Kamis, 14 Juni 2012

Pengaruh laju pendinginan pada kekerasan dan struktur mikro AISI 1020, AISI 1040 dan AISI 1060 Baja




Tujuan pekerjaan ini adalah untuk mengetahui pengaruh laju pendinginan pada struktur mikro dan sifat mekanik dari AISI 1020, AISI 1040 dan baja AISI 1060. Sampel dipanaskan dan dirawat di 1250 ° K untuk 4 jam dan kemudian didinginkan oleh tiga metode yang berbeda. Untuk tujuan ini, yang microhardness dan struktur mikro dari baja perlakuan panas setelah diperiksa dengan optik mikroskop dan kekerasan tes, masing-masing. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur mikro ini baja dapat diubah dan ditingkatkan secara signifikan dengan memvariasikan laju pendinginan. Dengan demikian, panas pengobatan (pemanasan dan pendinginan) digunakan untuk mendapatkan sifat yang diinginkan dari baja seperti meningkatkan ketangguhan, keuletan atau menghilangkan tegangan sisa, dll
Kata kunci: Karbon baja, kekerasan, struktur mikro, perlakuan panas.

PENDAHULUAN
Sifat mekanis baja sangat terhubung ke mikro yang diperoleh setelah perlakuan panas yang umumnya dilakukan untuk mencapai yang baik kekerasan dan / atau kekuatan tarik dengan daktilitas yang cukup (Mebarki et al., 2004). Saat ini, ada minat yang kuat dalam pengaruh laju pendinginan terhadap sifat mekanis dan struktur mikro baja olahan industri. Di mempertimbangkan struktur mikro, pengaruh pendinginan pada struktur mikro baja bantalan vanadium HSLA telah diselidiki oleh elektron transmisi mikro-scopy (Bangaru dan Sachdev, 1982). Telah ditunjukkan bahwa pendinginan minyak menghasilkan dasarnya ferit-mar-tensie struktur fase ganda dengan sekitar 4 persen dari volume yang partikel halus dan film tipis dipertahankan ausenite. Sebaliknya, hasil pendinginan lambat udara dalam jumlah yang lebih besar (sekitar 10 Volume persen) dari ausenite dipertahankan selain ferit dan martensit fase. Di sisi lain, dengan diterapkan laju pendinginan meningkat, struktur berubah berkembang dari bainit granular, lebih rendah bainit, self-tem-martensit pered, untuk akhirnya martensit tanpa diri temper (Qiao et al., 2009). Di antara mereka, diri-tem-pered martensit, diperoleh pada spesimen berubah didinginkan dengan tingkat 25 - 80 ° C / menit, menunjukkan yang tertinggi kekerasan menghargai karena presipitasi karbida baik. Karena pentingnya teknologi, tarik yang perilaku dan struktur mikro massal, Sn-3.5 solder Ag sebagai fungsi dari laju pendinginan telah dipelajari (Bochoa et al, 2003.). Telah ditunjukkan bahwa kekuatan luluh increa-ses dengan laju pendinginan meningkat, sementara tarik utama kekuatan dan ketegangan-ke-kegagalan adalah tidak terpengaruh. Meskipun banyak makalah telah dipublikasikan pada efek pendinginan tingkat pada perilaku tarik baja (Chao dan
Gonzales-Carrasco, 1998; Perdrix et al, 2000;. Serre dan Vogt, 2008), ada sedikit penelitian tentang efek dari laju pendinginan pada struktur mikro dan microhardness (Nagpal dan Baker, 1990;. Lu et al, 2009). Terutama, Pengaruh laju pendinginan pada microhardness rendah (AISI 1020) dan karbon menengah (AISI 1040, AISI 1060) baja jarang dilaporkan. Penelitian ini bertujuan untuk bawah- berdiri pengaruh laju pendinginan pada microhardness yang dan struktur mikro dari baja.

