دانلود مقاله بازمهندسی ترمودینامیک محاسباتی و هدایت سینتیک فولاد ابزار با کارایی بالا
چکیده
با هدف به دست آوردن پراکندگی ریز رسوبات در مقیاس نانو برای افزایش مشخصه های مکانیکی فولاد ابزار با کارایی بالا، بازمهندسی ترکیب آلیاژ و عملیات حرارتی توسط ترمودینامیک محاسباتی و سینتیک انجام شد. نمونه ی اولیه ی آلیاژ با استفاده از شیمی و عملیات حرارتی طراحی شده تهیه شد. بعد از آن، مشخصه های ریزساختاری پیشرفته و آزمایش مکانیکی، طراحی موفقیت آمیز را برای رسیدن به تراکم تعداد بالای رسوبات (V, Mo)C با قطر متوسط حدود 5 نانومتر در شرایط پیک سخت شده، پس از برگشت دادن مارتنزیت در دمای 600 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت تأیید کردند.
ایجاد فولاد ابزارهایی با عملکرد بالا برای تحمل شرایط سخت سرویس قطعات ماشین آلات حائز اهمیت است. فولاد ابزارهای متداول با مقدار کربن متوسط و زیاد و عناصر تشکیل دهنده ی کاربید از جمله Cr، Mo و V جهت تحریک رسوب کاربیدها و تضمین استحکام و سختی بالا مشخص می شوند. با این حال، محدودیت هایی برای این نوع آلیاژ وجود دارد: i) مقدار کربن بالا به طور قابل توجهی چقرمگی و جوش پذیری فولاد ابزارها را مختل می کند. ii) کاربیدهای درشت شامل M3C، M6C، M23C6 و غیره در طی عملیات حرارتی نهایی شکل می گیرند [1،2] و مشارکت محدودی در استحکام و سختی دارند و حتی چقرمگی فولاد ابزار را بیشتر می کنند. iii) کاربیدهای تشکیل شده دارای سرعت درشت شدن بالا، با مقاومت نرم شدن حرارتی پایین هستند که باعث کاهش استحکام مواد و طول عمر قطعات ماشین در دماهای سرویس بالا می شود. هدف این مقاله بازمهندسی فولاد ابزار با کارایی بالا با استفاده از راهنمایی ترمودینامیک محاسباتی و سینتیک جهت کاهش مشکلاتی است که عملکرد فولاد ابزار را محدود می کند. انتظار می رود که آلیاژ جدید ترکیبی از مشخصه های مهم از جمله چقرمگی، پایداری حرارتی و جوش پذیری را با استفاده از یک مفهوم متالورژی ناب بهبود و تعادل ببخشد، اما همچنان استحکام و سختی قابل ملاجظه ای را به عنوان فولاد ابزار متداول حفظ می کند [1و2]. دستیابی به مشخصه های متعادل تر به بهینه سازی موفقیت آمیز رسوبات با پراکندگی های ریز کاربیدهای نانومقیاس بستگی خواهد داشت (به عنوان مثال، MC و M2C با M که عمدتاً V و Mo را نشان می دهد)، در حالی که شکل گیری جمعیت کاربید درشت تر را محدود می کند [3]. انتظار می رود که پراکندگی ریز کاربیدهای MC یا / و M2C در مقیاس نانو دارای ماهیت های زیر باشند: i) مشارکت بیشتر در استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش در دمای محیطی و دمای بالا [4]؛ ii) پایداری بالای مواد در طول سرویس در دمای بالا بنابر رشد کمتر و سرعت درشت شدن رسوبات [5،6]. iii) جایگاه های پتانسیل به دام انداختن هیدروژن، افزایش مقاومت تردی هیدروژنی مواد [7]. برخی از قواعد راهنما برای آلیاژ جدید این است که ذرات کاربید درشت نباید در ریزساختار محصول نهایی وجود داشته باشند. به این معنی که نباید از نظر ترمودینامیکی پایدار باشند، و علاوه بر این، نسبت C/(V+Mo) باید به صورت تقریبا یکپارچه حفظ شود که نه تنها باعث تسهیل رسوب در مقیاس نانو (تقویت آلیاژ) می شود، بلکه مقدار C در محلول جامد در ریزساختار محصول نهایی (افزایش چقرمگی) را نیز کاهش دهد. بنابراین، ابتدا ترمودینامیک و سینتیک محاسباتی برای تعیین پارامترهای آلیاژی و عملیات حرارتی بازمهندسی، با هدف قرار دادن انواع رسوب ریز مطلوب MC یا / و M2C انجام شد. سپس، نمونه اولیه مواد بر اساس فلسفه طراحی مواد فوق الذکر تهیه شد و مشخصه سازی با استفاده از ابزارهای آزمایشی پیشرفته برای اعتبارسنجی با تمرکز بر رسوب صورت گرفت.
