تعریف چقرمگی فولاد قالب
درجه هایی را در نظر بگیرید که تحت فرایند ذوب مجدد الکترواسلاگ (سربارهی الکتریکی) قرار گرفته اند.
ملاحظات بسیاری وجود دارند که یک طراح و قالبساز باید هنگام انتخاب ماده ی ابزار کار، بالانس کنند تا هنگام عملیات انتظارات را برآورده یا فراتر از آن برود. هندسه ی قطعه، اندازه ی قالب، نیازهای صیقل کاری و مدت زمان اجرای تولید همه در این تصمیم گیری نقش دارند. یک فاکتور مورد توجه دیگر که اغلب اشاره می شود، اما همیشه به صورت واضح تعریف نمی شود، سطح چقرمگی فولاد قالب می باشد.
درجه ی فولاد قالب با سطح چقرمگی بالا، احتمال شکل گیری ترک و یا انتشار ترک را کاهش خواهد داد. طرح های چالش برانگیز که به گذار دیوار ضخیم به نازک، شعاع های نسبتاً تیز یا دیگر محل های تحت تنش زیاد نیاز دارند، از استعمال قالب فولاد ذاتاً چقرمه بهره خواهند برد. این چقرمگی زیاد به صورت ضروری سطح اضافی امنیت را در حین عملیات فراهم می کند و از نگهداری و زمان توقف ناخواسته جلوگیری می کند.
اندازه گیری سطح چقرمگی
سطح چقرمگی فولاد قالب توسط تست برخورد استاندارد تعیین می شود. این تست آماده سازی نمونه و فرایند تست را طرح ریزی می کند (به عنوان مثال، ASTM A370). فرایند با تست کنندهای آغاز می شود که قطع های را از انتهای یک تیر یا بلوک فولاد قالب جدا می کند. این کار با توجه به جهت گیری آن به سمت جهت نوردکاری یا آهنکاری اولیه انجام می شود. سپس بخش بندی و ماشین کاری بیشتر این قطعه انجام می شود تا مطابق اندازه های مشخص شده نمونه های چندگانه ایجاد شود. این نمونه ها تحت عملیات حرارتی نیز قرار می گیرند تا به سطحی از سختی برسند که نشان دهنده ی همان بازهی سختی کار استفاده شده توسط قالب در حین کار می باشد.
هنگامی که نمونه آماده شود در یک فیکسچر قرار گرفته و پاندول از ارتفاع معین رها می شود. با برخورد پاندول و شکستن نمونه، پاندول به نوسان روبه بالا ادامه میدهد. ارتفاعی که پاندول به آن میرسد به مقدار انرژی که نمونه جذب می کند بستگی دارد. یک درجه ی فولادی که سطح چقرمگی نسبتاً بالایی نشان می دهد، مقدار قابل توجه ی از انرژی را جذب خواهد کرد. بنابراین، ارتفاع صعود پاندول را کاهش خواهد داد.
وسیله ی اندازه گیری، مقدار انرژی جذب شده توسط نمونه را به صورت عبارات فوت-پوند (واحدهای مربوط به بریتانیا) و یا به صورت ژول (واحدهای متریک) ثبت خواهد کرد. هر چه، مقدار اندازه گیری شده بزرگتر باشد، سطح چقرمگی فولاد بزرگتر خواهد شد. باید توجه شود که ممکن است در نحوهی آماده سازی نمونه ها تفاوت هایی باشد، با این حال، یک روش مشترک شامل ساییدن یک شکاف کوچک V شکل می باشد که در حین آزمایش عمود بر جهت طول نمونه و در جهت عمودی می باشد. پاندول به سمت مخالف شکاف برخورد میکند و نمونه را در این موقعیت از پیش تعیین شده میشکند. به این تست، تست شکاف V شارپی (تست ضربه ی شارپی) می گویند.
برای آماده سازی نمونه، روش های مختلف زیادی وجود دارد که شامل استفاده از نمونه های تست بدون شکاف می شوند. هنگام بررسی داده ها، مطمئن شوید که شما همواره مقادیری را مقایسه می کنید که از نمونه هایی گردآوری شده اند که به یک روش یکسان آماده سازی شده اند.
فاکتورهای موثر بر چقرمگی
دو نوع فاکتور مهم وجود دارد که سطوح چقرمگی را تحت تاثیر قرار می دهند. مورد اول، همگنی فولاد می باشد که سطح اتصال یا تفکیک المان های آلیاژی و یا کاربیدهای آلیاژ می باشد. فاکتور دیگر تمیزی در سطح میکرو می باشد که مقدار ناخالصی های[۱] نامطلوب، غیر فلزی می باشد.
