najii
عضو جدید
چکیده چدن نشکن آستمپر به عنوان ماده مهندسی جدید، جایگاه خاصی را در صنایع بویژه صنعت خودرو به خود اختصاص داده است. ولی سختی بالا باعث کاهش قابلیت ماشینکاری و افزایش هزینه های تولید این خانواده از مواده شده است. در پژوهش حاضر هدف، بررسی اثر عناصر آلیاژی نظیر منگنز، سیلسیم و همچنین فرآیند عملیات حرارتی شامل دما و زمان عملیات آستینه کردن و عملیات آستمپرینگ، روی چدن نشکن آستمپر قابل ماشینکاری می باشد. در این راستا بر پایه آزمایش های مکانیکی و متالوگرافی مشاهده شد که با انتخاب 1/0-2/0 درصد وزنی منگنز، 8/2-3 درصد وزنی سیلسیم، 15/0-25/0 درصد وزنی مولیبدن، 6/0-8/0 درصد وزنی مس و 9/0-1 درصد وزنی نیکل از یک طرف و اجرای عملیات آستینه کردن در دمای 820-850 درجه سانتیگراد به مدت زمان 30-60 دقیقه و عملیات آستمپرینگ در دمای 390-400 درجه سانتیگراد به مدت زمان 30-60 دقیقه، دستیابی به سختی 240 برینل، ازدیاد طول نسبی 14 درصد، استحکام کششی 890 مگاپاسکال و استحکام تسلیم 690 مگاپاسکال، عملی می شود. در مقاله حاضر، رفتار سایشی چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) به همراه مکانیزم های سایشی غالب که در تحقیقات انجام شده در دو دهه اخیر گزارش شده، مرور و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. چدن های ADI به دلیل ارائه خواص مطلوب و هزینه تولید پایین تر نسبت به فولاد، مورد توجه صنایع قرار گرفته است. از بین خواص می توان به مقاومت سایشی بالای آنها اشاره نمود. مکانیزم غالب در سایش این چدن ها، مکانیزم ورقه ای شدن در اثر تغییرشکل پلاستیکی گرافیت ها از کروی به بیضوی، اشاعه ترک از محل تمرکز تنش و ایجاد حفره های بزرگتر از طریق کنده شدن گرافیت ها می باشد. با کاهش دمای آستمپر، انتخاب بهینه زمان آستمپر، افزایش سختی سطوح درگیر، افزایش ظرافت ساختار آسفریتی زمینه، کاهش سرعت انجماد، کارسخت شدن فاز فریتی، افزایش میزان آستنیت باقیمانده با محتوای کربن بالا در دمای محیط، مقاومت سایشی این نوع چدن ها افزایش می یابد. تولید چدن های نشکن آستمپر کاربیدی (CADI) با استفاده از عناصر آلیاژی کاربیدزا و نیز با استفاده از مبردگذاری (ACDI)، راهکار دیگری برای نیل به این منظور است.
واژه های کلیدی: چدن نشکن آستمپرشده، ADI مقاومت سایشی، RWR، مکانیزم سایش. مقدمه لزوم دستیابی به ساختارهایی با استحکام و انعطاف پذیری بیشتر در چدن ها، منجر به شروع تحقیقات گسترده ای در زمینه تغییر ساختار این مواد شده است که یکی از نتایج درخشان این تحقیقات، چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) می باشد. چدن های ADI دارای زیرساختار منحصر بفردی از فریت و آستنیت موسوم به آسفریت می باشند که خواص مکانیکی و مقاومت به سایش برجسته ای به آنها ی بخشد. بخاطر همین خواص ارزنده، ADI اهمیت روزافزونی در ساخت قطعات ماشین آلات و خودروها نظیر چرخ دنده ها، میل لنگ ها، میل بادامک ها، یاتاقان ها، ناخن بیل های مکانیکی و تیغه های گریدر و غیره پیدا کرده است. فرآیند آستمپر کردن شامل آستنیته کردن در دمای c950-850، کوئنچ کردن و استحاله هم دمای نمونه در منطقه بینایتی در دمای c450-230، برای مدت زمان معینی می باشد. آستمپر کردن در فولادها منجر به ریزساختار بینایت بالایی یا پایینی می شود که شامل فریت سوزنی به همراه رسوب های ریز کاربیدی است ولی این فرآیند در چدن نشکن شامل دو مرحله زیر است: مرحله اول استحاله: مرحله دوم استحاله: استحاله آستمپر با جوانه زنی و رشد فریت در زمینه آستنیتی آغاز می شود. در پایان مرحله اول استحاله، ساختار حاوی فریت یا (فریت+ کاربید) و آستنیت غنی از کربن () می باشد که ماهیت پیوسته فاز آستنیت، دلیل انعطاف پذیری و چقرمگی بالای چدن نشکن آستمپرشده می باشد، ضمن اینکه توزیع صفحه های فریتی منجر به بالارفتن استحکام می شود. در مرحله دوم، آستنیت غنی از کربن به دو فاز پایدارتر فریت و کاربید تجزیه می شود. به این دلیل نام چدن نشکن آستمپرشده به چدن نشکن بینایتی ترجیح داده می شود تا به اختلاف در ریز ساختار تأکید می شود. رشد موفقیت آمیز ADI مرهون مزایای زیر است: - ارزان تر بودن مواد خام و سهولت ریخته گری چدن نشکن نسبت به فولادها. - بالابودن نسبت استحکام به وزن قطعات ADI در مقایسه با فولادها. - قابلیت بالای جذب ارتعاش چدن نشکن نسبت به فولاد. - بالابودن استحکام خستگی قطعات ADI نسبت به انواع چدن ها (خاکستری، مالیبل و نشکن) و قابل رقابت بودن آن با برخی از فولادهای مهندسی. - قابلیت دستیابی به محدوده وسیعی از خواص با انتخاب مناسب پارامترهای عملیات حرارتی. - بالابودن مقاومت به سایش قطعات ADI به دلیل پدیده های کارسختی آستنیت باقیمانده و تغییر فاز آستنیت به مارتنزیت در اثر اعمال تنش به سطح قطعه. از آنجا که یکی از برجسته ترین کاربردهای چدن های ADI در محیط های سایشی است، لذا بررسی خواص سایشی این نوع چدن ها ضروری می نماید. سایش در چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) تحقیقات متعددی تأیید کننده مقاومت به سایش ADI در محیط های سایشی مختلف می باشد. خواص گزارش شده شامل مقاومت سایشی غلتشی، مقاومت سایشی ضربه ای و مقاومت سایشی لغزشی خشک است. Fordyce و Allen نشان داده اند که ADI دارای مقاومت به سایش لغزشی خشک