نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

در این پژوهش تاثیر زمان عملیات زیر صفر روی رفتار تریبولوژیکی و ریزساختار فولاد سخت شونده سطحی 5120AISI ، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور نمونه­های دیسکی شکل در دمای 920 درجه ‌سانتی‌گراد به مدت 6 ساعت کربن‌دهی و در هوا خنک شدند و پس از آستنیته­کردن درروغن سرمایش شدند؛ سپس بلافاصله پس از سرمایش و سنباده زنی، نمونه‌ها به مدت 1، 24، 30 و 48 ساعت در نیتروژن مایع نگهداری شدند و در دمای 200 درجه ‌سانتی‌گراد به‌مدت 2 ساعت بازگشت شد. آزمون سایش به روش گلوله روی دیسک با استفاده از ساچمه کاربید تنگستنی با دو بار 80 و 110 نیوتن انجام شد. به‌منظور مشاهده‌ کاربید‌ها از محلول کلرید مس (5 گرم)+ هیدروکلریک اسید (100 میلی‌لیتر) + اتانول (100 میلی‌لیتر) استفاده شد. سختی نمونه­ها به روش ویکرز با بار 300 نیوتن قبل و بعد از بازگشت اندازه‌گیری شد. درصدآستنیت باقی‌مانده از روش تفرق اشعه X محاسبه شد؛ میزان آستنیت باقی‌مانده در نمونه CHT، 8 درصد، 1DCT، 4 درصد و در بقیه­ی نمونه­ها به میزانی کاهش یافته است که در الگوی پراش پیکی مشاهده نشد. نتایج نشان داد که عملیات زیر صفر عمیق منجر به افزایش سختی در تمام نمونه‌ها شده و میزان مقاومت سایشی در نمونه‌ها در هر دو بار اعمالی 80 و 110 نیوتن، در زمان­های 1 و 24 ساعت نسبت به نمونه عملیات زیر صفر نشده افزایش و در نمونه‌های 30 و 48 ساعت عملیات زیر صفر شده کاهش یافته است؛ به­گونه­ای که نمونه­ی 48 ساعت عملیات زیر صفر شده دارای کمترین مقاومت سایشی است. علت افزایش سختی نمونه­ها به‌دلیل کاهش میزان آستنیت باقی‌مانده در اثر عملیات زیر صفر عمیق و دلیل کاهش مقاومت سایشی نمونه­ها پس از 24 ساعت، رشد کاربید­ها و توزیع غیریکنواخت آن در ریز­ساختار و در نتیجه ضعیف شدن زمینه بوده است؛ بنابراین مدت زمان 24 ساعت عملیات زیر صفر عمیق بر فولاد 5120 زمانی بهینه است.