بهبود ويژگي هاي مكانيكي چدن هاي نشكن آستمپر جهت افزايش قابليت ماشين كاري و استحكام خستگي

Study on Chemical Composition and Heat Treatment Cycle of Austempered Ductile Iron for Improved Machinability and Fatigue Properties

چدن هاي نشكن آستمپر به دليل ويژگي هاي مناسب مكانيكي مانند: استحكام بالا، داكتيليتي مناسب و مقاومت سايشي، داراي كاربردهايي وسيع در صنايع گوناگون از جمله خودروسازي، راه آهن و ديگر صنايع سنگين مي باشند، اما محدوديت بزرگ آن ها سختي نسبتا بالا و قابليت ماشين كاري كم و بالا رفتن هزينه ي توليد آن از اين جهت مي باشد. "چدن نشكن آستمپر با قابليت ماشينكاري" يك ماده جديد مهندسي با ويژگي هاي بسيار مناسب است و در مقايسه با چدن هاي نشكن معمولي داراي استحكام بالاتر در سختي نسبتا يكسان و نيز قابليت ماشين كاري و در مقايسه با چدن هاي نشكن آستمپر معمولي با استحكام خستگي بهتر مي باشد. در اين پژوهش امكان توليد "چدن نشكن آستمپر با قابليت ماشين كاري" با انتخاب تركيب شيميايي مناسب و سيكل عمليات حرارتي آستنيته در دماي 850 درجه ي سانتيگراد به مدت 60 دقيقه، آستمپرينگ در دماي 390 درجه ي سانتيگراد به مدت 60 دقيقه، ايجاد ساختار آسفرايتي با استحكام كششي 900 و استحكام تسليم 705 نيوتن بر ميليمتر مربع، ازدياد طول نسبي 15درصد، سختي 232 برينل، استحكام خستگي 370 نيوتن بر ميليمتر مربع و بهبود برآيند نيروي برشي و در نتيجه بهبود قابليت ماشين كاري به مقدار 20درصد امكان پذير شد.

For long years, Austempered Ductile Iron (ADI) has found widespread application in different fields such as transportation, agriculture and other heavy industries due to its high strength and hardness coupled with reasonably good ductility. However, it’s low machinability and hence high machining costs limits further exploration of this material in certain areas. In the present work, a new engineering material having desirable properties and higher machinability, called machinable austempered ductile iron has been designed and studied. This new material has a specific composition with low alloying elements and the heat treatment cycle consisted of austenitizing at 850°C for one hour followed by austempering at 390°C for an hour, Subsequently the material has been evaluated for hardness, tensile and fatigue properties. A hardness of 235 HB has been obtained in the material with yield strength of 705 N/mm2 and a tensile strength of 900 N/mm2. The corresponding percent elongation in the material was %15 with fatigue strength of 370 N/mm2. The results indicate significant improvement in machinability and endurance limit compared to regular austempered ductile iron. Thus, this new machinable austempered ductile iron can become a substitute for regular ADI in many applications to improve production and/or performance efficiency.