بالایی می باشد، بگونه ای که مقاومت به سایش آن مخصوصاً در سرعت های لغزش بالا با فولادهای بسیار سخت برابری می کند. Liu Ping و Bahadur نشان داده اند که برای ADI و فولاد آستمپر با ساختار زمینه تقریباً یکسان، مقاومت به سایش فولادهای آستمپر بیشتر از چدن های نشکن آستمپر می باشد، زیرا گرافیت موجود در چدن اساساً نقطه ضعف در برابر مقاومت به سایش بوده و حفرات خالی گرافیت، محل های مناسبی برای شروع ترک های ریز می باشد. اما برخی از محققین نشان داده اند که در یک سختی یکسان (و نه در یک ساختار یکسان) مقاومت به سایش ADI بسیار بالاتر از فولادهاست. یکی از دلایل این موضوع اثر روانکاری گرافیت در چدن ها است. گرافیت در چدن ها به عنوان ماده روانکار باعث کاهش اصطکاک شده و همین امر باعث گردیده که ضریب اصطکاک ADI کمی کمتر از فولادهای آستمپرشده باشد. Prasnna و Voight هر دو معتقدند زمانی که ریزساختار آسفریت حاصل ظریف تر گردد، افزایش قابل توجهی در مقاومت سایشی نسبی (RWR[SUP]1[/SUP]) ADI ملاحظه می شود. تحقیقات Hasseb و همکارانش نشان داد مکانیزم TRIP[SUP]2[/SUP] پاسخگوی رفتار سایشی چدن های آستمپرشده است. همچنین Schissler و همکارانش و نیز Owhadi و همکارانش دریافتند که کسری از مارتنزیت باقیمانده کمتر از 1/0 درصد در بهبود خواص سایشی مؤثر است. در این موارد، دیگر فاز آستنیت غنی از کربن نیست و تحت تنش های مکانیکی به مارتنزیت تبدیل می شود. آنها همچنین کارسختی فاز فریتی را عامل دیگری در بهبود مقاومت سایشی این نوع چدن ها دانسته اند. در کار مشابه دیگر، Nili و همکارانش دریافتند که در ADI حاوی 75/0 منگنز، مقاومت سایشی متناسب با افزایش کربن آستنیت باقیمانده () و کاهش آستنیت واکنش نیافته (UAV[SUP]4[/SUP]) افزایش می یابد. تأثیر عوامل مختلف بر مقاومت سایشی چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) تأثیر دمای آستمپرینگ با کاهش دمای آستمپر RWR افزایش می یابد. این امر بدلیل تشکیل بینایت پایینی با میزان سختی و استحکام مکانیکی بالاتر نسبت به بینایت بالایی، افزایش ظرافت ساختار آسفریت زمینه و کاهش میزان آستنیت باقیمانده می باشد. ریز ساختار چدن ADI حاوی Cu- Ni- Mo برای دو دمای آستمپرینگ 315 و 370 درجه سانتیگراد در شکل 2نشان داده شده است که در آن افزایش ظرافت ساختار زمینه با کاهش دمای آستمپر کاملاً مشهود می باشد. کسر حجمی آستنیت باقیمانده و RWR برای شرایط مختلف آستمپر در شکل 3 نشان داده شده است. باتوجه به نمودار شکل 3 مقادیر RWR برای دمای آستمپر 315 درجه سانتیگراد بالاتر از همان مقادیر برای دمای آستمپر 370 درجه سانتیگراد است، این امر بدلیل ساختار ریزتر حاصل شده در دمای آستمپر پایین می باشد، از طرفی با کاهش دمای آستمپر، کسر حجمی آستنیت باقیمانده بدلیل قابلیت نفوذ کم کربن، کاهش می یابد. به علاوه براساس تحقیقات انجام یافته مشاهدات TEM نشان دهنده حضور رسوب های بسیار ریز کاربید هگزاگونال در فصل مشترک و در درون سوزن های فریت در دمی 315 درجه سانتیگراد و کاربید ارتورومبیک در زمینه فریتی و فصل مشترک در دمای 370 درجه سانتیگراد بوده است. تأثیر زمان آستمپرینگ تحقیقات انجام شده نشان می دهد که در زمان های کوتاه آستمپر، مقاومت سایشی ADI در ابتدا کم و به تدریج افزیش و بعد از یک ماکزیمم دوباره افت می کند. زیرا در زمان های کوتاه آستمپر میزان UAV در ساختار بینایتی بسیار بالاست و به دلیل آنکه در حین عملیات حرارتی ایزوتروم آستمپرینگ، فرصت غنی شدن از کربن را پیدا نکرده، از لحاظ حرارتی پایدار نبوده و در دمای محیط به صورت مارتنزیتی یا مارتنزیتی- آستنیتی دیده می شود. از طرفی، میزان کربن آستنیت باقیمانده () در ساختار کم می باشد. این بدان معناست که به غیر از ماتنزیت باقیمانده در ساختار، امکان تحول آستنیت باقیمانده به مارتنزیت، در لایه های سطحی نمونه در حین آزمایش سایش وجود دارد، زیرا اعمال تنش برسطح نمونه، شرایط ناپایداری آستنیت باقیمانده با کربن کم را دارد، زیرا اعمال تنش بر سطح نمونه، شرایط ناپایداری آستنیت باقیمانده با کربن کم را فراهم می سازد. بنابراین پایین بودن RWR در زمان های کوتاه آستمپر، ناشی از عواملی چون مقادیر قابل توجه مارتنزیت در منطقه UAV، مقادیر بالای UAV و ناپایداری مکانیکی آستنیت باقیمانده است. با افزایش زمان آستمپر میزان UAV کاهش یافته، ساختار UAV بصورت آستنیتی- مارتنزیتی و آستنیتی ظاهر می شود. باتوجه به شکل 4 دیده می شود که با افزایش زمان آستمپر، مقدار آستنیت باقیمانده (یا) و میزان کربن آن افزایش می یابد. افزایش میزان آستنیت باقیمانده، ماده لازم جهت استحاله آن به مارتنزیت را فراهم می سازد، اما افزایش میزان کربن که به پایداری آستنیت منجر می شود، به جای زمینه سازی جهت استحاله آستنیت به مارتنزیت، کارسختی آستنیت را امکان پذیرتر می سازد. با گذشت زمان آستمپر، مقاومت سایشی بعد از عبور از یک ماکزیمم به دلیل انجام واکنش مرحله دوم آستمپر که به معنی آستنیت باقیمانده می باشد، کاهش می یابد و به همین دلیل از ماده لازم جهت کارسختی و استحاله آستنیت به مارتنزیت در لایه سطحی کاسته می شود. تأثیر دمای آستنیته کردن در بررسی تأثیر دمای آستنیته کردن بر مقاومت سایشی چدن ADI، باید دو عامل میزان کربن حل شده در آستنیت و مقدار UAV را بطور