بررسي ريز ساختار و خواص مكانيكي دو نوع فولاد هاديفيلد ريختگي

A study on the microstructure and mechanical properties of high-manganese steel castings

دو نوع فولاد هادفيلد با تركيبهاي اسمي M1: Fe-0.85C-14.5Mn و M2:Fe-1.25C-12.1Mn (درصد وزني) در يك كوره القايي تهيه و در قالب هاي ماسه كروميتي و اليويني ريخته جگري شدند. ريز ساختار نمونه ها در شرايط ريخته گري و همگن سازي شده با ميكروسكوپ نوري و پراش اشعه ايكس بررسي شده و خواص كششي و انرژي ضربه آنها اندازه گيري شد. نتايج نشان داد كه در شرايط ريختگي فولاد M1 مقدار كمتري از كاربيدهاي مرزدانه اي داشته ولي در فولاد M2 شبكه پيوسته اي از كاربيدهاي لايه اي در مرزدانه تشكيل مي شود. عمليات همگن سازي در 1075ºC به مدت يك ساعت سبب انحلال كاربيدها شده و نگهداري در مدت زمانهاي بيشتر سبب رشد دانه هاي آستنيت مي گردد . خواص مكانيكي استاندارد در هر دو فولاد بدست آمده و مقايسه نشان داد كه خواص مكانيكي نمونه هاي ريخته گري شده در قالب هاي ماسه كروميتي بر تر از نمونه هاي ريخته گري شده در قالب هاي ماسه اوليوني مي باشد. در فولاد M1 شكست نرم داخل دانه اي و در فولاد M2 شكست مرز دانه اي مشاهده گرديد كه با وجود تركهاي ثانوي مرزدانه اي در سطوح شكست همراه هستند.

Two heats of the so-called Hadfield steels with chemical compositions Fe-0.85C-14.5Mn (M1) and Fe- 1.25C-12.1Mn (M2) were prepared using an induction furnace then cast into the chromite and olivine type sand molds. Microstructure and mechanical properties of the cast steels were studied by means of optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction, hardness measurement, tensile and Charpy impact tests. Carbide network was identified at grain boundaries of cast M2 steel which could be completely dissolved after annealing for 1.5 h at 1075 ºC. Steel M1 shows less carbide precipitation. Higher strength but lower ductility was obtained in steel M2 than steel M1 where casting into the chromite type sand molds exhibited superior mechanical properties. X-ray diffraction studies indicated FCC iron crystal structure for both of the studied steels which remains stable after tensile deformation but undergoes remarkable strain hardening. Intergranular fracture was found during fractographic examination of the broken species.