در این آزمایش هدف تعیین سختی پذیری فولاد با استفاده از روش جامینی است که یکی از بهترین و سریعترین راه های این آزمایش است .

دانلود آزمایش سختی پذیری فولاد با استفاده از روش جامینی

گزارش آزمایش: تعیین سختی‌پذیری فولاد به روش جومینی

هدف آزمایش

هدف از این آزمایش، تعیین سختی‌پذیری یک نمونه فولادی (ASAB 760) با استفاده از روش استاندارد جومینی (Jominy) است. این روش تأثیر سرعت سرد شدن بر ریزساختار و سختی فولاد را در فواصل مختلف از یک انتهای نمونه بررسی می‌کند.

مقدمه: سختی در مقابل سختی‌پذیری

• سختی (Hardness): مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک موضعی، مانند خراش، فرورفتگی یا سایش است. عوامل مؤثر بر آن شامل درصد کربن، عناصر آلیاژی، اندازه دانه و سرعت سرد کردن هستند.
• سختی‌پذیری (Hardenability): توانایی یک فولاد برای تشکیل مارتنزیت در اثر سرد شدن سریع (کوئنچ) از ناحیه آستنیت است. سختی‌پذیری با عمق لایه‌ای که پس از کوئنچ سخت می‌شود، مشخص می‌گردد. هرچه سختی‌پذیری فولاد بیشتر باشد، عمق لایه سخت شده نیز بیشتر خواهد بود.

شرح آزمایش جومینی

آزمایش جومینی یک روش استاندارد و سریع برای تعیین سختی‌پذیری است. در این روش:

1. نمونه‌ای استوانه‌ای به قطر ۲۵ میلی‌متر و طول ۱۰۰ میلی‌متر از فولاد مورد نظر تهیه می‌شود.
2. نمونه تا دمای آستنیته شدن (بسته به نوع فولاد) گرم شده و برای مدت زمان کافی نگهداری می‌شود.
3. یک انتهای نمونه توسط فواره آب با فشار و دبی مشخص سرد می‌شود، در حالی که بقیه قسمت‌ها در هوا قرار دارند. این کار باعث ایجاد یک شیب سرعت سرد شدن در طول نمونه می‌شود.
4. پس از سرد شدن، از سطح نمونه (به موازات محور طولی) مقداری سنگ‌زنی می‌شود.
5. سختی نمونه در فواصل مشخص (مثلاً هر ۱.۵ میلی‌متر) از انتهای کوئنچ شده تا انتهای دیگر اندازه‌گیری می‌شود.

در نهایت، با رسم نمودار تغییرات سختی بر حسب فاصله از انتهای کوئنچ شده، منحنی جومینی به دست می‌آید که ویژگی‌های سختی‌پذیری فولاد را نشان می‌دهد.

نتایج و تحلیل ریزساختار

نمونه فولاد ASAB 760 پس از انجام آزمایش جومینی، در فواصل مختلف از انتهای کوئنچ شده مورد بررسی میکروسکوپی قرار گرفت:

• نزدیک به فواره (سرعت سرد شدن بالا): در این ناحیه، ریزساختار عمدتاً مارتنزیت (تیره) و مقداری آستنیت باقیمانده (سفید) بود. این ساختار نشان‌دهنده سختی بسیار بالاست.
• فاصله میانی: با کاهش سرعت سرد شدن، ساختار از مارتنزیت سوزنی به مخلوطی از فریت (سفید) و پرلیت (سبز) تبدیل شد. در این ناحیه، سختی به شدت کاهش می‌یابد.
• انتهای دور از فواره (سرعت سرد شدن پایین): در این قسمت، به دلیل سرعت سرد شدن بسیار کم، ساختار مشابه نمونه اولیه (آن‌هیتری) بوده و دانه‌های فریت و پرلیت درشت‌تر هستند.

جدول سختی‌سنجی نیز به وضوح نشان‌دهنده همین روند است؛ سختی از ۶۲.۸ HRC در فاصله ۲ میلی‌متری به ۲۸.۴ HRC در فاصله ۳۰ میلی‌متری کاهش یافته است.

بحث و نتیجه‌گیری

آزمایش جومینی به خوبی نشان می‌دهد که با کاهش سرعت سرد شدن، ساختار از فاز بسیار سخت مارتنزیت به فازهای نرم‌تر فریت و پرلیت تبدیل می‌شود. این تغییرات میکروسکوپی منجر به کاهش شدید سختی قطعه می‌گردد. عمق سختی این فولاد در فاصله بین نقاط ۲ و ۵ میلی‌متر قرار دارد، جایی که سختی از ۵۷.۸ HRC به ۳۶.۱ HRC کاهش یافته است. این کاهش ناگهانی، نشان می‌دهد که از این نقطه به بعد، دیگر مقدار قابل توجهی مارتنزیت در ساختار وجود ندارد.

مطالعه بیشتر