ارزیابی اثر کربن و آنیل انحلالی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پایه کبالت ریختگی astm f75

آلیاژ پزشکی پایه کبالت کروم مولیبدن astm f75 به صورت ریختگی در ایمپلنت‌های ارتوپدی مانند مفاصل مصنوعی لگن و زانو استفاده می‌شود. این آلیاژ به دلیل وجود عیوبی نظیر ناهمگنی شیمیایی و اندازه دانه بالا، تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. در پژوهش حاضر، تاثیر عملیات حرارتی آنیل انحلالی بر تحولات ساختاری و خواص مکانیکی دو آلیاژ astm f75 (یک نمونه بدون کربن و دیگری حاوی کربن به مقدار 0/21 درصد وزنی) مورد اریابی قرار گرفت. عملیات حرارتی آنیل انحلالی در سه دمای c1175°، c1225° و c1275°و زمان‌های 0/5، 1، 2 و 4 ساعت انجام شد. سپس نمونه ها در آب کوئنچ شدند. نتایج نشان داد در نمونه بدون کربن، رسوبات σ تشکیل شد. اگرچه، در نمونه حاوی کربن، فازهای σ و کاربید m23c6 تشکیل شد. همچنین با افزودن کربن، کسر حجمی کاربیدها به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافت و به مقدار 6/55 درصد رسید که سبب افزایش استحکام نمونه شد. با افزایش دمای آنیل از c1175° به c1275° و زمان آن از 5/0 به 4 ساعت، کسر حجمی رسوبات و همچنین اندازه آن‌ها کاهش یافت. در نمونه‌ی حاوی کربن با آنیل در دمای c1225° به مدت 1 ساعت رسوبات توزیع همگن‌تری در ساختار یافتند. همچنین اغلب کاربیدهای موجود در مرزدانه که در حالت ریختگی مشاهده شد، با عملیات حرارتی حذف شدند. در نهایت در نمونه حاوی کربن عملیات حرارتی شده، خواص مکانیکی مانند استحکام کششی نهایی تا 19 درصد و انعطاف‌پذیری تا دو برابر نسبت به نمونه ریختگی افزایش یافت.

evaluation of the effect of carbon and solution treatment on the microstructure and mechanical properties of astm f75 cast co based alloy

the medical cast cocrmo astm f75 alloy is used in orthopedic implants such as artificial toggle and knee. in this alloy, due to the existence of defects such as chemical inhomogeneities and large grain size, heat treatment is performed. in this research the effect of solution annealing heat treatment on the microstructural evolution and mechanical properties of two astm f75 alloy (the free of carbon specimen and the specimen containing 0.21 wt% carbon) was investigated. the solution treatment done at 1175, 1225 and 1275℃ for 0.5, 1, 2 and 4 hours. subsequently the specimens quenched in water. the results show that in the specimen without carbon, the σ precipitates were formed. however, in the specimen containing carbon, the m23c6 carbides and σ were formed. besides, by adding carbon the volume fraction of carbides increased and reached to 6.55 % leads to increase in strength. by increasing annealing temperature from 1175 to 1275℃and the time from 0.5 to 4 hours, the volume fraction and the size of carbides have been decreased. in the specimen containing carbon, by annealing at 1225℃ for 1 hours the distribution of precipitates became homogenous in the microstructure. besides, most of carbides at the grain boundaries in the cast condition were disappeared by heat treatment. finally, in the specimen containing carbon in the heat-treated condition, the mechanical properties such as the ultimate tensile strength raised up to 19% and the ductility increased twice in comparison to the one in the cast condition.