. همچنين توزيع عناصر ناخالصي در مناطق محدود به مرز دانه ها با استفاده از آناليز خطي اشعه (EDX Line Scan) X بررسي شد. نتايج نشان داد كه علي رغم ثابت ماندن سختي و استحكام كششي در طي عمليات حرارتي كوئينچ-تمپر دو مرحله اي، مقاومت به ضربه و انعطاف پذيري به ميزان قابل توجهي افزايش يافته است افزايش تافنس و داكتيليتي در نمونه هاي كوئنچ-تمپر دو مرحله اي را مي توان به ريز شدن دانه هاي آستنيت اوليه و در نتيجه اصلاح ريز ساختار مارتنزيتي و همچنين كاهش ميزان جدايش عناصر ناخالصي مانند SnوPوSو غيره نسبت داد. همچنين مشاهدان صفحات كليواژ و ديمپلهاي ريز سطح شكيت نمونه كوئنچ و تمپر معمولي حاكي از مكانيزم شكست نيمه ترد در اين نمونه مي باشد؛ در حاليكه شكست نمونه كوئنچ-تمپر دو مرحله اي از نوع نرم است و سطح شكست كاملا ديمپلي شكل است.

This investigation is concerned to evaluate the effect of conventional quenching and tempering (CQT) with Double quenching and tempering (DQT) heat treatment processes on microstructure and mechanical behavior of a commercially developed hot rolled AISI 4140 type steel. Comparison of microstructure and mechanical properties of CQT and DQT heat treated specimens have been established in details. Optical and scanning electron microscopics have been used to follow impurity concentration and microstructural changes and their relation to the associated mechanical properties. The results indicate that the improvement of mechanical properties of DQT heat treated specimens is much higher than that of the CQT condition, and this observation is rationalized in terms of finer austenite grain size developed in the DQT condition providing much finer martensitic packets within the grains and a lower level of impurity concentration near the austenite grain boundaries.