بررسي تاثير دماي تمپر بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد 34CrMo4 مورد استفاده در ساخت مخازن گاز طبيعي فشرده

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

فولاد 34CrMo4 در دسته فولادهاي آلياژي قرار مي گيرد كه با توجه به مقدار متوسط عنصر كربن در تركيب شيميايي مي توان با عمليات حرارتي كوئنچ و تمپر به آن استحكام بخشيد. اين فولاد براي ساخت قطعاتي كه تحت بارهاي ثابت و سيكلي هستند، همچون ميل لنگ، اكسل، محور پينيون ماشين آلات، رينگ تاير خودرو، غلتك هاي صنايع فولاد و همچنين ساير قطعات فورج و زنجيرها استفاده مي‌شود. يكي از كاربردهاي اصلي فولاد مذكور با توجه به خواص مكانيكي مطلوب، استفاده در ساخت بدنه ي مخازن تحت فشار از قبيل مخازن گاز طبيعي است. يكي از چالش هاي اساسي در ساخت مخازن تحت فشار، ارتقاي همزمان استحكام، سختي و چقرمگي است. در اين راستا، پژوهش حاضر به بررسي تاثير دماي تمپر بر روي خواص مكانيكي و ريزساختاري فولاد 34CrMo4 مورد استفاده در ساخت مخازن گاز طبيعي فشرده مي پردازد. بدين منظور مخازن ساخته شده پس از عمليات آستنيته در دماي 830 درجه سانتي‌گراد به مدت 75 دقيقه و كوئنچ در روغن مخصوص به مدت 80 ثانيه تا كمتر از دماي 100 درجه سانتي‌‌گراد، در پنج دماي 505، 525، 545، 565 و 585 درجه سانتي‌گراد به مدت زمان يكسان 75 دقيقه تحت عمليات بازپخت قرار گرفتند. سپس مطالعات ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني انجام شد. همچنين خواص مكانيكي با استفاده از آزمون هاي سختي سنجي، آزمون تركيدن، آزمون كشش و آزمون ضربه بر روي نمونه هاي تهيه شده در دماهاي مختلف بازپخت بررسي شد. علاوه بر اين سطوح شكست نمونه‌هاي حاصل از آزمون كشش توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي شكست‌‌نگاري شدند. مشاهده شد با افزايش دماي بازپخت مارتنزيت خشن رفته رفته ظريف تر شده و با خروج كربن از ساختار bct مارتنزيت، صفحات فريتي جايگزين صفحات مارتنزيتي مي‌گردند. همچنين با افزايش دماي بازپخت آستنيت باقيمانده كاهش و سرعت تشكيل پرليت افزايش ميابد و ساختار به سمت تركيبي از فريت و پرليت متمايل مي‌شود كه موجب كاهش استحكام و افزايش چقرمگي مي‌گردد. با افزايش دماي بازپخت سختي از حدود 417 برينل تا حدود 301 برينل كاهش پيدا كرده است، استحكام از حدود 1300 مگاپاسكال تا حدود 1000 مگاپاسكال كاهش‌يافته و انعطاف¬پذيري و چقرمگي افزايش‌يافته است. همچنين درصد ازدياد طول از حدود 12 درصد تا حدود 16 درصد و انرژي ضربه از حدود 30 ژول بر سانتي‌متر مربع تا حدود 85 ژول بر سانتي‌متر مربع افزايش‌يافته است. تصاوير شكست نگاري نيز نشان داد كه با افزايش دماي بازپخت، صفحه هاي رخ برگي كاهش ميابند و جاي خود را به فرورفتگي ها و برآمدگي ها مي‌دهند. اين تغيير رفتار شكست نشان مي‌دهد با افزايش دماي تمپر، استحكام كاهش و چقرمگي افزايش ميابد. تغيير رفتار شكست در ماده با افزايش دماي تمپر را مي‌توان به دليل يكنواخت تر شدن مارتنزيت تمپر شده، همگن تر شدن ساختار و افزايش كسر مارتنزيت تمپر شده دانست. مقايسه نتايج ريزساختاري و خواص مكانيكي با استاندارد ملي 7598 كه مربوط به الزامات و روش انجام آزمون مخازن گاز طبيعي فشرده است، نشان داد كه دماهاي 505، 525 و 545 درجه سانتي‌گراد نمي‌توانند معيار هاي استاندارد را برآورده سازند و بهينه ترين دما به منظور بازپخت مخازن گاز طبيعي فشرده، محدوده ي دماي 565 تا 585 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد.

219977

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان