خواص مکانیکی و ساختاری آلیاژ استحکام بالای AISI 4340

Mechanical properties and microstructural features of AISI 4340

high-strength alloy steel under quenched and tempered conditions

خواص مکانیکی و ویژگی‎های ریزساختاری آلیاژ استحکام بالای AISI 4340

تحت شرایط کوئنچ و بازپخت 

ABSTRACT

In this work, the mechanical properties and microstructures of AISI 4340 high strength alloy steel under different tempering conditions are investigated. The specimens are quenched and tempered to a martensite structure and loaded to fracture at a constant strain-rate of 3.3×10−4 s−1 by means of a dynamic material testing machine (MTS 810). The mechanical properties and strain-hardening exponent are considered as function of the tempering conditions. The morphological features of the as-quenched martensite and their evolution during tempering are described. Fractographs of the specimens are also made in order to analyse their fracture and embrittlement mechanisms. The results indicate that the mechanical properties and microstructural features are affected significantly by tempering temperature and holding time. The strength and hardness of tempered martensite drop as the tempering temperature and holding time are increased. However, the ductility increases with increasing tempering temperature and holding time, except when tempered martensite embrittlement occurs. Microstructural observations reveal that the carbide precipitates have a plate-like structure at low temperatures, but are spheroid-like at high temperatures. Under the tested conditions, the fracture appearances show that the material failed in a ductile manner except for the case of tempering at 300°C, where tempering martensite embrittlement occurs due to the existence of retained interlath austenite..

 

 

چکیده

در این مقاله، خواص مکانیکی و ریزساختارهای آلیاژ استحکام بالای AISI 4340 تحت شرایط مختلف بازپخت بررسی شده است. نمونه‎ها برای رسیدن به ساختار مارتنزیت کوئنچ و بازپخت شدند و در نرخ کرنش ثابت 3/3×10-4s-1 توسط دستگاه آزمون دینامیکی ( MTS 810 ) در جهت ایجاد شکست، بارگذاری شدند. خواص مکانیکی و توان کرنش سختی به عنوان تابعی از شرایط بازپخت درنظر گرفته شد. خواص مورفولوژیکی مارتنزیت کوئنچ شده و تحول آن در طول بازپخت شرح داده شده است. همچنین تصاویر شکست نمونه‎ها به منظور آنالیز شکست و مکانیزم‎های تردشوندگی بررسی شدند. نتایج نشان داد که خواص مکانیکی و ویژگی‎های ریزساختاری، تحت تاثیر دمای بازپخت و زمان انجام آن‎ می‎باشد. از استحکام و سختی مارتنزیت بازپخت شده، مادامیکه دمای بازپخت و زمان انجام آن افزایش می‎یابد، کاسته می‎شود. اما با افزایش دمای بازپخت و زمان انجام آن، داکتیلیته افزایش می‎یابد، به غیر از زمانی که تردی مارتنزیت بازپخت شده روی دهد. مشاهدات ریزساختاری ثابت کرد که رسوبات کاربیدی در دماهای کم، ساختاری صفحه‎ای دارند اما در دماهای بالا کروی هستند. در شرایط آزمون، ظاهر شکست نشان داد که ماده‎ی مربوطه، به استثنای ‎موردی که در دمای 300 درجه سانتی‎گراد بازپخت شده بود، در حالت داکتیل که به دلیل وجود آستنیت بین لایه‎ای باقی‎مانده، تردی مارتنزیت بازپخت شده در آن اتفاق می‎افتد، شکسته شد.   

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .