ارزيابي اثر كربن و آنيل انحلالي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ پايه كبالت ريختگي ASTM F75

آلياژ پزشكي پايه كبالت كروم موليبدن ASTM F75 به صورت ريختگي در ايمپلنت‌هاي ارتوپدي مانند مفاصل مصنوعي لگن و زانو استفاده مي‌شود. اين آلياژ به دليل وجود عيوبي نظير ناهمگني شيميايي و اندازه دانه بالا، تحت عمليات حرارتي قرار مي‌گيرد. در پژوهش حاضر، تأثير عمليات حرارتي آنيل انحلالي بر تحولات ساختاري و خواص مكانيكي دو آلياژ ASTM F75 (يك نمونه بدون كربن و ديگري حاوي كربن به مقدار 0/21 درصد وزني) مورد اريابي قرار گرفت. عمليات حرارتي آنيل انحلالي در سه دماي C1175°، C1225° و C1275°و زمان‌هاي 0/5، 1، 2 و 4 ساعت انجام شد. سپس نمونه ها در آب كوئنچ شدند. نتايج نشان داد در نمونه بدون كربن، رسوبات σ تشكيل شد. اگرچه، در نمونه حاوي كربن، فازهاي σ و كاربيد M23C6 تشكيل شد. همچنين با افزودن كربن، كسر حجمي كاربيدها به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يافت و به مقدار 6/55 درصد رسيد كه سبب افزايش استحكام نمونه شد. با افزايش دماي آنيل از C1175° به C1275° و زمان آن از 5/0 به 4 ساعت، كسر حجمي رسوبات و همچنين اندازه آن‌ها كاهش يافت. در نمونه‌ي حاوي كربن با آنيل در دماي C1225° به مدت 1 ساعت رسوبات توزيع همگن‌تري در ساختار يافتند. همچنين اغلب كاربيدهاي موجود در مرزدانه كه در حالت ريختگي مشاهده شد، با عمليات حرارتي حذف شدند. در نهايت در نمونه حاوي كربن عمليات حرارتي شده، خواص مكانيكي مانند استحكام كششي نهايي تا 19 درصد و انعطاف‌پذيري تا دو برابر نسبت به نمونه ريختگي افزايش يافت.