ارزيابي تأثير آلومينيوم بر تغيرات ريزساختاري، خواص مكانيكي و عمر خستگي فولاد هايپريوتكتوئيد هادفيلد

Evaluation of Aluminum Effect on the Microstructural changes, Mechanical properties and Fatigue life of Hadfield hypereutectoid Steel

در اين پژوهش به بررسي تأثير عنصر آلياژي آلومينيوم بر تغيرات ريزساختاري، خواص مكانيكي و عمر خستگي فولاد هادفيلد پرداخته شده است. براي اين منظور، ابتدا دو بلوك از فولاد هادفيلد (بدون آلومينيوم و حاوي 1/68 درصد وزني آلومينيوم) بوسيله‌ي كوره القايي تهيه شد. پس از ريخته‌گري، هر دو بلوك تحت عمليات حرارتي آستنيته‌كردن در دماي °C1100 به مدت 2 ساعت قرار گرفته و بلافاصله در آب خالص سريع سرد شدند. در مرحله‌ي بعد، آزمون‌هاي كشش تك‌محوره، خستگي‌خمشي و سختي‌سنجي به روش ويكرز بر روي نمونه‌ها انجام شد. براي بررسي ريزساختار از متالوگرافي و براي بررسي سطوح شكست از ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده گرديد. در نتيجه معلوم شد كه نمونه‌ي حاوي 1/68 درصد وزني آلومينيوم سختي و استحكام تسليم بيشتر، و در عوض استحكام كششي، انعطاف‌پذيري و عمر خستگي كمتري نسبت به نمونه‌ي بدون آلومينيوم دارد. همچنين تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي دلالت بر وقوع شكست نرم در آزمايش كشش براي هر دو نمونه و افزايش رشد ترك خستگي در آزمايش خستگي در اثر افزودن آلومينيوم به تركيب فولاد هادفيلد داشت.

In this study, the effect of aluminum alloying element on the microstructural changes, mechanical properties and fatigue life of Hadfield steel was investigated. For this purpose, 2 blocks castings were prepared from Hadfield steel (without Al and with 1.68 wt% Al addition) by using coreless induction furnace. After the casting, all the blocks were austenitized in 1100°C for 2 hours and immediately quenched in the pure water. In the next step, uniaxial tensile test, bending fatigue test and hardness test by vickers method were conducted on specimens. Microstructure evaluation was conducted by optical metallography and the fractured surfaces were observed by scanning electron microscopy. As a result, it was found that the sample containing 1.68 wt% Al had more hardness and greater yield strength but tensile strength, flexibility and fatigue life of lesser compared to sample without Al addition. So, scanning electron microscopy images indicated the occurrence of ductile fracture in tensile test for both samples and was increased fatigue crack growth in the fatigue test due to the addition of aluminum to chemical composition of Hadfield steel.