ผลของการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งต่อความแข็งและออสเตไนต์เหลือค้างของเหล็กหล่อโครเมียมสูงที่มีปริมาณโครเมียม 16% และ 26%Effect Sub-zero Treatment on Hardness and Retained Austenite of High Cr Cast Irons with 16% and 26%Cr

Abstract

เหล็กหล่อโครเมียมสูงเป็นกลุ่มเหล็กหล่อทนการสึกหรอแบบขัดสีใช้ทำลูกรีดสำหรับรีดเหล็กในอุตสาหกรรมเหล็กกล้า และหม้อบดในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ เนื่องจากมีความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสีสูง ในทางปฏิบัติต้องการความแข็งสูงและมีออสเตไนต์เหลือค้างน้อยที่สุดเพื่อเพิ่มอายุการใช้งาน งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งร่วมกับการทำกรรมวิธีทางความร้อนทั่วไปต่อความแข็งและปริมาณออสเตไนต์เหลือค้างของเหล็กหล่อโครเมียมสูงที่มีส่วนผสม 16% และ 26% โครเมียม ซึ่งเป็นส่วนผสมพื้นฐานในการใช้งาน ชิ้นงานอบอ่อนถูกชุบแข็งด้วยอุณหภูมิ 1,050 องศาเซลเซียส และเย็นตัวโดยใช้ลมเป่าตามด้วยการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งในน้ำแข็งแห้งผสมอะซิโตน ทำการอบคืนไฟชิ้นงานชุบแข็งที่อุณหภูมิ 400–550 องศาเซลเซียส พบว่า ความแข็งในสภาพชุบแข็งของเหล็กหล่อทั้งสองส่วนผสม หลังจากผ่านการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งสูงกว่ากรณีเย็นตัวโดยใช้ลมเป่า สัดส่วนเชิงปริมาตรของออสเตไนต์เหลือค้าง ลดลงอย่างมากเมื่อผ่านการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ความแข็งในสภาพอบคืนไฟแสดงการแข็งขึ้นทุติยภูมิจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์ทุติยภูมิและการแปลงเฟสจากออสเตไนต์เป็นมาร์เทนไซต์ ค่าสัดส่วนเชิงปริมาตรของออสเตไนต์เหลือค้างลดลงเมื่ออุณหภูมิอบคืนไฟสูงขึ้น ชิ้นงานที่ผ่านการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งมีระดับการแข็งขึ้นทุติยภูมิน้อยกว่าชิ้นงานที่เย็นตัวโดยใช้ลมเป่า ความแข็งสูงสุดหลังอบคืนไฟพบที่อุณหภูมิ 450–500 องศาเซลเซียส ชิ้นงานที่ผ่านการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งจะมีค่าความแข็งสูงสุดมากกว่าชิ้นงานที่เย็นตัวโดยใช้ลมเป่า ค่าความแข็งสูงสุดลดลงเมื่อปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้น 26% โดยค่าความแข็งสูงสุด คือ 810 HV30 ในชิ้นงาน 16% โครเมียม และ 781 HV30 ในชิ้นงาน 26% โครเมียม ที่ผ่านการเย็นตัวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งซึ่งมีค่าสัดส่วนเชิงปริมาตรของออสเตไนต์เหลือค้างน้อยกว่า 4%

High chromium cast irons have been widely used as abrasive wear resistant materials. Their main and typical applications are for rolling mill rolls in the steel-making and pulverizing mills in cement industries because of excellent abrasive wear resistance. Practically, the required properties of the cast iron must be high hardness together with very less retained austenite for a long service life. In this research, the effect of sub-zero treatment on hardness and retained austenite of plain high Cr cast iron with 16% and 26%Cr was investigated. The annealed specimens were hardened at 1,050 °C and cooled by fan followed with sub-zero treatment by soaking in dry ice + acetone bath. Hardened specimens were tempered at a range of 400–550 °C. In the hardened state, the sub-zero treated specimens showed higher hardness than the fan air-cooled specimens. The volume fractions of retained austenite (Vγ) of sub-zero treated specimens were much lower than those of fan air-cooled specimens. In the tempered state, the tempered hardness curves showed a secondary hardening due to the precipitation of secondary carbides and the transformation of austenite to martensite. The Vγ value decreased as tempering temperature increased. Degree of secondary hardening was higher in the specimens tempered without sub-zero treatment. The maximum tempered hardness (HTmax) was obtained at 450–500 °C tempering. The HTmax value of sub-zero treated specimens was higher than that of fan air cooled specimens. The HTmax value decreased as Cr content increased to 26%.The highest values of HTmax, 810 HV30 in 16%Cr and 781 HV30 in 26%Cr specimens, were obtained in sub-zero treated specimens where the Vγ value were less than 4%.