Abstract
Targeting to obtain fine dispersions of nanoscale precipitates to enhance the mechanical properties of a high-performance tool steel, re-engineering of the alloy composition and heat treatment was guided by computational thermodynamics and kinetics. A prototype alloy was prepared using the designed chemistry and heat treatment. Thereafter, advanced microstructural characterization and mechanical testing confirmed the successful design to reach a high number density of (V, Mo)C precipitates with an average diameter of about 5 nm in the peak-hardened condition, after tempering the martensite at 600 °C for 2 h.
The development of high-performance tool steels is important in order to withstand the harsh service conditions of machine parts. Conventional tool steels are characterized by a medium/high-carbon content and carbide-forming elements including Cr, Mo and V to stimulate precipitation of carbides and ensure high strength and hardness. There are, however, some limitations for this kind of alloying: i) a high carbon content significantly impairs the toughness and weldability of tool steels; ii) coarse carbides including M3C, M6C, M23C6, etc. are formed during the final heat treatment [1,2], and they have limited contributions to strength/hardness and even deteriorate the toughness of the tool steel; iii) the formed carbides have high coarsening rate, with low thermal softening resistance, which reduces the strength of the material and the lifetime of machine parts at elevated service temperatures. To mitigate these problems that limit the performance of tool steels, in this work we aim to re-engineer a high-performance tool steel using the guidance from computational thermodynamics and kinetics. The new alloy is expected to improve and balance a combination of important properties such as toughness, thermal stability and weldability using a lean metallurgical concept, but still maintaining comparable strength/hardness as the conventional tool steel in Refs. [1,2]. Obtaining the more balanced properties will depend on the successful optimization of precipitates with fine dispersions of nanoscale carbides (e.g., MC and M2C with M representing mainly V and Mo), whilst limiting the formation of coarser carbide populations [3]. The fine dispersion of MC or/and M2C nanoscale carbides are expected to have the following merits: i) higher contribution to strength, hardness, and wear resistance at ambient and elevated temperatures [4]; ii) high stability of the materials during service at elevated temperature due to the lower growth and coarsening rates of the precipitates [5,6]; iii) potential hydrogen trapping sites, enhancing hydrogen embrittlement resistance of the material [7]. Some guiding principles for the new alloy are that coarse carbide particles should not be present in the final product’s microstructure, i.e. they should not be thermodynamically stable; and moreover, the ratio of C/(V+Mo) should be maintained close to unity to not only facilitate nanoscale precipitation (strengthening the alloy) but also to decrease the C content in solid solution in the final product’s microstructure (increasing the toughness). Therefore, firstly computational thermodynamics and kinetics were carried out to determine the re-engineered alloying and heat treatment parameters, targeting the desirable fine precipitation types MC or/and M2C. Thereafter, a prototype material was prepared based on the aforementioned materials design philosophy, and characterization using advanced experimental tools were carried out for validation, focusing on the precipitation.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
این محصول شامل پاورپوینت ترجمه نیز می باشد که پس از خرید قابل دانلود می باشد. پاورپوینت این مقاله حاوی 10 اسلاید و 3 فصل است. در صورت نیاز به ارائه مقاله در کنفرانس یا سمینار می توان از این فایل پاورپوینت استفاده کرد.
در این محصول، به همراه ترجمه کامل متن، یک فایل ورد ترجمه خلاصه نیز ارائه شده است. متن فارسی این مقاله در 3 صفحه (915 کلمه) خلاصه شده و در داخل بسته قرار گرفته است.
علاوه بر ترجمه مقاله، یک فایل ورد نیز به این محصول اضافه شده است که در آن متن به صورت یک پاراگراف انگلیسی و یک پاراگراف فارسی درج شده است که باعث می شود به راحتی قادر به تشخیص ترجمه هر بخش از مقاله و مطالعه آن باشید. این فایل برای یادگیری و مطالعه همزمان متن انگلیسی و فارسی بسیار مفید می باشد.
بخش مهم دیگری از این محصول لغت نامه یا اصطلاحات تخصصی می باشد که در آن تعداد 20 عبارت و اصطلاح تخصصی استفاده شده در این مقاله در یک فایل اکسل جمع آوری شده است. در این فایل اصطلاحات انگلیسی (تک کلمه ای یا چند کلمه ای) در یک ستون و ترجمه آنها در ستون دیگر درج شده است که در صورت نیاز می توان به راحتی از این عبارات استفاده کرد.
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش و pdf بدون آرم سایت ای ترجمه
- پاورپوینت فارسی با فرمت pptx
- خلاصه فارسی با فرمت ورد (word)
- متن پاراگراف به پاراگراف انگلیسی و فارسی با فرمت ورد (word)
- اصطلاحات تخصصی با فرمت اکسل