همزمان بررسی کرده و دمای بهینه را انتخاب نمود. افزایش دمای آستنیته کردن، باعث افزایش میزان حلالیت کربن گشته و بنابراین مقدار کربن حل شده در آستنیت افزایش می یابد. از طرفی افزایش دمای آستنیته باعث افزایش UAV می گردد. افزایش UAV کسر مارتنزیت موجود در دمای محیط را افزایش می دهد ولی از طرفی افزایش میزان کربن آستنیت، پایداری آن را بیشتر می کند. همچنین در دمای آستمپرینگ یکسان، افزایش دمای آستنیته باعث درشت شدن ساختار می شود، به گونه ای که بینایت سوزنی به صورت پرشکل ضخیم درمی آید، ولی اغلب محققان براین باورند که افزایش دمای آستنیته کردن، در مجموع باعث افزایش مقاومت سایشی می گردد. تأثیر زمان آستنیته کردن زمان نگهداری در دمای آستنیته باید آن قدر باشد که اولاً تمام زمینه به فاز FCC استحاله نماید و ثانیاً کربن به طور یکنواخت در زمینه مزبور پخش شود. نتایج بدست آمده توسط Rundman و Rouns مبین آن است که استفاده کمتر از زمان 2 ساعت ممکن است باعث تکمیل نشدن استحاله آستنیت و به جای ماندن مقدار قابل توجهی فریت و غیریکنواختی توزیع کربن در آستنیت شود. بنابراین افزایش زمان آستنیته کردن، بدلیل حل شدن کامل فریت و توزیع یکنواخت کربن در زمینه، باعث افزایش RWR می گردد. لازم بذکر است که هرگاه زمان نگهداری از یک حد بهینه تجاوز نماید، به دلیل درشت شدن ساختار، مقاومت سایشی کاهش می یابد. تأثیر میزان سختی سطوح درگیر با افزایش سختی سطوح در تماس با یکدیگر، میزان تخریب سطوح و لذا کاهش وزن نمونه، کاهش یافته و RWR افزایش می یابد. مقایسه مقاومت به سایش ADI با فولاد که به روش Pin on Disc اندازه گیری شد با درنظر گرفتن میزان سختی آنها در شکل 5 نشان داده شده است. با افزایش سختی، مقاومت به سایش ADI و فولادها افزایش خواهد یافت، اما همانطور که در شکل فوق مشاهده می شود، افزایش یختی تأثیر بیشتری بر روی مقاومت به سایش فولادها نسبت به ADI دارد، زیرا در سایش ADI عامل استحاله آستنیت باقیمانده به مارتنزیت نقش کنترل کننده تری نسبت به سختی دارد. تأثیر سرعت انجماد برای ررسی تأثیر سرعت انجماد، دو نوع نمونه با N.C./mm[SUP]2[/SUP] 2. 1 (High N.C) و N.C./mm[SUP]2[/SUP] 65 (Low N.C) مورد آزمایش قرار گرفتند و تست سایش لغزشی به روش Pin on Ring در شرایط خشک و با اعمال نیروی 300 تن انجام شد. شکل 6 کاهش وزن نمونه های ADI را به صورت تابعی از زمان لغزش برای Low N.C و High N.C نشان می دهد. باتوجه به شکل 6 می توان گفت که نمونه های با سرعت انجماد کمتر دارای مقاومت سایشی بیشتری می باشند، چون مناطق ورقه ای شده اطراف گرافیت یکی از منابع ایجاد خرده های سایشی است. بنابراین کاهش سرعت انجماد یا به عبارت دیگر کاهش تعداد گرافیت با استفاده از افزایش زمان انجماد، مناطقی که احتمال تشکیل لایه های سایشی که که منجر به تشکیل خرده های سایشی می گردند را کاهش می دهد. در مورد نیروهای اعمالی کم، باتوجه به اینکه زمینه عامل کنترل کننده مقاومت سایشی است، لذا با افزایش سرعت انجماد و در نتیجه افزایش تعداد گرافیت ها، سطح مؤثر زمینه کاهش یافته و مقاومت سایشی افت می کند. بنابراین نمونه هایی با سرعت انجماد پایین مقاومت سایشی بهتری از خود نشان می دهند. از طرفی افزایش تعداد گرافیت ها، افزایش هدایت حرارتی را به دنبال دارد و چون افزایش دما باعث کاهش نقطه تسلیم می شود، در نتیجه تغییر فرم پلاستیک و سایش تشدید می گردد، پس حضور گرافیت باعث انتقال حرارت و مانع افزایش دما می شود، لذا اثر متقابل این دو پدیده، کنترل کننده نرخ سایش می باشد. تأثیر عوامل مختلف بر مقاومت سایشی چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) آستنیت موجود در آسفریت از لحاظ ترمودینامیکی و نه مکانیکی پایدار است، زمانی که یک نیروی عمودی به یک ساختار آستمپرشده اعمال می شود، استحاله آستنیت به مارتنزیت اتفاق می افتد. این اتفاق منجر به تشکیل یک لایه سخت و مقاوم به سایش مارتنزیت پشتیبانی شده به وسیله ساختار چقرمه آسفریت، می گردد. قابلیت تشکیل مارتنزیت در حین کارکرد این قطعات، یکی از دلایل اصلی مقاومت به سایش مطلوب چدن های نشکن آستمپر می باشد. تست های سایش انجام شده را از نظر میزان تنش می توان به دو دسته تقسیم کرد؛ محیط هایی با مقدار تنش به اندازه کافی بالا که باعث کارسخت شدن سطح و استحاله آستنیت باقیمانده درون آسفریت به مارتنزیت می گردد و محیط هایی با مقدار تنش کم که برای تشکیل مارتنزیت ناکافی است. نتایج تست DSRW[SUP]1[/SUP] در محیط سایشی با تنش کم در شکل 7 و برای آزمایش Pin on Disc در محیط تنشی بالا در شکل 8 نشان داده شده است. باتوجه به نمودار فوق می توان دریافت که در تست DSRW منحنی های مربوط به ADI دارای شیب تندتری نسبت به تست Pin on Disc می باشند و دلیل این امر اینست که نیروهای عمودی در این حالت برای انجام استحاله آستنیت ما مارتنزیت ناکافی می باشد در حالی که در تست Pin on Disc منحنی های مربوط به ADI نسبتاً تخت هستند که نشان دهنده این مطلب است که کاهش وزن به سختی حساس نیست و این امر به دلیل استحاله آستنیت باقیمانده به مارتنزیت در سطح نمونه است. تأثیر شکل گرافیت باتوجه به اینکه مکانیزم غالب سایش در ADI، جوانه زنی ترک از محل گرافیت ها و جداشدن لایه ای از مواد می باشد، لذا شکل گرافیت ها و میزان کرویت (ندولاریتی) آنها از این لحاظ حائز اهمیت است. به منظور بررسی تأثیر شکل گرافیت کروی (FCD) توسط گروهی از محققین تحت آزمایش سایش قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که با کاهش میزان کرویت گرافیت از FCD به CVو FC، مقاومت به سایش به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. در نمونه های FC و CV به دلیل میانگین فاصله کوتاهتر بین لایه های گرافیت و پیوستگی کمتر زمینه که باعث ایجاد ترک ها و اتصال آسانتر آنها به همدیگر در مقایسه با نمونه های FCD می شود، سایش قابل توجهی رخ می دهد. همچنین در نمونه های FCD، گرافیت دارای ضریب تمرکز تنش نسبتاً پایینی می باشد که باعث افزایش خواص سایشی آن در مقایسه با FC و CV می گردد. تأثیر میزان فاز کاربیدی موجود در ساختار چدن های نشکن آستمپر کاربیدی (CADI[SUP]2[/SUP]) خانواده ای از چدن های نشکن هستند که حاوی کاربید بوده و هر دو خاصیت چقرمگی و مقاومت به سایش را تأمین می کنند. باتوجه به اینکه دسترسی به خواص سایشی مطلوب در عین حفظ چقرمگی می تواند باعث افزایش عمر قطعات گردد، تمایل به ایجاد کاربید در زمینه چدن های نشکن آستمپر می تواند پاسخگوی این نیاز باشد. از سه روش برای ایجاد کاربید در زمینه استفاده می شود؛ استفاده از کاربیدهای مقاوم در مذاب (کاربیدهای کامپوزیتی)، استفاده از عناصر آلیاژی کاربیدزا و استفاده از مبرد برای ایجاد کاربید در سطح. در CADI، ریز ساختار نهایی شامل حجم معینی از کاربیدها در زمینه آسفریت می باشد. برای تولید کاربید می توان از عناصر آلیاژی کاربیزایی مانند کروم، مولیبدن و تیتانیوم استفاده کرد. کاربید تولید شده به این روش نامحلول بوده و اندازه آن توسط عملیات آستمپرینگ بعدی قابل تغییر نیست. در یکی از تحقیقات انجام شده در این زمینه Hayrynen و همکارانش چدن مورد استفاده را با Mo و Cr آلیاژ کردند، انتخاب این عناصر به این دلیل بود که کاربیدهای این عناصر بسیار پایدار هستند و تمایل زیادی به حفظ کسر حجمی خود بعد از آستنیته کردن به همان مقدار اولیه خود در زمان ریخته گری دارند. ریزساختار حاصل در شکل 9 نشان داده شده است. باتوجه به شکل 7 و 8 و نتایج تست Pin on Disc و DSRW انجام گرفته بر روی دو نوع نمونه با میزان کاربید بالا (CADI- 18% Carbide) و پایین (CADI- 5% Carbide) در مقایسه با ADI معمولی، مشاهده می شود که CADI مقاومت سایشی بیشتری نسبت به ADI از خود نشان داده است و با افزایش میزان کاربید در زمینه آسفریت بهبود مقاومت سایشی بیشتر آشکار گردیده است. برای تولید CADI می توان از روش مبردگذاری نیز استفاده کرد. در این حالت خواص سایشی این نوع چدن ها ارتباط مستقیمی با سرعت تبرید خواهد داشت. افزایش سرعت تبرید یا افزایش ضخامت مبرد، نشکن تبریدی آستمپر شده (ACDI[SUP]1[/SUP]) باعث تشکیل کاربیدهای یوتکتیک و حذف رسوب های بین دندریتی می شود. این امر تأثیر زیادی بر مقاومت سایشی و UTS و سختی قطعه به خصوص در دماهای آستمپر بالا دارد. Mo عنصر بسیار مؤثری در تشکیل کاربیدهای پایدار در دماهای بالاست ولی مقادیر بیشتر از %1/0 باعث ناهمگنی در ساختار می شود. براساس نتایج یکی از تحقیقات اخیر مقاومت سایشی با افزایش درصد نیکل و ثابت بودن مقدار Mo و به طور کلی با افزایش محتوای Mo-Ni قطعه، به صورت قابل توجهی افزایش می یابد. نتیجه گیری باتوجه به مطالب مذکور می توان گفت که مقاومت سایشی ADI با روش های زیر قابل افزایش است: 1- کاهش دمای آستمپر کردن که با تغییر ساختار از بینایت بالایی به پایینی، کاهش آستنیت باقیمانده و افزایش ظرافیت آسفریت زمینه باعث افزایش RWR می گردد. 2- افزایش دمای آستنیته کردن به منظور افزایش میزان کربن در آستنیت باقیمانده. 3- انتخاب زمان آستنیته و آستمپر کردن بهینه به منظور دستیابی به آستنیت باقیمانده با میزان کربن بالا. 4- افزایش میزان سختی سطوح در تماس با یکدیگر برای کاهش اثرات تخریب سایشی. 5- کاهش سرعت انجماد قطعات ریختگی به منظور کاهش تعداد گره های گرافیت. 6- تعیین میزان تنش در محیط سایشی، چون در اتمسفر تنشی بالا، استحاله به مارتنزیت نقش کنترل کننده تری از سختی بالک قطعه دارد، پس در این شرایط میزان بالا مطلوبست و برعکس. 7- افزایش میزان کرویت گرافیت ها (ندولاریتی) باتوجه به مکانیزم غالب سایش. 8- استفاده از CADI و یا ACDI به منظور معرفی ذرات کاربیدی به آسفریت زمینه. همچنین نتیجه می شودکه سایش در قطعات ADI که عموماً کاربرد لغزشی دارند، با مکانیزم چسبان آغاز شده و با تولید ذرات سایشی با مکانیزم خراشان ادامه می یابد. تغییرشکل پلاستیکی در لایه های سطحی و زیرسطحی، باعث تغییر فرم گرافیت ها از کروی به بیضوی و همچنین تجمع نابجایی ها و ایجاد حفرات می گردد. ترک ها از این مراکز تمرکز تنش اشاعه پیدا کرده و پس از رسیدن به حد بحرانی، ماده بین ترک و سطح قطعه با مکانیزم غالب ورقه ای شدن جدا می گردد. * جدول 2- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی A نشان داده شده است.
* جدول 3- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی B نشان داده شده است.
* جدول 4- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی C نشان داده شده است.
* جدول 5- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی D نشان داده شده است.