Eksperimental metode
Komposisi kimia baja ini diberikan dalam Tabel 1. Itu Substrat yang dipotong dari 2 x 2 x 20 mm3 pelat baja dan anil pada 900 K untuk 10 jam untuk menghilangkan tegangan sisa potensial sebelum microhardness tes. Kemudian, sampel dipanaskan di 1250 ° K untuk 4 jam dan kemudian didinginkan oleh tiga berbeda metode. Berbeda pendinginan tarif, yaitu pada air kondisi ruangan pendinginan, pada pendingin ruangan AC dan pada kondisi tungku pendinginan suhu yang diterapkan untuk baja untuk mengamati efek pada struktur mikro dan microhardnes baja. Mikro diamati dengan mikroskop optik. Untuk menentukan kekerasan baja, sebuah microhardness Vickers tester dengan beban 100 g adalah digunakan. Banyak lekukan dibuat pada permukaan baja untuk memeriksa reproduktifitas dari kekerasan data. Selanjutnya



HASIL DAN PEMBAHASAN
Tingkat pendinginan rata-rata didefinisikan sebagai turunan waktu dari suhu rata-rata spasial, Q(t)=dT (x,t)/dt.Ini laju pendinginan adalah fungsi dari waktu tetapi dianggap mendekati konstan, karena fungsi T (x, t) adalah ditemukan sekitar linear pada rentang suhu di mana sebagian besar terjadi segregasi (Craievich dan Olivieri, 1981; Maveety et al, 2004).. Dalam penelitian ini, AISI 1020 (baja A), AISI 1040 (baja B) dan AISI 1060 (Baja C) memiliki struktur mikro ferit dan perlit (FP) dua fase di negara normal (Gambar 1a, 1b dan 1c). Karakteristik struktur mikro dari baja yang parameterized oleh volume perlit (wilayah gelap) fraksi. Struktur mikro baja A, B dan C yang terkandung perlit 25, 50 dan 75% tergantung pada karbon konten, masing-masing (Gambar 1a, 1b dan 1c). Itu persentase ditentukan dengan mikroskop optik. Sebagai terlihat pada angka-angka, persentase perubahan perlit dengan perubahan kadar karbon baja. Persentase fase diperoleh dengan menggunakan mikro optik foto (Angka 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, dan 2i) baja setelah perlakuan panas diberikan pada Tabel 2. Dari Tabel 2 kita melihat bahwa persentase perubahan ferit dan perlit dengan tingkat pendinginan dan kandungan karbon. Pada sisi lain, tingkat pendinginan yang lebih tinggi dapat digunakan untuk mencapai keadaan martensit pada studi ini. Itu menyimpulkan bahwa tingkat pendinginan dan kandungan karbon memiliki efek pada struktur mikro baja. Massalski (1990) telah melaporkan bahwa ketika baja didinginkan di tingkat menengah untuk suhu kamar, karbon dapat berdifusi relatif jauh dan jarak dari karbon kaya fase Fe3C adalah lebih besar. Para perlit yang dihasilkan disebut perlit kasar. Ketika baja didinginkan pada tingkat yang lebih cepat, karbon dapat berdifusi tidak jauh hasil baik perlit pada baja karbon.
Yankovskii dkk. (1979) telah melaporkan bahwa panas pengobatan baja 45 tahan hardening (austenitisasi pada 900°, pendinginan pada 30 - 40°/s ke 600-550°, kemudian di udara) mengarah pada pembentukan
tersebar feritik perlitik-struktur dan peningkatan sifat mekanik dibandingkan dengan normalisasi kondisi. Sifat mekanik baja 45 dikenakan pendinginan terganggu pada 600° hampir tidak berbeda dari sifat yang diperoleh setelah pendinginan dan temper pada 600° σb = 74 - 76 kgf / mm2, σT = 46 - 48 kgf/mm2, σ5 = 18 - 21%, a = ν +20 = 810 kgf-m/cm2. Mengganti baja "D" dengan baja 45 memiliki terkontrol komposisi kimia dalam kombinasi dengan perlakuan panas termasuk pendingin terganggu memungkinkan untuk meningkatkan kekuatan luluh, mengurangi faktor keamanan, dan dengan demikian mengurangi berat tank.
Karena penguatan dua fasa, karbon polos ferit-perlit (FP) baja memiliki keseimbangan yang baik dari kekuatan dan daktilitas. Namun, karbon polos FP baja umumnya memiliki kekuatan lebih rendah dari tinggi kekuatan baja paduan rendah dengan marah martensit sitic mikro (Tsuchida et al., 2002). Tabel 3 menunjukkan pengaruh kandungan karbon dan pendinginan tingkat pada microhardness baja. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 3 bahwa microhardness baja meningkat dengan meningkatnya laju pendinginan dan juga kandungan karbon. Selain itu, microhardness meningkat dengan meningkatnya perlit persentase. Para microhardness baja increa- ses cepat sebagai persentase martensit meningkat. Para microhardnesses air-dipadamkan sampel adalah meningkat dengan faktor dekat 3 dan 3,5 dibandingkan dengan nilai microhardness diperoleh dari udara dan tungku-
didinginkan baja, masing-masing (Tabel 3). Hal ini karena martensit adalah salah satu penguatan yang paling umum fase dalam baja. Secara umum, microhardness meningkat karena penyempurnaan dari fase utama setelah cepat pendinginan (Wang et al., 2007). Hal ini juga diketahui bahwa pendinginan air membuat larutan padat lewat jenuh, dan lowongan meningkat dengan kandungan karbon dalam air-
dipadamkan sampel (Oca dkk., 2001). Dengan demikian, tinggi hard-ness berkorelasi dengan daya tahan tinggi terhadap slip dan disloca-tion. Dalam martensit, ketergantungan karbon kekerasan adalah dikaitkan dengan atom karbon terjebak dalam oktahedral interstisial situs struktur kristal martensit (Kurdjumov
dan Khachaturyan, 1972) Kami mengklaim. bahwa peningkatan microhardness adalah karena penundaan dalam pembentukan ferit yang mempromosikan pembentukan perlit dan martensit pada tingkat pendinginan yang lebih tinggi. Dengan demikian, peningkatan microhardness dengan baja dipadamkan air dapat dijelaskan oleh volume relatif meningkatnya perlit dan martensit setelah pendinginan. Di sisi lain, kekerasan martensit meningkat tajam dengan meningkatnya
karbon konten. Sim et al. (2004) menunjukkan bahwa karbon konten mempengaruhi kekuatan mekanik baja dengan kontrol-ing fraksi volume perlit. "Sarita, pada tahun 1995, menunjukkan yang pada suhu kamar kelarutan karbon dalam besi hampir nol ". Jadi, memisahkan dari struktur kristal dan membentuk suatu senyawa kimia dengan zat besi dikenal sebagai sementit. Sementit dan ferrit mungkin menunjukkan sebuah kamelar struktur, yang dikenal sebagai perlit.