هنگامی که ذوب اولیه و فرایندهای بارریزی متالورژی کامل شدند، فولاد مذاب در داخل شمش قالب گیری می شود. دمای بالای ذوب و حجم زیاد فولاد مذاب ریخته شده به درون هر قالب شمش، به نرخ جامد سازی نسبتاً آهسته ای منتهی می شود. با جامد شدن شمش از سطح به سمت هسته، طبیعت فرایند به تفکیک آلیاژ منجر می شود. در اصل، این یک تغییر در ترکیب شیمیایی فولاد در سراسر سطح مقطع شمش می باشد.
این تفکیک آلیاژی ممکن است تا حدودی در چرخه ی تولید توسط افزودن فرایند آنیل کاری کاهش پیدا کند که در نتیجه، نفوذ و همچنین مدت رخ دادن کار مکانیکی در حین فرایندهای آهنکاری و یا نوردکاری را تقویت می کند. یعنی، در حین انجام کار مکانیکی بر روی شمش تا به عنوان ورق، تیر، تخت و غیره به ابعاد نهایی خود برسد، شبکه های کاربید و آلیاژ شکسته می شوند و به صورت یکنواخت تری پراکنده می شوند. درجه ی آهنکاری و نوردکاری نقش بسیار مهمی در فراهم کردن ماده ی همگن ایفا می کنند.
برای بهبود همگنی و ریزساختار فولاد و به منظور حداقل سازی سطح ناخالصی های غیر فلزی، باید یک مرحله ی اضافی در فرایند تولید فولاد قالب اجرا شود که به عنوان ذوب مجدد الکترواسلاگ (ESR) یا یک نوع پیشرفته تر به نام ذوب مجدد حفاظتی تحت فشار شناخته می شود.
فرایند ESR، شمش ریختگی ابتدایی را می گیرد و آن را تحت شرایط کاملاً کنترل شده دوباره ذوب می کند. یک انتهای شمش ریختگی به یک فیکسچر جوش زده می شود و به صورت عمودی در بالای قالب حاوی ظرف سرباره ی مذاب نگه داشته می شود. هنگامی که انتهای الاًکترود به مجاورت سرباره ی مذاب آورده شود، فرایند ذوب مجدد آغاز میشود. حرارت شروع به ذوب سرباره خواهد کرد و قطره های فولاد مذاب را ایجاد می کند. به دلیل اینکه فولاد دارای چگالی بیشتری نسبت به سرباره می باشد به پایین سقوط خواهد کرد و از آن میگذرد و در انتهای قالب جمع می شود و به سرعت دوباره جامد خواهد شد.
در حین این فرایند، بخشی از شمش ذوب مجدد که در حالت مایع است نسبتاً کوچک می باشد. نتیجه ی کار، نرخ جامد سازی سریعتر و در نتیجه ی آن تفکیک و اتصال آلیاژی کاهش پیدا می کند. ترکیب شیمیایی در سراسر سطح مقطع شمش ESR منسجم تر می باشد. به علاوه، کاربیدهای آلیاژی که شکل می گیرند، احتمالاً نسبتاً کوچک می باشند و به صورت یکنواخت توزیع می شوند.
یک مزیت اضافه شده ی فرایند ESR این است که با عبور هر قطره ی فولادی از آن، ظرف سرباره، المان های سرگردان مانند سولفور را از مذاب خارج می سازد. فرایند میتواند میزان سولفور را به سطوح ۰٫۰۰۳ درصد یا کمتر کاهش دهد که میزان ناخالصی های غیر فلزی شکل گرفته در جامدسازی را کاهش میدهد. فرایند ESR به تضمین سطح بسیار تمیز در حد میکرو، کمک میکند. عدم وجود ذرات سولفید شکننده در ماتریس (قالب) فولاد، خواص چقرمگی و همچنین توانایی جلا دهی فولاد قالب به یک سطح کاملاً صیقلی را بهبود می بخشد.
درجه های فولاد قالب را در نظر بگیرید که تحت پالایش اضافی فراهم شده توسط فرایند ESR قرار گرفتهاند. مزایای اصلی این فرایند عبارتست از: افزایش سطح چقرمگی و مقاومت در برابر ترک؛ پاسخ منسجم و یکنواخت به فرایندهای قلم زنی بافتن[۲]؛ و توانایی دستیابی به یک سطح صیقل شده با کیفیت لنزی در حین فرایند صیقل کاری.
——————————————————————————————————————–
[۱] inclusions
[۲] Etching/texturing
منبع : اینترنت
برگردان : ایران ملد
