بررسي تأثير كربن و نيكل بر ريزساختار و رفتار تغيير شكل گرم فولاد زنگ‌نزن مارتنزيتي 410

فولادهاي زنگ‌نزن مارتنزيتي كه بر پايه سيستم Fe-Cr-C قرار دارند از سختي و استحكام بيشتري نسبت به فولادهاي آستنيتي برخوردارند. اين فولادها به دليل استحكام و مقاومت به خوردگي داغ بالا در صنايع توربيني و گاز و پتروشيمي كاربرد وسيعي پيدا كرده‌اند . اما اين گروه از فولادها نسبت به فولادهاي زنگ‌نزن فريتي و آستنيتي، مقاومت به خوردگي كم‌تري نشان مي‌دهند. از طرفي در صنايع توربيني استحكام آلياژ پارامتر مهمي درميان خواص مختلف فولادها محسوب مي‌شود. از اين رو هدف از پژوهش حاضر، بررسي تأثير كربن و نيكل بر ريزساختار و رفتار تغيير شكل گرم فولاد 410، با استفاده از آناليز حرارتي تفاضلي (DTA)، طيف‌سنجي پراش پرتو ايكس (XRD)، آزمايش فشار گرم، تعيين معادلات بنيادي حاكم بر فرآيند تغيير شكل، ارائه نقشه‌هاي فرآيند تغيير شكل گرم و بررسي ريزساختار است. بدين منظور، دو فولاد 420B و 414 كه به ترتيب كربن و نيكل بيش‌تري نسبت به فولاد 410 دارند، انتخاب و آزمون فشار گرم در 5 دما در محدوده دمايي °C 1150-950 و 4 نرخ كرنش در محدوده s-1 1-001/0 روي اين آلياژها انجام شده است. با توجه به منحني‎‌هاي سيلان دو آلياژ و ريزساختار آن‌ها مشخص شده است كه در نرخ كرنش پايين (s-1 001/0)، تبلور مجدد ديناميكي مكانيزم غالب فرآيند ترميم بوده اما درصد كمي از ساختار دچار ترميم شده است. اين مساله در نرخ كرنش بالا (s-1 1) نيز ديده شد كه درصد ترميم و كار نرمي حاصل از آن به شدت كاهش مي‌يابد. در اين حالت مكانيزم غالب ترميم، بازيابي است. اما در نرخ كرنش‌هاي s-1 01/0 و s-1 1/0 مقدار بيشينه كار نرمي حاصل شد كه اين پديده به دليل شرايط مناسب وقوع تبلور مجدد ديناميكي (دما و زمان)، بوده است. با توجه به نتايج آناليز حرارتي تفاضلي آلياژهاي مورد بررسي مشخص شد كه دماي شروع استحاله آستنيت به فريت دلتا براي فولادهاي 420B و 414 به ترتيب °C 1046 و °C 1092 است كه در نتيجه جهت جلوگيري از تشكيل فريت دلتا كه فاز تردي محسوب مي‌شود، بايستي از تغيير شكل گرم اين آلياژها در دماهاي بيش‌تر از دماي شروع اين استحاله خودداري شود. در نتيجه محدوده تغيير شكل گرم آلياژ 420B، در محدوده دمايي °C 1046-950 و نرخ كرنشي s-1 1/0-01/0 و آلياژ 414، در محدوده دمايي °C 1092-950 و نرخ كرنشي s-1 1/0-01/0 بدست آمده است. با توجه به نتايج DTA نشان داده شد كه با افزايش كربن و نيكل منطقه پايداري آستنيت افزايش يافته كه در نتيجه جهت افزايش مقاومت به خوردگي اين آلياژها مي‌توان درصد كروم آلياژها را افزايش داد.

190306

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر محمدرضا ابوطالبي - دكتر سيد حسين سيدين