افزایش قابل ملاحظه خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35chgsa در شرایط عملیات حرارتی کوئنچ و پارتیشن‌بندی در مقایسه با حالت کوئنچ و تمپر متداول

در این پژوهش، اصلاح ریزساختار و رفتار مکانیکی فولاد عملیات حرارتی‌پذیر کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35chgsa در شرایط عملیات حرارتی کوئنچ مستقیم در آب و تمپر شده (q&t) در مقایسه با شرایط کوئنچ در حمام نمک مذاب و پارتیشن‌بندی (q&p) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این هدف، نمونه‌هایی از فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35chgsa در دمای ℃900 به مدت 15 دقیقه حرارت داده شده و سپس به دو روش‌ عملیات حرارتی ادامه پیدا کرد. در روش اول، نمونه‌ها ابتدا در آب کوئنچ و سپس در دمای ℃500 به مدت 60 دقیقه تمپر شدند (q&t). در روش دوم، نمونه‌ها ابتدا در حمام نمک مذاب با دمای ℃230 کوئنچ و برای مدت 1 دقیقه جهت تشکیل مقدار جزئی مارتنزیت نگهداری شدند و آنگاه به منظور پارتیشن‌بندی کربن از مارتنزیت به نواحی آستنیت مجاور، در دمای ℃400 برای مدت 12 دقیقه حرارت داده شده و در نهایت در آب کوئنچ شدند (q&p). آزمون‌های سختی‌سنجی و کشش به همراه آنالیز فازی به روش xrd و مشاهدات ریزساختاری با میکروسکوپ‌های نوری، الکترونی روبشی گسیل میدانی fesem مجهز به eds و الکترونی عبوری tem در کنار پراش‌سنجی الکترونی انجام شد. نتایج نشان می‌دهد انجام فرایند عملیات حرارتی q&p باعث اصلاح شگرف ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد 35chgsa در مقایسه با شرایط q&t شده است. حاصل‌ضرب استحکام کششی نهایی در ازدیاد طول که معیار خوبی از ارزیابی طراحی و توسعه فولادهای استحکام بالای پیشرفته است در نمونه‌های q&t در مقایسه با نمونه‌های q&p بطور شگرفی به ترتیب از 16.4 به 25.5gpa.% افزایش یافته است. افزایش قابل ملاحظه خواص مکانیکی نمونه های q&p در اثر ایجاد ریزساختار میکروکامپوزیتی حاوی مارتنزیت-آستنیت باقیمانده در مقایسه با ریزساختارهای کاملا مارتنزیتی نمونه های q&t است. در اثر پارتیشنبندی کربن از مارتنزیت بهنواحی آستنیت مجاور آنها در نمونه های q&p و نتیجتا پایدارسازی کسر قابل توجه 17/2 درصد آستنیت باقیمانده نرم به شکل فیلم های نازک در بین کریستال های سخت مارتنزیت، افزایش قابل ملاحظه خواص مکانیکی اتفاق افتاده است.

superior improvement of microstructure and mechanical properties of a medium silicon low alloy 35chgsa steel under quenching and partitioning heat treatment in comparison to conventional quenching and tempering condition

in this experimental work, the improvement of microstructure and mechanical behavior of medium silicon low alloy 35chgsa steel have been investigated under quenching and partitioning heat treatment in comparison to conventional direct water quenching and tempering condition. for this purpose, the samples of medium silicon low alloy 35chgsa steel were first austenitized at 900˚c for 15 min and then cooled to room temperature. by the following two heat treatment methods. in the first method, the austenitized, samples were directly quenched in water and then tempered at 500°c for 60 min (q t). in the second method, the austenitized samples were quenched in the molten salt bath at 230°c for 1 min in order to form some martensite and then heated to 400°c for 12 min for carbon partitioning from martensite to the adjacent remaining austenite areas and finally water quenching (q p). hardness and tensile tests were performed with phase analysis by xrd and microstructural observations under optical microscopy, field emission scanning electron microscopy (fesem) equipped with energydispersive spectrometry (eds), followed with electron diffraction via transmission electron microscope (tem). the results show that the q p heat treatment process has been associated with the significant improvement in microstructure and mechanical properties of medium silicon low alloy steel compared to conventional water quenching and tempering condition. the product of ultimate tensile strength multiple elongation, which is a good criterion for design and development of advanced high strength steels, is significantly increased from 16.4 (q t samples) to 25.5% gpa (q p samples).