Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ผลของปริมาณโครเมียมต่อพฤติกรรมของกรรมวิธีทางความร้อนและความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสีของเหล็กหล่อขาวธาตุผสมหลายธาตุ

Year (A.D.)

2018

Document Type

Thesis

First Advisor

Mawin Supradist Na Ayudhaya

Second Advisor

Prasonk Sricharoenchai

Third Advisor

Yasuhiro Matsubara

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Metallurgical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมโลหการ)

Degree Name

Doctor of Engineering

Degree Level

Doctoral Degree

Degree Discipline

Metallurgical and Materials Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2018.365

Abstract

The effect of Cr content on heat treatment behavior and abrasive wear resistance of multi-alloyed white cast irons with basic composition was investigated. The cast irons with varying Cr content from 3-9% were prepared. The annealed specimens were hardened from 1323K and 1373K austenitizing and then, tempered at 673K to 873K with 50K intervals. The microstructure of each specimen consisted of primary austenite dendrite (γP) and (γ+MC) and (γ+M2C) eutectics in specimens with 3 and 5%Cr. By contrast, (γ+M7C3) eutectic appeared in specimens with 6%Cr and more. The matrix in as-cast state was mostly retained austenite but that in as-hardened specimens composed of precipitated secondary carbide, martensite and retained austenite. As for heat treatment behavior, hardness in as-hardened state increased to highest value at 5%Cr and subsequently, decreased as Cr content rose. The volume fraction of retained austenite (Vg) displayed similar trend to the hardness. The higher austenitizing temperature contributed to lower the hardness but increase the Vg values. In the tempered state, the hardness showed more or less secondary hardening depending on austenitizing temperature and Cr content. The degree of secondary hardening was greater in the specimen hardened from higher austenitizing temperature. The maximum tempered hardness (HTmax) was obtained at 773K to 798K tempering and high austenitizing temperature offered higher HTmax. The Vg decreased gradually as the tempering temperature was elevated. The Vg value at HTmax was less than 5% in all the specimens. The highest value of HTmax was obtained in 5%Cr specimen regardless of austenitizing temperature. In order to evaluate the abrasive wear resistance, the as-hardened (As-H), HTmax, lower and higher than HTmax (L-HTmax and H- HTmax) specimens were evaluated using Suga abrasion test and rubber wheel abrasion test. A linear relation between wear loss (Wl) and wear distance (Wd) was obtained in all the specimens. The wear rate (Rw) varied depending on heat treatment condition and Cr content. The lowest Rw value or highest wear resistance was obtained in the As-H specimen followed by HTmax specimen. The highest Rw value or lowest abrasive wear resistance was obtained in L-HTmax or H-HTmax specimen, regardless of Cr content and austenitizing temperature. In both abrasive wear tests, the Rw decreased continuously until 6%Cr and after that, it increased gradually with a rise of Cr content. The high austenitizing temperature provided lower Rw value than low austenitizing temperature in all range of Cr content. The Rw decreased with an increase in hardness. In the region of Vg less than 5%, the Rw values scattered in a wide range depending on the hardness. When the Vg got over 5%, the Rw value decreased continuously increasing of Vg value. The worn surface consisted of grooving, scratching and pitting in all the specimens. The pitting was found in eutectic area while the grooving and scratching were observed in matrix.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

