بررسی اثر عملیات حرارتی آستمپرینگ و مارتمپرینگ بر رفتار سایشی فولادهای کروم- مولیبدن‌دار(FMU-226) مورد استفاده در آستری آسیاب ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) قزوین

2 دانشیار دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران

3 استاد دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

با توجه به کاربرد فولادهای کروم- مولیبدن‌دار که از نوع فولادهای مقاوم در برابر سایش می‌باشند، بررسی رفتار سایشی این فولادها و همچنین بهبود مقاومت سایشی آنها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد. در این پژوهش به منظور بهبود مقاومت سایشی فولادهای فولادهای کروم- مولیبدن‌دار سیکل‌های عملیات حرارتی مارتمپرینگ و آستمپرینگ روی این فولاد انجام گردید و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از سیکل رایج در صنعت (سرد کردن به‌وسیله هوای فشرده) مقایسه گردید. قطعات پس از نگهداری در دمای آستنیته در فرآیند آستمپرینگ در حمام نمک با دمای C°300 و در فرآیند مارتمپرینگ در حمام نمک با دمای C°200 به مدت 2، 8، 30 و 120 دقیقه نگهداری شده و سپس تا دمای محیط سرد شدند. پس از بررسی ریزساختار، آزمون سایش خشک پین روی دیسک روی نمونه‌ها انجام گرفت. نتایج بررسی‌ها نشان داد در صورت استفاده از عملیات حرارتی آستمپرینگ و به خصوص مارتمپرینگ مقاومت سایشی به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. نتایج XRD و بررسی‌های SEM زیرسطح و    براده‌های حاصل از سایش، وجود مکانیزم سایش اکسیدی ملایم در همه نمونه‌ها و همه نیروها و وجود مکانیزم تورق در نمونه‌های مارتنزیتی و مکانیزم سایش شدید بر اساس تغییر شکل پلاستیک در نمونه‌های بینیتی و پرلیتی در نیروهای بالا را نشان داد.    

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Austempering and Martempering Heat Treatments on wear Behavior of Cr-Mo Steels (FMU-226) Used in Mills Liner

نویسندگان [English]

  • M.H. Shaeri 1
  • Hasan Saghafian 2
  • S. Shabestari 3
چکیده [English]

In order to investigate the effect of heat treatment on wear characteristics of Cr-Mo wear resistant steel, the specimens were austempered and martempered at 300oC and 200oC respectively for 2, 8, 30, and 120 minutes and the wear properties of the specimens were compared with those observed in common cycle in industry (compressed air quench). Dry sliding wear tests have been conducted using a pin-on-disk machine under different normal loads of 57.8, 81.3 and 104.8 at a constant sliding speed of 1.20 m/s. The scanning electron microscope (SEM) and X- ray diffraction (XRD) analysis of surface and wear debris of specimens shows that wear mechanism was mainly mild oxidative in all samples, however, delamination and plasticity-dominated wear mechanisms have been seen in high loads. The friction, wear rate and wear coefficient of the steels, have been explained with respect to microstructure and the wear mechanism. The comparison of wear rates shows that by using austempering and especially martempering process, wear resistance of this steel increases considerably.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cr-Mo Steels
  • Austempering
  • Martempering
  • Wear Rate
  • Wear mechanism

1-       Banisi, S. & Hadizadeh, M. (2007). 3-D liner wear profile measurement and analysis in industrial SAG mills. Minerals Engineering, 20(2), 132-139.

2-       Cleary, P. W. (2001). Recent advances in DEM modeling of tumbling mills.Minerals Engineering, 14(10), 1295-1319.

3-       Fu, H., Xiao, H. & Fu, H. (2005). Heat treatment of multi-element low alloy wear-resistant steel. Materials Science and Engineering A, 396, 206-212.

4-       Hertzberg, R. W. (1996). Deformation and fracture mechanics of engineering materials. John Wiley & Sons Inc.

5-       Hutching, I. M. (1992). Tribology and wear of engineering materials. Edward Arnold, 82-171.

6-       Keough, R., Laird, W. J. & Goddin, A. D. (1991). Austempering of steel. ASM Metal Handbook, Heat Treatment, 4, 367-413.

7-       Lim, S. C. & Ashby, M. F. (1987). Wear-mechanism maps. Acta Metallurgical, 35, 1-24.

8-       Olsen, D. L. & Cross C. E. (1992). Friction and wear in the mining and mineral industries. ASM Metal Handbook, Friction, Lubrication, and Wear Technology. 18, 1327-1342.

9-       Shaeri, M. H., Saghafian, H. & Shabestari, S. G. (2012). Effects of austempering and martempering processes on microstructure and mechanical properties of Cr-Mo steels (FMU-226) used in mills liner. Materials and Design, 34, 192-200.

10-   Shaeri, M. H., Saghafian H. & Shabestari, S. G. (2010). Effects of austempering and martempering processes on amount of retained austenite in Cr-Mo steels (FMU-226) used in mills liner. Journal of Iron and Steel Research International, 17(2), 53-58.

11-   Stott, F. H. (1998). The role of oxidation in the wear of alloys. Tribology International, 31, 61-71.

12-   Suh, N. P. (1973). The delamination theory of wear. Wear, 25, 111-124.

13-   Zhi-qiang, J., Jian-ming, D. & Xi-lan, F. (2006). Study and application of heat treatment of multi-element wear-resistant low-alloy steel. Journal of Iron and Steel Research International, 13(1), 57-61.