بررسی خواص مکانیکی و سازوکار شکست قطعات متالورژی پودر تهیه شده از فولادهای نیمه پیشآلیاژ شده

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

در این تحقیق، خواص مکانیکی و سازوکار شکست دو فولاد کم آلیاژ متالورژی پودر با باندهای نفوذی شامل Distaloy DH وDistaloy HP، مطالعه شده است. برای اینمنظور، نمونه های استاندارد در دمای C° 1120 بهمدّت زمان 30 دقیقه درون محیط N2/H2 تف جوشی شدند. برای بررسی تأثیر سرعت سرمایش از دمای تف جوشی بر خواص نهایی، دو نرخ سرمایش متفاوت استفاده شد. سپس، آزمونهای چگالی سنجی، بررسی-های ریزساختاری، شکست نگاری، سختیسنجی، کشش و خستگی بر روی نمونه های استاندارد انجام شدند. بررسی ها نشان داد که میزان حفرهها و مشخصّات تخلخل تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی فولادهای مورد بررسی دارد، بهطوری که افزایش حدود 5/4 درصد در چگالی فولادهایDistaloy DH (با 2/0 درصد کربن) و Distaloy HP، بهترتیب منجر به بهبود استحکام کششی بهمیزان 44 و 26 درصد و بهبود استحکام خستگی بهمیزان 55 و 47 درصد در این فولادها شد. افزون بر این، یافته ها نشان دادند که نوع ریزساختار و نحوهی توزیع فازهای متالورژیکی نقش مؤثری بر خواص مکانیکی و بهخصوص رفتار خستگی، دارند. بهترین خواص در فولاد Distaloy HP با 5/0 درصد کربن و چگالی g/cm32/7 با سرعت سرمایش °C/sec 2/1 پس از تف جوشی، مشاهده شد. افزون بر این، مطالعات شکست نگاری نشان دادند که سازوکارهای عمدهی شکست در نواحی رشد ترک در این فولادها عبارتند از شکست انعطافپذیر (دیمپل)، شکست تردِ کلیواژ (رخبرگی) و تشکیل خطوط موّاج.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Study of Mechanical Properties and Fracture Mechanisms of Powder Metallurgy Parts Prepared using Semi Pre-alloyed Steels

نویسندگان [English]

  • hamid khorsand
  • hasan Abdoos
  • mostafa Amirjan
چکیده [English]

In the present study, the mechanical properties and fracture mechanisms of two powder metallurgy low alloy steels, i.e. Distaloy DH and Distaloy HP, were investigated. All samples were sintered at 1120 ºC for 30 min in N2/H2 atmosphere. For evaluation of the effect of cooling rate on final properties, samples were cooled from sintering temperature with two different cooling rates. In addition, density, hardness, and tensile and fatigue strengths of the samples were measured and microstructure and fractured surfaces were examined using standard methods. The results showed that pores characterizations, i.e. pores shape and distribution, have strong effects on the mechanical properties of sintered steels. For example, an increase in the density by 4.5% resulted in an increase in the tensile strength by 44% and fatigue strength by 55% for Distaloy DH steel containing 0.2% Carbon. These values for Distaloy HP steel were measured to be 26% and 47%, respectively. The results of experiments as well as those obtained from microstructural examinations for two investigated materials indicated that the type of microstructure and distribution of metallurgical phases affect the mechanical and fatigue behaviour of samples. Distalloy HP steel sample with 0.5%C and 7.2 g/cm3 density after being cooled at 1.2 ºC/sec showed the best mechanical properties among all the samples investigated. Study of fractured surfaces indicated that the major mechanisms in crack growth region of the samples are ductile fracture, brittle fracture and formation of fatigue striations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fracture mechanism؛ Mechanical propertiesFracture mechanism
  • Mechanical properties
  • Semi Pre-alloyed steels؛ Semi Pre-alloyed steels