واژه های کلیدی: چدن نشکن آستمپرشده، ADI مقاومت سایشی، RWR، مکانیزم سایش. مقدمه لزوم دستیابی به ساختارهایی با استحکام و انعطاف پذیری بیشتر در چدن ها، منجر به شروع تحقیقات گسترده ای در زمینه تغییر ساختار این مواد شده است که یکی از نتایج درخشان این تحقیقات، چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) می باشد. چدن های ADI دارای زیرساختار منحصر بفردی از فریت و آستنیت موسوم به آسفریت می باشند که خواص مکانیکی و مقاومت به سایش برجسته ای به آنها ی بخشد. بخاطر همین خواص ارزنده، ADI اهمیت روزافزونی در ساخت قطعات ماشین آلات و خودروها نظیر چرخ دنده ها، میل لنگ ها، میل بادامک ها، یاتاقان ها، ناخن بیل های مکانیکی و تیغه های گریدر و غیره پیدا کرده است. فرآیند آستمپر کردن شامل آستنیته کردن در دمای c950-850، کوئنچ کردن و استحاله هم دمای نمونه در منطقه بینایتی در دمای c450-230، برای مدت زمان معینی می باشد. آستمپر کردن در فولادها منجر به ریزساختار بینایت بالایی یا پایینی می شود که شامل فریت سوزنی به همراه رسوب های ریز کاربیدی است ولی این فرآیند در چدن نشکن شامل دو مرحله زیر است: مرحله اول استحاله: مرحله دوم استحاله: استحاله آستمپر با جوانه زنی و رشد فریت در زمینه آستنیتی آغاز می شود. در پایان مرحله اول استحاله، ساختار حاوی فریت یا (فریت+ کاربید) و آستنیت غنی از کربن () می باشد که ماهیت پیوسته فاز آستنیت، دلیل انعطاف پذیری و چقرمگی بالای چدن نشکن آستمپرشده می باشد، ضمن اینکه توزیع صفحه های فریتی منجر به بالارفتن استحکام می شود. در مرحله دوم، آستنیت غنی از کربن به دو فاز پایدارتر فریت و کاربید تجزیه می شود. به این دلیل نام چدن نشکن آستمپرشده به چدن نشکن بینایتی ترجیح داده می شود تا به اختلاف در ریز ساختار تأکید می شود. رشد موفقیت آمیز ADI مرهون مزایای زیر است: - ارزان تر بودن مواد خام و سهولت ریخته گری چدن نشکن نسبت به فولادها. - بالابودن نسبت استحکام به وزن قطعات ADI در مقایسه با فولادها. - قابلیت بالای جذب ارتعاش چدن نشکن نسبت به فولاد. - بالابودن استحکام خستگی قطعات ADI نسبت به انواع چدن ها (خاکستری، مالیبل و نشکن) و قابل رقابت بودن آن با برخی از فولادهای مهندسی. - قابلیت دستیابی به محدوده وسیعی از خواص با انتخاب مناسب پارامترهای عملیات حرارتی. - بالابودن مقاومت به سایش قطعات ADI به دلیل پدیده های کارسختی آستنیت باقیمانده و تغییر فاز آستنیت به مارتنزیت در اثر اعمال تنش به سطح قطعه. از آنجا که یکی از برجسته ترین کاربردهای چدن های ADI در محیط های سایشی است، لذا بررسی خواص سایشی این نوع چدن ها ضروری می نماید. سایش در چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) تحقیقات متعددی تأیید کننده مقاومت به سایش ADI در محیط های سایشی مختلف می باشد. خواص گزارش شده شامل مقاومت سایشی غلتشی، مقاومت سایشی ضربه ای و مقاومت سایشی لغزشی خشک است. Fordyce و Allen نشان داده اند که ADI دارای مقاومت به سایش لغزشی خشک بالایی می باشد، بگونه ای که مقاومت به سایش آن مخصوصاً در سرعت های لغزش بالا با فولادهای بسیار سخت برابری می کند. Liu Ping و Bahadur نشان داده اند که برای ADI و فولاد آستمپر با ساختار زمینه تقریباً یکسان، مقاومت به سایش فولادهای آستمپر بیشتر از چدن های نشکن آستمپر می باشد، زیرا گرافیت موجود در چدن اساساً نقطه ضعف در برابر مقاومت به سایش بوده و حفرات خالی گرافیت، محل های مناسبی برای شروع ترک های ریز می باشد. اما برخی از محققین نشان داده اند که در یک سختی یکسان (و نه در یک ساختار یکسان) مقاومت به سایش ADI بسیار بالاتر از فولادهاست. یکی از دلایل این موضوع اثر روانکاری گرافیت در چدن ها است. گرافیت در چدن ها به عنوان ماده روانکار باعث کاهش اصطکاک شده و همین امر باعث گردیده که ضریب اصطکاک ADI کمی کمتر از فولادهای آستمپرشده باشد. Prasnna و Voight هر دو معتقدند زمانی که ریزساختار آسفریت حاصل ظریف تر گردد، افزایش قابل توجهی در مقاومت سایشی نسبی (RWR[SUP]1[/SUP]) ADI ملاحظه می شود. تحقیقات Hasseb و همکارانش نشان داد مکانیزم TRIP[SUP]2[/SUP] پاسخگوی رفتار سایشی چدن های آستمپرشده است. همچنین Schissler و همکارانش و نیز Owhadi و همکارانش دریافتند که کسری از مارتنزیت باقیمانده کمتر از 1/0 درصد در بهبود خواص سایشی مؤثر است. در این موارد، دیگر فاز آستنیت غنی از کربن نیست و تحت تنش های مکانیکی به مارتنزیت تبدیل می شود. آنها همچنین کارسختی فاز فریتی را عامل دیگری در بهبود مقاومت سایشی این نوع چدن ها دانسته اند. در کار مشابه دیگر، Nili و همکارانش دریافتند که در ADI حاوی 75/0 منگنز، مقاومت سایشی متناسب با افزایش کربن آستنیت باقیمانده () و کاهش آستنیت واکنش نیافته (UAV[SUP]4[/SUP]) افزایش می یابد. تأثیر عوامل مختلف بر مقاومت سایشی چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) تأثیر دمای آستمپرینگ با کاهش دمای آستمپر RWR افزایش می یابد. این امر بدلیل تشکیل بینایت پایینی با میزان سختی و استحکام مکانیکی بالاتر نسبت به بینایت بالایی، افزایش ظرافت ساختار آسفریت زمینه و کاهش میزان آستنیت باقیمانده می باشد. ریز ساختار چدن ADI حاوی Cu- Ni- Mo برای دو دمای آستمپرینگ 315 و 370 درجه سانتیگراد در شکل 2نشان داده شده است که در آن افزایش ظرافت ساختار زمینه با کاهش دمای آستمپر کاملاً مشهود می باشد. کسر حجمی آستنیت باقیمانده و RWR برای شرایط مختلف آستمپر در شکل 3 نشان داده شده است. باتوجه به نمودار شکل 3 مقادیر RWR برای دمای آستمپر 315 درجه سانتیگراد بالاتر از همان مقادیر برای دمای آستمپر 370 درجه سانتیگراد است، این امر بدلیل ساختار ریزتر حاصل شده در دمای آستمپر پایین می باشد، از طرفی با کاهش دمای آستمپر، کسر حجمی آستنیت باقیمانده بدلیل قابلیت نفوذ کم کربن، کاهش می یابد. به علاوه براساس تحقیقات انجام یافته مشاهدات TEM نشان دهنده حضور رسوب های بسیار ریز کاربید هگزاگونال در فصل مشترک و در درون سوزن های فریت در دمی 315 درجه سانتیگراد و کاربید ارتورومبیک در زمینه فریتی و فصل مشترک در دمای 370 درجه سانتیگراد بوده است. تأثیر زمان آستمپرینگ تحقیقات انجام شده نشان می دهد که در زمان های کوتاه آستمپر، مقاومت سایشی ADI در ابتدا کم و به تدریج افزیش و بعد از یک ماکزیمم دوباره افت می کند. زیرا در زمان های کوتاه آستمپر میزان UAV در ساختار بینایتی بسیار بالاست و به دلیل آنکه در حین عملیات حرارتی ایزوتروم آستمپرینگ، فرصت غنی شدن از کربن را پیدا نکرده، از لحاظ حرارتی پایدار نبوده و در دمای محیط به صورت مارتنزیتی یا مارتنزیتی- آستنیتی دیده می شود. از طرفی، میزان کربن آستنیت باقیمانده () در ساختار کم می باشد. این بدان معناست که به غیر از ماتنزیت باقیمانده در ساختار، امکان تحول آستنیت باقیمانده به مارتنزیت، در لایه های سطحی نمونه در حین آزمایش سایش وجود دارد، زیرا اعمال تنش برسطح نمونه، شرایط ناپایداری آستنیت باقیمانده با کربن کم را دارد، زیرا اعمال تنش بر سطح نمونه، شرایط ناپایداری آستنیت باقیمانده با کربن کم را فراهم می سازد. بنابراین پایین بودن RWR در زمان های کوتاه آستمپر، ناشی از عواملی چون مقادیر قابل توجه مارتنزیت در منطقه UAV، مقادیر بالای UAV و ناپایداری مکانیکی آستنیت باقیمانده است. با افزایش زمان آستمپر میزان UAV کاهش یافته، ساختار UAV بصورت آستنیتی- مارتنزیتی و آستنیتی ظاهر می شود. باتوجه به شکل 4 دیده می شود که با افزایش زمان آستمپر، مقدار آستنیت باقیمانده (یا) و میزان کربن آن افزایش می یابد. افزایش میزان آستنیت باقیمانده، ماده لازم جهت استحاله آن به مارتنزیت را فراهم می سازد، اما افزایش میزان کربن که به پایداری آستنیت منجر می شود، به جای زمینه سازی جهت استحاله آستنیت به مارتنزیت، کارسختی آستنیت را امکان پذیرتر می سازد. با گذشت زمان آستمپر، مقاومت سایشی بعد از عبور از یک ماکزیمم به دلیل انجام واکنش مرحله دوم آستمپر که به معنی آستنیت باقیمانده می باشد، کاهش می یابد و به همین دلیل از ماده لازم جهت کارسختی و استحاله آستنیت به مارتنزیت در لایه سطحی کاسته می شود. تأثیر دمای آستنیته کردن در بررسی تأثیر دمای آستنیته کردن بر مقاومت سایشی چدن ADI، باید دو عامل میزان کربن حل شده در آستنیت و مقدار UAV را بطور همزمان بررسی کرده و دمای بهینه را انتخاب نمود. افزایش دمای آستنیته کردن، باعث افزایش میزان حلالیت کربن گشته و بنابراین مقدار کربن حل شده در آستنیت افزایش می یابد. از طرفی افزایش دمای آستنیته باعث افزایش UAV می گردد. افزایش UAV کسر مارتنزیت موجود در دمای محیط را افزایش می دهد ولی از طرفی افزایش میزان کربن آستنیت، پایداری آن را بیشتر می کند. همچنین در دمای آستمپرینگ یکسان، افزایش دمای آستنیته باعث درشت شدن ساختار می شود، به گونه ای که بینایت سوزنی به صورت پرشکل ضخیم درمی آید، ولی اغلب محققان براین باورند که افزایش دمای آستنیته کردن، در مجموع باعث افزایش مقاومت سایشی می گردد. تأثیر زمان آستنیته کردن زمان نگهداری در دمای آستنیته باید آن قدر باشد که اولاً تمام زمینه به فاز FCC استحاله نماید و ثانیاً کربن به طور یکنواخت در زمینه مزبور پخش شود. نتایج بدست آمده توسط Rundman و Rouns مبین آن است که استفاده کمتر از زمان 2 ساعت ممکن است باعث تکمیل نشدن استحاله آستنیت و به جای ماندن مقدار قابل توجهی فریت و غیریکنواختی توزیع کربن در آستنیت شود. بنابراین افزایش زمان آستنیته کردن، بدلیل حل شدن کامل فریت و توزیع یکنواخت کربن در زمینه، باعث افزایش RWR می گردد. لازم بذکر است که هرگاه زمان نگهداری از یک حد بهینه تجاوز نماید، به دلیل درشت شدن ساختار، مقاومت سایشی کاهش می یابد. تأثیر میزان سختی سطوح درگیر با افزایش سختی سطوح در تماس با یکدیگر، میزان تخریب سطوح و لذا کاهش وزن نمونه، کاهش یافته و RWR افزایش می یابد. مقایسه مقاومت به سایش ADI با فولاد که به روش Pin on Disc اندازه گیری شد با درنظر گرفتن میزان سختی آنها در شکل 5 نشان داده شده است. با افزایش سختی، مقاومت به سایش ADI و فولادها افزایش خواهد یافت، اما همانطور که در شکل فوق مشاهده می شود، افزایش یختی تأثیر بیشتری بر روی مقاومت به سایش فولادها نسبت به ADI دارد، زیرا در سایش ADI عامل استحاله آستنیت باقیمانده به مارتنزیت نقش کنترل کننده تری نسبت به سختی دارد. تأثیر سرعت انجماد برای ررسی تأثیر سرعت انجماد، دو نوع نمونه با N.C./mm[SUP]2[/SUP] 2. 1 (High N.C) و N.C./mm[SUP]2[/SUP] 65 (Low N.C) مورد آزمایش قرار گرفتند و تست سایش لغزشی به روش Pin on Ring در شرایط خشک و با اعمال نیروی 300 تن انجام شد. شکل 6 کاهش وزن نمونه های ADI را به صورت تابعی از زمان لغزش برای Low N.C و High N.C نشان می دهد. باتوجه به شکل 6 می توان گفت که نمونه های با سرعت انجماد کمتر دارای مقاومت سایشی بیشتری می باشند، چون مناطق ورقه ای شده اطراف گرافیت یکی از منابع ایجاد خرده های سایشی است. بنابراین کاهش سرعت انجماد یا به عبارت دیگر کاهش تعداد گرافیت با استفاده از افزایش زمان انجماد، مناطقی که احتمال تشکیل لایه های سایشی که که منجر به تشکیل خرده های سایشی می گردند را کاهش می دهد. در مورد نیروهای اعمالی کم، باتوجه به اینکه زمینه عامل کنترل کننده مقاومت سایشی است، لذا با افزایش سرعت انجماد و در نتیجه افزایش تعداد گرافیت ها، سطح مؤثر زمینه کاهش یافته و مقاومت سایشی افت می کند. بنابراین نمونه هایی با سرعت انجماد پایین مقاومت سایشی بهتری از خود نشان می دهند. از طرفی افزایش تعداد گرافیت ها، افزایش هدایت حرارتی را به دنبال دارد و چون افزایش دما باعث کاهش نقطه تسلیم می شود، در نتیجه تغییر فرم پلاستیک و سایش تشدید می گردد، پس حضور گرافیت باعث انتقال حرارت و مانع افزایش دما می شود، لذا اثر متقابل این دو پدیده، کنترل کننده نرخ سایش می باشد. تأثیر عوامل مختلف بر مقاومت سایشی چدن های نشکن آستمپرشده (ADI) آستنیت موجود در آسفریت از لحاظ ترمودینامیکی و نه مکانیکی پایدار است، زمانی که یک نیروی عمودی به یک ساختار آستمپرشده اعمال می شود، استحاله آستنیت به مارتنزیت اتفاق می افتد. این اتفاق منجر به تشکیل یک لایه سخت و مقاوم به سایش مارتنزیت پشتیبانی شده به وسیله ساختار چقرمه آسفریت، می گردد. قابلیت تشکیل مارتنزیت در حین کارکرد این قطعات، یکی از دلایل اصلی مقاومت به