ผลของเวลาในการอบออสเตนิไทซิงต่อการสึกหรอแบบขัดสีชนิดสามวัตถุของเหล็กหล่อเหนียวออสเทมเปอร์

Abstract

ABSTRACT In ductile iron austempering treatment, carbon concentration in austenite during austenitizing at a constant temperature is controlled by austenitizing time. The carbon concentration in austenite also plays role in hardenability, phase transformation into ausferrite and thus the mechanical properties of austempered ductile iron (ADI). In order to determine the proper austenitizing time, the effects of austenitizing time on abrasion wear resistance and hardness of austempered ductile iron (ADI) were studied. The heat treatment was carried out by austenitizing at 900 °C for 30, 60 and 90 minutes and then austempering at 280 °C and 360 °C for 60, 90, and 120 minutes, respectively. The microstructure of austempered specimens were investigated.  Brinell hardness of all samples was tested. Abrasion wear test was conducted according to ASTM G65 three – body type dry sand/rubber wheel abrasion testing. Worn surfaces were also observed. The results showed that volume losses of ADI decreased with increasing of austenitizing time from 30, 60 to 90 minutes.  Austenitizing for 30 minutes was not enough to suppress the formation of allotriomorph ferrite.  Therefore, the lowest hardness and the highest volume loss were found in specimens austenitized for 30 minutes. Moreover, worn surface revealed the wear mechanisms involving cracking, plowing and shearing. Cracks were found to initiate in the matrix at the graphite/matrix interface.   Keyword: austenitizing, abrasive wear, austempered ductile ironบทคัดย่อ ในการอบชุบออสเทมเปอริงเหล็กหล่อเหนียวนั้น การอบออสเตนิไทซิงด้วยเวลาต่างกันทำให้ปริมาณคาร์บอนในออสเตไนต์รอบๆ แกรไฟต์กลมต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อความสามารถในการชุบแข็งและการเปลี่ยนเฟสของออสเตไนต์ไปเป็นออสเฟอร์ไรต์รวมทั้งสมบัติเชิงกลของเหล็กหล่อเหนียวออสเทมเปอร์ งานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาผลของเวลาในการอบออสเตนิไทซิงที่มีต่อความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสีและความแข็งของเหล็กหล่อเหนียวออสเทมเปอร์ เพื่อใช้เป็นแนวทางในการเลือกเวลาที่เหมาะสมสำหรับการอบออสเตนิไทซิง การทดลองเริ่มจากการนำเหล็กหล่อเหนียวไปอบออสเตนิไทซิงที่ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 60 และ 90 นาที แล้วชุบออสเทมเปอร์ริงในเกลือหลอมเหลวที่ 280 และ 360 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 60 90 และ 120 นาที จากนั้นจึงตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค ทดสอบความแข็ง ทดสอบความต้านทานการขัดสีด้วยเครื่องทดสอบขัดสีล้อยางตามมาตรฐาน ASTM G65 (ชนิดสามวัตถุ) และตรวจสอบพื้นผิวภายหลังการขัดสี ผลการศึกษาพบว่าปริมาตรการสึกหรอของเหล็กหล่อเหนียวออสเทมเปอร์ลดลงเมื่อใช้เวลาอบออสเตนิไทซิงนานขึ้นจาก 30 ไปเป็น 60 และ 90 นาที การอบออสเตนิไทซิงด้วยเวลาเพียง 30 นาที ถือว่าสั้นเกินไป เนื่องจากยังพบเฟอร์ไรต์ประเภท allotriomorph อยู่ในโครงสร้างพื้น ทำให้ความแข็งต่ำสุดและเกิดการสึกหรอมากที่สุด พื้นผิวการสึกหรอของชิ้นงานทดสอบแสดงให้เห็นว่ากลไกการสึกหรอที่เกิดขึ้นเป็นลักษณะของการเกิดรอยแตก รอยไถ และรอยเฉือน โดยพบว่ารอยแตกมีจุดเริ่มต้นมาจากรอยต่อระหว่างแกรไฟต์และเนื้อพื้น คำสำคัญ: ออสเตนิไทซิง ความต้านทานการสึกหรอแบบขัดสี เหล็กหล่อเหนียวออสเทมเปอร์