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