سایش مطلوب چدن های نشکن آستمپر می باشد. تست های سایش انجام شده را از نظر میزان تنش می توان به دو دسته تقسیم کرد؛ محیط هایی با مقدار تنش به اندازه کافی بالا که باعث کارسخت شدن سطح و استحاله آستنیت باقیمانده درون آسفریت به مارتنزیت می گردد و محیط هایی با مقدار تنش کم که برای تشکیل مارتنزیت ناکافی است. نتایج تست DSRW[SUP]1[/SUP] در محیط سایشی با تنش کم در شکل 7 و برای آزمایش Pin on Disc در محیط تنشی بالا در شکل 8 نشان داده شده است. باتوجه به نمودار فوق می توان دریافت که در تست DSRW منحنی های مربوط به ADI دارای شیب تندتری نسبت به تست Pin on Disc می باشند و دلیل این امر اینست که نیروهای عمودی در این حالت برای انجام استحاله آستنیت ما مارتنزیت ناکافی می باشد در حالی که در تست Pin on Disc منحنی های مربوط به ADI نسبتاً تخت هستند که نشان دهنده این مطلب است که کاهش وزن به سختی حساس نیست و این امر به دلیل استحاله آستنیت باقیمانده به مارتنزیت در سطح نمونه است. تأثیر شکل گرافیت باتوجه به اینکه مکانیزم غالب سایش در ADI، جوانه زنی ترک از محل گرافیت ها و جداشدن لایه ای از مواد می باشد، لذا شکل گرافیت ها و میزان کرویت (ندولاریتی) آنها از این لحاظ حائز اهمیت است. به منظور بررسی تأثیر شکل گرافیت کروی (FCD) توسط گروهی از محققین تحت آزمایش سایش قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که با کاهش میزان کرویت گرافیت از FCD به CVو FC، مقاومت به سایش به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. در نمونه های FC و CV به دلیل میانگین فاصله کوتاهتر بین لایه های گرافیت و پیوستگی کمتر زمینه که باعث ایجاد ترک ها و اتصال آسانتر آنها به همدیگر در مقایسه با نمونه های FCD می شود، سایش قابل توجهی رخ می دهد. همچنین در نمونه های FCD، گرافیت دارای ضریب تمرکز تنش نسبتاً پایینی می باشد که باعث افزایش خواص سایشی آن در مقایسه با FC و CV می گردد. تأثیر میزان فاز کاربیدی موجود در ساختار چدن های نشکن آستمپر کاربیدی (CADI[SUP]2[/SUP]) خانواده ای از چدن های نشکن هستند که حاوی کاربید بوده و هر دو خاصیت چقرمگی و مقاومت به سایش را تأمین می کنند. باتوجه به اینکه دسترسی به خواص سایشی مطلوب در عین حفظ چقرمگی می تواند باعث افزایش عمر قطعات گردد، تمایل به ایجاد کاربید در زمینه چدن های نشکن آستمپر می تواند پاسخگوی این نیاز باشد. از سه روش برای ایجاد کاربید در زمینه استفاده می شود؛ استفاده از کاربیدهای مقاوم در مذاب (کاربیدهای کامپوزیتی)، استفاده از عناصر آلیاژی کاربیدزا و استفاده از مبرد برای ایجاد کاربید در سطح. در CADI، ریز ساختار نهایی شامل حجم معینی از کاربیدها در زمینه آسفریت می باشد. برای تولید کاربید می توان از عناصر آلیاژی کاربیزایی مانند کروم، مولیبدن و تیتانیوم استفاده کرد. کاربید تولید شده به این روش نامحلول بوده و اندازه آن توسط عملیات آستمپرینگ بعدی قابل تغییر نیست. در یکی از تحقیقات انجام شده در این زمینه Hayrynen و همکارانش چدن مورد استفاده را با Mo و Cr آلیاژ کردند، انتخاب این عناصر به این دلیل بود که کاربیدهای این عناصر بسیار پایدار هستند و تمایل زیادی به حفظ کسر حجمی خود بعد از آستنیته کردن به همان مقدار اولیه خود در زمان ریخته گری دارند. ریزساختار حاصل در شکل 9 نشان داده شده است. باتوجه به شکل 7 و 8 و نتایج تست Pin on Disc و DSRW انجام گرفته بر روی دو نوع نمونه با میزان کاربید بالا (CADI- 18% Carbide) و پایین (CADI- 5% Carbide) در مقایسه با ADI معمولی، مشاهده می شود که CADI مقاومت سایشی بیشتری نسبت به ADI از خود نشان داده است و با افزایش میزان کاربید در زمینه آسفریت بهبود مقاومت سایشی بیشتر آشکار گردیده است. برای تولید CADI می توان از روش مبردگذاری نیز استفاده کرد. در این حالت خواص سایشی این نوع چدن ها ارتباط مستقیمی با سرعت تبرید خواهد داشت. افزایش سرعت تبرید یا افزایش ضخامت مبرد، نشکن تبریدی آستمپر شده (ACDI[SUP]1[/SUP]) باعث تشکیل کاربیدهای یوتکتیک و حذف رسوب های بین دندریتی می شود. این امر تأثیر زیادی بر مقاومت سایشی و UTS و سختی قطعه به خصوص در دماهای آستمپر بالا دارد. Mo عنصر بسیار مؤثری در تشکیل کاربیدهای پایدار در دماهای بالاست ولی مقادیر بیشتر از %1/0 باعث ناهمگنی در ساختار می شود. براساس نتایج یکی از تحقیقات اخیر مقاومت سایشی با افزایش درصد نیکل و ثابت بودن مقدار Mo و به طور کلی با افزایش محتوای Mo-Ni قطعه، به صورت قابل توجهی افزایش می یابد. نتیجه گیری باتوجه به مطالب مذکور می توان گفت که مقاومت سایشی ADI با روش های زیر قابل افزایش است: 1- کاهش دمای آستمپر کردن که با تغییر ساختار از بینایت بالایی به پایینی، کاهش آستنیت باقیمانده و افزایش ظرافیت آسفریت زمینه باعث افزایش RWR می گردد. 2- افزایش دمای آستنیته کردن به منظور افزایش میزان کربن در آستنیت باقیمانده. 3- انتخاب زمان آستنیته و آستمپر کردن بهینه به منظور دستیابی به آستنیت باقیمانده با میزان کربن بالا. 4- افزایش میزان سختی سطوح در تماس با یکدیگر برای کاهش اثرات تخریب سایشی. 5- کاهش سرعت انجماد قطعات ریختگی به منظور کاهش تعداد گره های گرافیت. 6- تعیین میزان تنش در محیط سایشی، چون در اتمسفر تنشی بالا، استحاله به مارتنزیت نقش کنترل کننده تری از سختی بالک قطعه دارد، پس در این شرایط میزان بالا مطلوبست و برعکس. 7- افزایش میزان کرویت گرافیت ها (ندولاریتی) باتوجه به مکانیزم غالب سایش. 8- استفاده از CADI و یا ACDI به منظور معرفی ذرات کاربیدی به آسفریت زمینه. همچنین نتیجه می شودکه سایش در قطعات ADI که عموماً کاربرد لغزشی دارند، با مکانیزم چسبان آغاز شده و با تولید ذرات سایشی با مکانیزم خراشان ادامه می یابد. تغییرشکل پلاستیکی در لایه های سطحی و زیرسطحی، باعث تغییر فرم گرافیت ها از کروی به بیضوی و همچنین تجمع نابجایی ها و ایجاد حفرات می گردد. ترک ها از این مراکز تمرکز تنش اشاعه پیدا کرده و پس از رسیدن به حد بحرانی، ماده بین ترک و سطح قطعه با مکانیزم غالب ورقه ای شدن جدا می گردد. * جدول 2- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی A نشان داده شده است.
