Effect of Tungsten Equivalent on Hardness and Retained Austenite of Simi – multi – alloyed White Cast Iron

Abstract

In this study, the effect of tungsten equivalent (Weq) on the hardness and Retained Austenite of semi-multi-alloyed white cast iron containing 0% carbon balance was investigated. Specimens with varying Weq values ranging from 4.97-8.06% were prepared. The annealed specimens were austenitized at 1050 and 1100 °C and subsequently quenched by forced air. Following hardening, the specimens underwent tempering with in a temperature range of 400–600 °C. The results showed that the microstructure revealed the austenite dendrites and eutectics (γ+MC) and (γ+M2C). The (γ+M2C) eutectic seemed to increase with increasing the Weq values. The matrix in as-hardened state of all specimens composed of martensite, secondary carbide and retained austenite. Hardness in the as-hardened state displayed a diminishing trend with rising Weq values. The percentage by volume fraction of retained austenite (Vγ) in the as-hardened state increased progressively as the Weq increased. The higher austenitizing temperature provided the greater Vγ value. The highest hardness value of 884HV30 was obtained at 7.4%Vγ. The hardness in tempered state showed a secondary hardening due to the precipitation of secondary carbides and the transformation of austenite to martensite. The degree of secondary hardening increased with an increase in Weq and austenitizing temperature. The maximum tempered hardness (HTmax) of all specimens was obtained at 500 °C. The highest value of HTmax, 872HV30, and 841HV0.1 in 1100 °C austenitizing, was obtained in the specimen with 8.06%Weq. The 7-15%Vγ in as-hardened state provided the HTmax more than 800HV30.

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของค่าทังสเตนสมมูล (Weq) ต่อความแข็งและออสเทไนต์เหลือค้างของเหล็กหล่อขาวเติมธาตุผสมกึ่งหลายชนิดที่มีค่าคาร์บอนสมมูล (Cbal) เท่ากับศูนย์ผ่านกรรมวิธีทางความร้อน ได้ตรียมชิ้นงานที่มีค่า Weq เท่ากับ 4.97 ถึง 8.06% อบอ่อนและชุบแข็งชิ้นงานที่อุณหภูมิ 1050 และ 1100 °C เย็นตัวโดยใช้ลมเป่า อบคืนตัวชิ้นงานชุบแข็งที่อุณหภูมิ 400-600 °C ผลการทดลองพบว่าโครงสร้างจุลภาคโดยรวมของทุกชิ้นงานประกอบด้วยออสเทไนต์เดนไดรต์และโครงสร้างยูเทกติกชนิด (γ+MC) และ(γ+M2C) โดยปริมาณโครงสร้างยูเทกติก (γ+M2C) มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามค่า Weq เนื้อพื้นในสภาพชุบแข็งประกอบด้วยมาร์เทนไซต์ คาร์ไบด์ลำดับที่สองและออสเทไนต์เหลือค้าง ความแข็งในสภาพชุบแข็งลดลงเมื่อค่า Weq และอุณหภูมิในการชุบแข็งเพิ่มขึ้น ความแข็งของชิ้นงานชุบแข็งที่อุณหภูมิ 1050 °C สูงกว่าชิ้นงานชุบแข็งที่อุณหภูมิ 1100 °C ค่า Vγ ในสภาพชุบแข็งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อค่า Weq เพิ่มขึ้น การเพิ่มอุณหภูมิชุบแข็งจะทำให้มีค่า Vγ เพิ่มขึ้น ความแข็งสูงสุดในสภาพชุบแข็งประมาณ 884HV30 ได้รับที่ 7.4%Vγ ความแข็งในสภาพอบคืนตัวแสดงการแข็งขึ้นลำดับที่สองจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์ลำดับที่สองและการเปลี่ยนเฟสจากออสเทไนต์เหลือค้างเป็นมาร์เทนไซต์ โดยระดับการแข็งขึ้นลำดับที่สอง (ΔHs) เพิ่มขึ้นตามปริมาณค่า Weq และอุณหภูมิชุบแข็ง ค่าความแข็งสูงสุดหลังการอบคืนตัว (HTmax) เกิดขึ้นที่อุณหภูมิอบคืนตัว 500°C ในทุกชิ้นงาน ค่าสูงสุดของ HTmax คือ 872HV30 และ 841HV0.1 ได้รับในชิ้นงาน 8.06%Weq ที่ผ่านการชุบแข็งที่ 1100 °C ค่า Vγ ในชิ้นงานที่มีค่าความแข็งสูงสุดคือประมาณ 6.7% ค่า Vγ ในสภาพชุบแข็งตั้งแต่ 7-15% ทำให้ได้ค่าความแข็งสูงสุดในการอบคืนตัว (HTmax) มากกว่า 800HV30