مکانیزم پدیدۀ خستگی حرارتی در چدن خاکستری GG25

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• میر باقری میر باقری
• امید عودباشی
• اشعری آستانی اشعری آستانی

ایرانی

10.22067/ma.v21i1.2421

چکیده

در پژوهش پیش رو کوشش شده است مکانیزم شکست ناشی از خستگی حرارتی بدون قید با دامنه حرارتی بالا بین صفر تا 900 در قطعات چدن خاکستری ارائه شود. به این منظور نمونه‌هایی از چدن GG25 با ابعاد 5520 میلیمتر تراشکاری شد. سپس با ایجاد شکافی به ضخامت 3/0 میلیمتر در وسط آن‌ها و به عمق 5/2 میلیمتر، عملیات خستگی حرارتی از دمایC ˚900 و کوئنچ کردن در دو محیط مختلف، یکی محیط آبِ یخ و دیگری دوغاب ضداکسیداسیون، بر نمونه‌های چدنی انجام گرفت. در سیکل‌های مختلف، ساختار نمونه در اطرف گرافیت‌ها و زمینه فلزی مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر متالوگرافی الکترونی و آزمون میکروسختی نشان می‌دهند مکانیزم خستگی حرارتی در چدن یاد شده به این صورت است که با اعمال شوک حرارتی در دمای بالا فاز Fe3C به کربن و فریت تجزیه می‌شود. سپس با رسوب کربن روی گرافیت‌های آزاد اولیه، ساختار پرلیتی اولیه ریختگی به فاز نرم فریتی تبدیل می‌شود و به علت اختلاف ضرایب انبساط حرارتی گرافیت و فریت، ترک‌های ریزی در مرز بین گرافیت و زمینه فلزی جوانه زنی، رشد و اشاعه می‌یابند که در نهایت منجر به شکست نمونه‌ها می‌شوند. اما در مورد نمونه‌هایی که سطح آن‌ها با ماده ضداکسیداسیون پوشش داده نشده بود ( محیط آبِ یخ) پدیده اکسیداسیون داغ از تمام سطوح شروع و به عمق ماده پیشروی می‌کند؛ به طوری که مکانیزم غالب در شکست نمونه‌ها به جای خستگی حرارتی، پدیده خوردگی اکسیداسیون داغ خواهد بود.

---

عنوان مقاله [English]

Thermal Fatigue Mechanism in the GG25 Gray Iron

نویسندگان [English]

• S. mohamad hosin mirbagheri
• maryam bari
• Negar Ashari Astani

چکیده [English]

In this paper a mechanism for fracture of GG25 Gray Iron has been presented under the non-constrained thermal shock. In order to constrain the residual stress on the Cast Iron matrix a notched sample with dimensions 5*5*20 mm from the GG25 were designed and machined. The notch had dimensions of 0.3 mm thickness and 2.5 mm depth. Then the samples were thermal shocked between cycles 900˚C and 0˚C in the ice-water and the non-oxidation slurry. Results of SEM metallographic and micro hardness show that thermal shocks can cause the Fe3C phase decomposition to carbon and ferrite. The precipitating of carbon on initial free graphite flakes can cause the growth and toughness of the graphite flakes. Then, due to difference of thermal expansion between the graphite and the ferrite, at the interface, micro cracks propagate into the ferrite phase and leads to fracture. However, dominant phenomenon for the quenched samples into the ice-water was the hot oxidation.