| (HB) | UAV (%) | FL (%) | (MPa) | (MPa) | (h) | () | (h) | () | |
| 378 | 8.1 | 3 | 610 | 730 | 1 | 350 | 1 | 750 | A |
| 383 | 6.2 | 3 | 635 | 780 | 2 | | 2 | | |
| 383 | 4.1 | 4 | 647 | 818 | 4 | | 4 | | |
| 398 | 5.8 | 4 | 630 | 850 | 1 | 350 | 1 | 800 | |
| 383 | 3.3 | 4 | 640 | 840 | 2 | | 2 | | |
| 365 | 6 | 5 | 663 | 885 | 4 | | 4 | | |
| 412 | 2.1 | 3 | 720 | 910 | 1 | 350 | 1 | 850 | |
| 388 | 1.8 | 5 | 765 | 940 | 2 | | 2 | | |
| 378 | 1.4 | 4 | 780 | 920 | 4 | | 4 | | |
| 388 | 4 | 5 | 645 | 895 | 1 | 395 | 1 | | |
| 363 | 2.5 | 6 | 680 | 890 | 2 | | 2 | | |
| 345 | 3.1 | 6 | 710 | 880 | 4 | | 4 | | |
| 398 | 3.2 | 3 | 680 | 870 | 1 | 350 | 1 | 920 | |
| 388 | 1.8 | 4 | 646 | 910 | 2 | | 2 | | |
| 383 | 1.25 | 4 | 660 | 890 | 4 | | 4 | | |
| 383 | 3.5 | 4 | 620 | 840 | 1 | 395 | 1 | | |
| 378 | 3 | 4 | 640 | 825 | 2 | | 2 | | |
| 365 | | 4 | 616 | 860 | 4 | | 4 | | |
* جدول 3- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی B نشان داده شده است.
| (HB) | UAV (%) | FL (%) | (MPa) | (MPa) | (h) | () | (h) | () | |
| 383 | 5 | 5 | 625 | 810 | 1 | 395 | 1 | 750 | B |
| 383 | 3.6 | 4 | 660 | 815 | 2 | | 2 | | |
| 378 | 3.2 | 5 | 630 | 825 | 4 | | 4 | | |
| 358 | 4 | 6 | 640 | 840 | 1 | 395 | 1 | 800 | |
| 365 | 2.5 | 6 | 658 | 830 | 2 | | 2 | | |
| 372 | 2 | 5 | 620 | 860 | 4 | | 4 | | |
| 35 | 1.6 | 4 | 616 | 880 | 1 | 350 | 1 | 850 | |
| 348 | 1.7 | 5 | 660 | 890 | 2 | | 2 | | |
| 355 | 0.8 | 4 | 690 | 885 | 4 | | 4 | | |
| 331 | 2.5 | 6 | 664 | 844 | 1 | 395 | 1 | | |
| 323 | 2 | 7 | 690 | 860 | 2 | | 2 | | |
| 365 | 0.9 | 7 | 630 | 840 | 4 | | 4 | | |
| 365 | 2.9 | | | | 1 | 350 | 1 | 920 | |
| 373 | 3.5 | 4 | 780 | 910 | 2 | | 2 | | |
| 385 | 1.3 | 4 | 730 | 928 | 4 | | 4 | | |
| 340 | 3.8 | 5 | 685 | 890 | 1 | 395 | 1 | | |
| 363 | 2 | 5 | 690 | 870 | 2 | | 2 | | |
| 358 | 2.5 | 4 | 715 | 905 | 4 | | 4 | | |
* جدول 4- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی C نشان داده شده است.
| (HB) | UAV (%) | FL (%) | (MPa) | (MPa) | (h) | () | (h) | () | |
| 320 | 7 | 5 | 720 | 855 | 1 | 350 | 1 | 750 | B |
| 323 | 3.6 | 5 | 690 | 860 | 2 | | 2 | | |
| 310 | 2.8 | 6 | 640 | 850 | 3 | | 3 | | |
| 330 | 5 | 6 | 650 | 810 | 1 | 395 | 1 | | |
| 310 | 4.5 | 6 | 615 | 860 | 2 | | 2 | | |
| 302 | 4.5 | 7 | 690 | 850 | 3 | | 3 | | |
| 322 | 2.5 | 8 | 697 | 858 | 1 | 350 | 1 | 850 | |
| 318 | 2 | 7 | 630 | 830 | 2 | | 2 | | |
| 310 | 1 | 7 | 610 | 870 | 3 | | 3 | | |
| 302 | 2.1 | 8 | 660 | 840 | 1 | 395 | 1 | | |
| 289 | 2.5 | 9 | 630 | 870 | 2 | | 2 | | |
| 292 | 2 | 9 | 685 | 860 | 3 | | 3 | | |
| 360 | 1.6 | 4 | 680 | 890 | 1 | 350 | 1 | 920 | |
| 354 | 1.7 | 5 | 696 | 905 | 2 | | 2 | | |
| 354 | 1.1 | 4 | 640 | 880 | 3 | | 3 | | |
| 333 | 2.9 | 6 | 620 | 862 | 1 | 395 | 1 | | |
| 313 | 1 | 7 | 654 | 860 | 2 | | 2 | | |
| 313 | 1.1 | 7 | 688 | 880 | 3 | | 3 | | |
* جدول 5- نتایج آزمون های مکانیکی و ریزساختاری گروه آلیاژی D نشان داده شده است.
| (HB) | UAV (%) | FL (%) | (MPa) | (MPa) | (h) | () | (h) | () | |
| 298 | 1.8 | 7 | 594 | 798 | 1 | 350 | 1 | 750 | B |
| 303 | 2 | 5 | 604 | 815 | 2 | | 2 | | |
| 306 | 1.5 | 6 | 610 | 790 | 3 | | 3 | | |
| 285 | 2 | 8 | 620 | 820 | 1 | 395 | 1 | | |
| 292 | 1.2 | 7 | 622 | 810 | 2 | | 2 | | |
| 278 | 1.9 | 7 | 638 | 840 | 3 | | 3 | | |
| 292 | 1.1 | | | | 1 | 350 | 1 | 800 | |
| 298 | 0.9 | | | | 2 | | 2 | | |
| 292 | 1 | 9 | 638 | 836 | 3 | | 3 | | |
| 278 |
