ارزيابي تأثير كروم بر چقرمگي شكست فولاد هادفيلد با استفاده از آزمايش ضربه شارپي

Evaluation of Chromium Effect on the Fracture Toughness of Hadfield Steel By Using Charpy Impact Test

در اين پژوهش به بررسي تأثير افزودن كروم بر چقرمگي شكست فولاد هادفيلد، با استفاده از آزمايش ضربه شارپي پرداخته شده است. براي اين منظور، ابتدا سه بلوك از فولاد هادفيلد (Cr%0، Cr%1/5 و Cr%3) بوسيله‌ي كوره القايي ريخته‌گري شدند. سپس هر سه بلوك به مدت 2 ساعت تحت عمليات حرارتي آستنيته در دماي °C1100 قرار گرفته و بلافاصله در آب خالص سريع سرد شدند. در مرحله‌ي بعد، آزمايش‌هاي كشش تك‌محوره، سختي‌سنجي و ضربه‌ي شارپي بر روي هر سه نمونه انجام شد. براي بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري و براي بررسي سطوح شكست از ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. سپس براي بررسي چقرمگي شكست نمونه‌ها از روابط تجربي بين چقرمگي شكست و نتايج آزمايش ضربه شارپي، استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه كمترين سختي - بالاترين چقرمگي شكست - بالاترين طول ترك بحراني به نمونه‌ي بدون كروم و بالاترين سختي - كمترين چقرمگي شكست - كمترين طول ترك بحراني به نمونه‌ي حاوي Cr%3 تعلق گرفت. همچنين تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي دلالت بر افزايش رشد ترك در آزمايش ضربه شارپي در اثر افزودن كروم به تركيب شيميايي فولاد منگنزدار هادفيلد داشتند.

In this study, effect of chromium addition on the fracture toughness of Hadfield steel was investigated by using charpy impact test. For this purpose, 3 casting blocks were prepared from Hadfield steel (without Cr addition, and containing 1.5% Cr and 3% Cr) by using coreless induction furnace. After casting, all blocks austenitized in 1100°C for 2 hours and immediately quenched in the pure water. In the next step, uniaxial tensile test, hardness test and charpy impact test were applied on specimens. Evaluation of the microstructures was conducted by optical microscope and the fractured surfaces were observed by scanning electron microscope. The results of charpy impact test and fracture toughness empirical relationships were used for determination of fracture toughness values of specimens. As a result, it was found that sample without Cr had lowest hardness – highest fracture toughness value – highest critical crack length and the sample containing 3% Cr had the highest hardness – lowest fracture toughness value – lowest critical crack length. Also, scanning electron microscope images indicated increasing crack growth in the charpy impact test specimens by addition of Cr to chemical composition of Hadfield manganese steel.