Kesimpulan
Kesimpulannya, perbedaan dalam laju pendinginan tampaknya memberikan efek dramatis pada microhardness baja, tergantung pada isi karbon baja. Mikro- kekerasan meningkat dengan laju pendinginan meningkat dan karbon karena pengerasan larutan padat dan konten pembentukan fase martensit. Dengan demikian perlakuan panas (Pemanasan dan pendinginan) digunakan untuk mendapatkan sifat yang diinginkan baja seperti meningkatkan ketangguhan, keuletan atau menghilangkan tegangan sisa.

REFERENSI
Bangaru Nilai realisasi bersih, Sachdev AK (1982). Pengaruh laju pendinginan pada struktur mikro dan austenit sisa dalam anil intercritical vanadium mengandung baja HSLA. Metalurgi dan Mater. Trans. A, 13: 11.
Bochoa F, Williams JJ, Chawla N (2003). Pengaruh Tingkat Pendingin di Creep Perilaku dari Paduan Sn-3.5Ag. J. Elektron. Mater. 32: 1414.
Calik A, Özsoy A (2002). 11th International Metalurgi dan Material Kongres Ğstanbul, Turki.
Chao J, Gonzales-Carrasco JL (1998). Pengaruh laju pendinginan pada suhu kamar tarik perilaku MA termal dioksidasi 956. Mater. Sci. Technol. 14: 440.
Craievich AF, Olivieri JR (1981). Pengaruh dari pendinginan terus menerus prosedur pada tahap awal dekomposisi spinodal. J. Appl. Cryst. 14: 444.
Teknik Metalurgi dan Material, Gazi University Press, 202, Suleyman Sarita, Maltepe, Ankara, Turki.
Garcia C, Oca DG, Muñoz-Morris MA (2001). Peran karbon dan Heat Treatment dan Sifat Mekanik Carbon Steel, Membaca Tugas: 9,14, bab 10 di Callister, Diagram Fase Biner, 2 ed.Vol. 3, Massalski TB (Editor-in-Chief), ASM International, Bahan Park, OH, 1990.)
Kurdjumov GV, Khachaturyan AG (1972). Fenomena atom karbon redistribusi di martensit. Metalurgi dan Material Transaksi B 3, 5.
Lu Z, RG Faulkner, Riddle N, Martino FD, Yang K (2009). Efek panas pengobatan pada mikrostruktur dan kekerasan Eurofer 97, Eurofer BPO dan T92 baja. J. Nuc. Mater. 415: 386-388.
Maveety JG, Liu P, Vijayen J, Hua M, Sanchez EA (2004). Pengaruh Pendinginan Tingkat Pada Mikrostruktur dan kuat geser Murni Sn, Sn- 0.7Cu, Sn-3.5Ag, dan Sn-37Pb Menyolder. J. Elektron. Mater. 33, 11.
Mebarki N, Delagnes D, Lamelse P, F Delmas, Levaillant C (2004). Hubungan antara struktur mikro dan sifat mekanik dari 5% Cr marah baja perkakas martensit. Mat. Sci. Eng. A. 387-389, 171-175.
Nagpal P, saya Baker (1990). Thermal lowongan dan anomali hasil dari FEAL. Metalurgi Transaksi, 21A 2281.
Perdrix F, Trichet MF, Lbonnentien J, Cornet M, Bigot J (2000). Pengaruh nitrogen terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik Ti-48Al paduan. J. Phys. 10, 223.
Qiao ZX, Liu Kuning, Yu LM, Gao ZM (2009). Pengaruh laju pendinginan pada mikrostruktur pembentukan dan kekerasan baja 30CrNi3Mo. App. Phy. A. 95, 917.
Serre I, Vogt JB (2008). Sifat mekanis dari 316L/T91 sambungan las diuji dalam timbal-bismuth cair. J. Nuklir Mater. 376: 330
Sim BHJ, Lee YB, Nam WJ (2004). Daktilitas hipo-eutektoid baja dengan ferit-perlit struktur. J. Mat. Sci. 39: 1849.
Tsuchida N, Tomota Y, Nagal K (2002). Kecepatan tinggi Deformasi untuk Ultrafine-grained ferit-perlit Steel. ISI.J. Internasional, 42, 1594. lowongan kerja di proses quench hardening dan usia pelunakan dari Fe-40Al-C paduan. Scripta Mater. 44: 561.
Wang X, HM Lu, XL Li, LI L, Zheng YF (2007). Mikroskopis fase-bidang simulasi ditambah dengan energi regangan elastis untuk proses presipitasi Ni-Cr-Al paduan dengan isi Al rendah. Trans. Nonferrous Met. Soc. Cina, 17: 122.
Yankovskii VM, Beilinova TA, Vasiliev EL, Khallas IS (1979). Sifat tank yang terbuat dari baja karbon setelah perlakuan panas, Logam Sains dan Heat Treatment, 21 (8): 586-589

Tidak ada komentar:

Posting Komentar