مروری بر اصول متالورژیکی تعادل فازی و تکامل ریزساختاری در فولاد هادفیلد برای کاربردهای مقاوم به سایش در صنعت نفت

در این پژوهش، اصول متالورژیکی تعادل فازی و تکامل ریزساختاری در فولاد هادفیلد برای کاربردهای مقاوم به سایش در صنعت نفت بررسی شد. فولاد آستنیتی منگنزدار هادفیلد بوسیله داشتن رفتار کارسختی بسیار خوب (بویژه در حالت آلیاژ شده با عناصر آلیاژی)، استحکام تسلیم مناسب، چقرگی خوب و مقاومت عالی در برابر سایش بصورت گسترده در کاربردهایی که نیاز به ضربه پذیری و مقاومت به سایش بطور همزمان می باشد، مورد استفاده قرار می گیرد. به همین دلیل و بواسطه داشتن چنین خواصی، این فولاد بطور گسترده در مته های حفاری در صنعت نفت بکار گرفته می شود. این فولاد در حالت استاندارد، آلیاژی از آهن، کربن و منگنز است. ولی در کاربردهایی که نیاز به مقاومت به سایش زیادی است، این فولاد بوسیله عناصری همچون کروم، تیتانیم و وانادیوم (عناصر کاربیدزا) آلیاژ سازی می شود. تعادل فازی این فولاد به این صورت است که در حالت آنیل شده، فاز غالب یا اصلی تشکیل شده در ریزساختار آستنیت می باشد و در کنار فاز آستنیت، مقادیر مختلفی هم رسوبات کاربیدی تشکیل می شود. اگرچه ساختار مطلوب برای فولاد مقاوم به سایش هادفیلد، ساختار کاملاً آستنیتی و تک فاز است. در مراحل اولیه سایش و شرایط سایش آرام، مقاومت به سایش فولاد آستنیتی منگنزدار هادفیلد نسبتاً پایین است. اما با اعمال تغییر شکل پلاستیک در لایه های سطحی بوسیله شرایط سایش، سطح فولاد کارسخت شده و به شدت مقاومت به سایش این فولاد افزایش می یابد.