تولید چدن نشکن آستمپر فریتیآسفریتی با قابلیت ماشین‌کاری بالا از طریق انتخاب زمان آستنیته جزئی مناسب

چدن نشکن آستمپر (adi) ماده‌ مهندسی شناخته شده‌ای با پتانسیل جایگزینی فولاد آهنگری است. اما کم بودن قابلیت ماشینکاری آن موجب شده از سوی برخی سازندگان مورد استقبال قرار نگیرد. بنابراین اصلاح فرایند تولید آن ضروری است تا با کنترل پارامترهای عملیات حرارتی قابلیت ماشینکاری چدن adi بهبود یابد. این تحقیق با هدف مشخص نمودن اثر زمان آستنیته جزئی هم‌دما بر نیروی تراشکاری و تعیین زمان بهینه انجام شد. نمونه‌های با زمینه فریتی(fdi) در دمای oc 900 به مدت min 5 تا min 60 آستنیته و سپس در نمک مذاب با دمای 370 oc به مدت min 60 آستمپرشدند تا زمینه دوفازی(dms) با مقادیر مختلف فاز آسفریت ایجاد شود. مقدار فازها با آنالیز تصویری و سختی آنها به روش برینل تعیین گردید. مولفه‌های نیروی برش با دستگاه دینامومترکیستلر در چند نرخ‌های پیشروی مختلف اندازه‌گیری شد. طبق نتایج به دست آمده، با گذشت زمان آستنیته جزئی کسر فاز آسفریت و سختی مطابق مدل جانسوناورامی زیاد شدند. نسبت به نمونه adi، با افزایش زمان تا min 12، برایند نیروی برش و توان برشی ویژه به ترتیب 50%40% و 36% کاهش یافت. وابستگی برایند نیروی برش به نرخ پیشروی به صورت یک رابطه توانی با مقدار توان 0.73، 0.80 و 0.85 به ترتیب برای نمونه‌های fdi، dms و adi تعیین شد. نتایج به دست آمده نشان داد در فرایند آستنیته هم‌دما انتخاب زمان حرارت دهی، نقشی کلیدی در دستیابی به چدن adi با قابلیت ماشینکاری مطلوب دارد.

Production of machinable ferriticausferritic ADI by selection of proper partially austenitizing time

Austempered ductile iron (ADI) is well known as useful engineering material and can compete with forged steel in many applications. But its poor machinability have caused to be not quite welcomed by manufacturers. Therefore, it is essential to modify production process to achieve desire machinable ADI by controlling of heat treatment parameters. The present study was, therefore, performed to clarify the influence of austenitizing time on cutting forces in rough turning operations and to obtain the optimum austenitizing duration of improving the machinability. To attain this goal, the samples of ferritic ductile iron (FDI) were austenitized at temperature of 900 oC for 5 to 60 min, followed by austempering into a salt bath at 370°C for 60 min to produce dual matrix structures (DMS) with different ausferrite volume fractions. Image analysis was employed to quantitatively evaluate the microstructure. The hardness were determined via Brinell test method. As a criteria adopting for machinability, cutting forces measured by Kistler dynamometer. The results indicated that the ausferrite fraction and hardness increased by increasing austentizing time according to the JohnsonAvrami model. Increasing austenitizing time to 12 min resulted in 4050% and 36% improvement on the resultant cutting force and Specific cutting power, respectively, when compared to ADI. The resultant cutting force was correlated with feed rate as a power model with exponents of 0.73, 0.80 and 0.85 for FDI, DMS and ADI, respectively. Obtained results indicates the selection of proper duration of isothermal austenitizing play the key role to achieve ADI with desire machinability.