ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลของเหล็กกล้า Fe-Cr-Mo ที่ผ่านการซินเตอริ่ง

Relationship between Microstructure and Mechanical Property of Sintered Fe-Cr-Mo Steels

Abstract

     งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาผลของคาร์บอนและอัตราการเย็นตัวต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติในเหล็กกล้า Fe-3.0wt.%Cr-0.5wt.%Mo-0.01wt.%C ที่เติมคาร์บอนในปริมาณ 0.2 และ 0.3wt.%C โดยนำผงโลหะมาอัดขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องให้มีความหนาแน่น 6.5 g/cm³และซินเตอริ่งที่อุณหภูมิ 1280^oC ในเตาสุญญากาศ ทำให้เย็นตัวด้วยก๊าซไนโตรเจนที่อัตรา0.1 และ 4.0^oC/sศึกษาโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ศึกษาชนิดเฟสด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ทดสอบความแข็งและทดสอบแรงดึง จากการศึกษาพบว่าเมื่อให้อัตราการเย็นตัว 0.1^oC/s ชิ้นงานที่เติมคาร์บอน 0.2%
มีโครงสร้างจุลภาคเป็น polygonal ferrite (PF) ส่วนชิ้นงานที่เติมคาร์บอน 0.3wt.% ประกอบด้วย PF และเบนไนต์เมื่ออัตรา
การเย็นตัวเพิ่มขึ้นเป็น 4.0^oC/s มีโครงสร้างเป็นเบนไนต์ มาร์เทนไซนต์และออสเทนไนต์บางส่วนความแข็งและความต้านทานแรงดึงสูงสุดของชิ้นงานที่เติมคาร์บอน 0.2 และ 0.3% ที่อัตราการเย็นตัว 0.1^oC/s มีค่าเป็น 106.7 HV0.1, 127.3 HV0.1 และ 205.3 MPa, 565.5 MPa ตามลำดับเมื่ออัตราการเย็นตัวเป็น 4.0^oC/s จะมีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 304.5 HV0.1, 436.1 HV0.1 และ 470.4 MPa, 700.2 MPa ตามลำดับ

     In this work, the effect of carbon content and cooling rate on microstructure and mechanical property of the Fe-3.0wt.%Cr-0.5wt.%Mo-0.01wt.%C steel was investigated. The pre-alloyed powder was mixed with 0.2 and 0.3wt.%C. The powder mixtures were compacted with hydraulic compactor at room temperature to green density of 6.5 g/cm³. The green compact were sintered at 1280 ˚C in vacuum furnace and cooled by nitrogen gas with cooling rate of 0.1 and 4.0^oC/s. It was found that the microstructure of 0.2wt.%C sintered steel at cooling rate of 0.1^oC/sconsisted of polygonal ferrite (PF). The steelcontaining 0.3wt.%C, the microstructure consisted of PF and bainite. At higher cooling rate of 4.0^oC/s, bainite, martensite and some retained austenite (γ) were found in both steels. The Vickers microhardness and ultimate tensile strength of the steels containing 0.2 and 0.3wt.%C with cooling rate of 0.1^oC/s were 106.7 HV0.1, 127.3 HV0.1 and 205.3 MPa, 565.5 MPa, respectively. At cooling rate of 4.0^oC/s, Vickers microhardness and ultimate tensile strength were increased up to 304.5 HV0.1, 436.1 HV0.1 and 470.4 MPa, 700.2 MPa, respectively.