بهینه سازی عملیات حرارتی فولادهای منگنزی(هادفیلد) با استفاده از روش تاگوچی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 13، دوره 9، شماره 3، آذر 1394، صفحه 155-161   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسنده

شبنم حسینی^*

عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد آمل

چکیده

فولادهای منگنزی (هادفیلد) به دلیل خواص ویژه از جمله مقاومت در برابر سایش توأم با توان ضربه پذیری مناسب و انعطاف پذیری خوب و قابلیت کار سختی بالا، بخش مهمی از قطعات مصرفی در صنایع معدن و راهسازی را به خود اختصاص داده است. انجام سیکل عملیات حرارتی به نحوی که زمینه کاملاً آستنیتی به دست آید، منجر به حداکثر مقاومت به ضربه در این فولادها می گردد. عدم اجرای کامل سیکل عملیات حرارتی و باقیماندن کاربید در مرزدانه های آستنیت باعث کاهش خواص مکانیکی از جمله مقاومت به ضربه می­گردد. دما و زمان آستنیته و سرعت کوئنچ فاکتورهای اصلی در عملیات حرارتی می­باشند. برای انحلال کامل کاربیدها محدوده دمایی و زمان آستنیته بسیار مهم می­باشد. سرعت کوئنچ نیز باید به قدر کافی باشد تا مقدار کاربیدها به حداقل برسد. در این تحقیق روش طراحی آزمایشات تاگوچی برای تعیین عملیات حرارتی بهینه جهت کاهش میزان کاربیدهای مرزدانه ای همراه با اندازه دانه آستنیت و سختی مناسب مورد بررسی قرار گرفته است. از اورتوگونال L9، با سه سطح آزمایش برای هر فاکتور استفاده گردید. نتایج به دست آمده از آزمایشات نشان داده است، ابتدا دمای آستنیته و سپس سرعت کوئنچ مهمترین فاکتور تأثیر گذار روی میزان کاربید مرز دانه ای و اندازه دانه و میزان سختی می­باشد و این نتایج، بهترین سیکل عملیات حرارتی را مشخص نموده است.

کلیدواژه‌ها

"فولادهای منگنزی(هادفیلد)؛ "دمای آستنیته"؛ " زمان آستنیته"؛ "سرعت کوئنچ"؛ "روش تاگوچی"

مراجع

 

[1]     D. K. Subramanyam, G. W. Grube&  H. J. Chapin, “Austenitic Manganese Steel Castings”, 9^th Edition, ASM Metals Handbook, Vol. 9, pp. 251-256, 1985.

 

[2]     S. Chakrabartti, “Cast Austenitic Manganese Steels Some Practical Notes”, www.cbgfoundry.com.

 

[3]     I. Karaman, Ph.D. Thesis, University of Illinois, Chicago, 2000.

 

[4]     A. Kumar Srivastava&  K. Das, “Micro structural characterization of Hadfield austenitic manganese steel” Journal of Materials Science, Vol. 43, Issue 16, pp. 5654-5658, August 2008.

 

[5]     M. Ravandoost, M. Taghavi&  M. H. Shaeri, “Investigation of effect of direct quench on microstructure of Hadfeild steel”, 11^th Congress of the Iranian Metallurgical Society, (In Persian), 1386.

 

[6]     S. W. Bhero, B. Nyembe & K. Lentsoana, “Common Causes of Premature Failure of Hadfield Steel Crushers and Hammers Used in the Mining Industry”, International Conference on Mining, Mineral Processing and Metallurgical Engineering (ICMMME'2013) ,Johannesburg (South Africa), April 15-16, 2013.

 

[7]     R. W. Smith, A. DeMonte & W. B. F. Mackay, “Development of high-manganese steels for heavy duty cast-to-shape applications”, J. Mater Process Tech, Vol. 153–154, pp. 589–595, 2004.

 

[8]     Sh. Hosseini & M. B. Limooei, “Optimization of Heat Treatment to Obtain Desired Mechanical Properties of High Carbon Hadfield Steels”, World Applied Sciences Journal. Vol. 15, No. 10, pp. 1421-1424, 2011.

 

[9]     P. W. Mason & P. S. Prevey, “Iterative Taguchi Analysis: optimizing the austenite content and hardness in 52100 steel”, Journal of Materials Engineering and performance, Vol. 10, No. 1, pp. 14-21, 2001.

 

[10] M. Joseph Davidson, K. Balasubramanian & G. R. N. Tagore, “Experimental investigation on flow-forming of AA6061alloy-A Taguchi approach”, journal of materials processing technology, Vol. 200, pp. 283–287, 2008 .

 

[11] R. Rov, Translate by: D. M. Khani & F. Taghavi, “A Primer on the Taguchi Method”, Zanjan University Publication, (In Persian), 1386.