ارزیابی اثر کربن و آنیل انحلالی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پایه کبالت ریختگی ASTM F۷۵

آلیاژ پزشکی پایه کبالت کروم مولیبدن ASTM F۷۵ به صورت ریختگی در ایمپلنت های ارتوپدی مانند مفاصل مصنوعی لگن و زانو استفاده می شود. این آلیاژ به دلیل وجود عیوبی نظیر ناهمگنی شیمیایی و اندازه دانه بالا، تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد. در پژوهش حاضر، تاثیر عملیات حرارتی آنیل انحلالی بر تحولات ساختاری و خواص مکانیکی دو آلیاژ ASTM F۷۵ (یک نمونه بدون کربن و دیگری حاوی کربن به مقدار ۲۱/۰ درصد وزنی) مورد اریابی قرار گرفت. عملیات حرارتی آنیل انحلالی در سه دمای C۱۱۷۵°، C۱۲۲۵° و C۱۲۷۵°و زمان های ۵/۰، ۱، ۲ و ۴ ساعت انجام شد. سپس نمونه ها در آب کوئنچ شدند. نتایج نشان داد در نمونه بدون کربن، رسوبات σ تشکیل شد. اگرچه، در نمونه حاوی کربن، فازهای σ و کاربید M۲۳C۶ تشکیل شد. همچنین با افزودن کربن، کسر حجمی کاربیدها به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافت و به مقدار ۵۵/۶ درصد رسید که سبب افزایش استحکام نمونه شد. با افزایش دمای آنیل از C۱۱۷۵° به C۱۲۷۵° و زمان آن از ۵/۰ به ۴ ساعت، کسر حجمی رسوبات و همچنین اندازه آن ها کاهش یافت. در نمونه ی حاوی کربن با آنیل در دمای C۱۲۲۵° به مدت ۱ ساعت رسوبات توزیع همگن تری در ساختار یافتند. همچنین اغلب کاربیدهای موجود در مرزدانه که در حالت ریختگی مشاهده شد، با عملیات حرارتی حذف شدند. در نهایت در نمونه حاوی کربن عملیات حرارتی شده، خواص مکانیکی مانند استحکام کششی نهایی تا ۱۹ درصد و انعطاف پذیری تا دو برابر نسبت به نمونه ریختگی افزایش یافت.

Keywords:

آلیاژ پایه کبالت کروم مولیبدن , آنیل انحلالی , ریزساختار , کاربید , خواص کششی