เพื่อตรวจสอบผลของปริมาณโครเมียมต่อพฤติกรรมของกรรมวิธีทางความร้อนและความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสีของเหล็กหล่อขาวธาตุผสมหลายธาตุที่มีส่วนประกอบทางเคมีพื้นฐาน ได้เตรียมเหล็กหล่อที่แปรผันปริมาณโครเมียมจาก 3-9% ได้ชุบแข็งชิ้นงานที่อบอ่อนจากอุณหภูมิออสเทไนไทซิง 1323 เคลวินและ 1373 เคลวินแล้วอบคืนตัวที่อุณหภูมิ 673 เคลวินถึง 873 เคลวิน ด้วยช่วงห่าง 50 เคลวิน โครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานแต่ละชิ้นประกอบด้วยเดนไดรต์ไพรมารีออสเทไนต์ (γP) กับยูเทกติก (γ+MC) และ (γ+M2C) ในชิ้นงานที่มีปริมาณโครเมียม 3 และ 5% ในทางกลับกันยูเทกติก (γ+M7C3) ปรากฏในชิ้นงานที่มีปริมาณโครเมียม 6% และมากกว่า เนื้อพื้นในสภาพหล่อส่วนมากเป็นออสเทไนต์เหลือค้าง แต่เนื้อพื้นในสภาพชุบแข็งประกอบด้วยคาร์ไบด์ทุติยภูมิที่ตกตะกอน มาร์เทนไซต์และออสเทไนต์เหลือค้าง ในส่วนพฤติกรรมของกรรมวิธีทางความร้อน ความแข็งในสภาพชุบแข็งเพิ่มขึ้นถึงค่าสูงสุดที่ปริมาณโครเมียม 5% และต่อมาลดลงตามปริมาณโครเมียมที่เพิ่มขึ้น สัดส่วนเชิงปริมาตรของออสเทไนต์เหลือค้าง (Vγ) แสดงแนวโน้มเดียวกับความแข็ง อุณหภูมิออสเทไนไทซิงสูงกว่าทำให้ความแข็งต่ำกว่าแต่ค่า Vγ สูงกว่า ในสภาพอบคืนตัว ความแข็งแสดงการแข็งขึ้นทุติยภูมิบ้างขึ้นกับอุณหภูมิออสเทไนไทซิงและปริมาณโครเมียม ระดับของการแข็งขึ้นทุติยภูมิมีค่าสูงในชิ้นงานชุบแข็งจากอุณหภูมิออสเทนไนไทซิงสูง ความแข็งอบคืนตัวสูงสุด (HTmax) ได้จากอุณหภูมิ 773 เคลวินถึง 798 เคลวินและอุณหภูมิออสเทไนไทซิงสูงให้ค่า HTmax ที่สูงกว่า ค่า Vγ ลดลงอย่างช้าๆเมื่ออุณหภูมิอบคืนตัวเพิ่มขึ้น ค่า Vγ ที่ HTmax มีค่าต่ำกว่า 5% ในชิ้นงานทุกชิ้น ค่าสูงสุดของ HTmax ได้จากชิ้นงานที่มีปริมาณโครเมียม 5% โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิออสเทไนไทซิง ในส่วนความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสี ได้ประเมินความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสีชิ้นงานในสภาพชุบแข็ง (As-H) HTmax อุณหภูมิต่ำกว่าและสูงกว่า HTmax (L-HTmax และ H-HTmax) โดยการทดสอบการสึกหรอแบบขัดสีซูกะ (Suga) และการทดสอบการสึกหรอแบบขัดสีด้วยล้อยาง ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักที่สูญเสีย (Wl) และระยะการสึกหรอ (Wd) เป็นเส้นตรงในชิ้นงานทุกชิ้น อัตราการสึกหรอ (Rw) แปรผันขึ้นอยู่กับสภาวะของกรรมวิธีทางความร้อนและปริมาณโครเมียม ได้ค่า Rw ต่ำสุดในชิ้นงาน As-H และตามด้วยชิ้นงาน HTmax ค่า Rw สูงสุดในชิ้นงาน L-HTmax หรือชิ้นงาน H-HTmax โดยไม่คำนึงถึงปริมาณโครเมียมและอุณหภูมิออสเทไนไทซิง ในการทดสอบการสึกหรอแบบขัดสีทั้ง 2 แบบค่า Rw ลดลงอย่างต่อเนื่องจนถึงปริมาณโครเมียม 6% หลังจากนั้นเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณโครเมียม อุณหภูมิออสเทไนไทซิงที่สูงให้ค่า Rw ต่ำกว่าอุณหภูมิออสเทไนไทซิงที่ต่ำตลอดช่วงของปริมาณโครเมียม ค่า Rw ลดลงตามการเพิ่มขึ้นของความแข็ง ในช่วงที่ Vγ น้อยกว่า 5% ค่า Rw กระจายในช่วงกว้างขึ้นอยู่กับความแข็ง เมื่อค่า Vγ มากกว่า 5% ค่า Rw ลดลงอย่างต่อเนื่องตามการเพิ่มขึ้นของค่า Vγ ผิวที่สึกหรอประกอบด้วยการเกิดร่อง การครูดและการเกิดรอยบุ๋มในชิ้นงานทุกชิ้น ได้พบการเกิดรอยบุ๋มในบริเวณยูเทกติกในขณะที่ได้ตรวจพบการเกิดร่องและการครูดในเนื้อพื้น

Download

Included in

Metallurgy Commons

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.