ابزارهای استفاده شده در ریختگی حدیده،  نورد گرم، اکستروژن و آهنگری گرم دربرابر درجه حرارت های دوره ای بالا و بارهای مکانیکی قرارگرفته اند.    بالاخص فولادهای ابزار  گرم کار  طراحی شده غالباً  برای برآورده کردن الزامات کاربردی مصرف می شوند،  با درنظرگرفتن یک مقاومت خستگی حرارتی بالا بعنوان یک خصوصیت ابزارمهم. برای افزایش عملکرد ابزار،  مثلاً طول عمرابزار،  شرایط ریزساختاری فولاد ابزارمی توانند بهینه سازی شوند.  در مطالعه کنونی، خواص خستگی حرارتی یک آلیاژ فولاد ابزار  گرم کار  مارتنزیت کرم جدید در ارتباط با بعمل آوری آستنیتیی ارزیابی شده اند.  با استفاده از 4 درجه حرارت مختلف آستنیتیی،  آن ماده آب داده شده و با همان سختی 470  اچ وی پخت شد.  خستگی حرارتی با استفاده از یک سیستم گرم کنندگی القای فرکانس بالا اجرا شد،  که برای شبیه سازی شرایط بعمل آوری   گرم کار  طراحی شد،  درحالی که کرنش سطحی آن نمونه را با یک تکنیک لکه ای لیزری ثبت می کند. معلوم شد که رشد شکاف خستگی حرارتی درفولاد ابزارقویاً  وابسته بر درجه حرارت های آستنیتیی مختلف ، و همچنین درجه حرارت تست حداکثر بود.   مقاومت خستگی حرارتی مفروض بود که بستگی بر مقاومت پخت دهنده در درجه حرارت دور حداکثر بالا  و بر چقرمگی و رسانایی در درجه حرارت  پایین تر دارد.  مقاومت به خستگی حرارتی می تواند با بهینه سازی بعمل آوری حرارتی اضافه شود. کرنش مکانیکی سطحی درطول دور حرارتی از اندازه گیری های لکه لیزری تخمین زده شد.

لغات اصلی : خستگی حرارتی؛  کرنش های سطح ؛  فولاد ابزار  گرم کار  

1-          مقدمه

درکاربردهای درجه حرارت بالا ازقبیل ریختگی حدیده،  نورد گرم، اکستروژن و آهنگری گرم، ابزارعملیاتی  مکرراً  درمعرض درجه حرارت ها و بارهای بالا قراردارد.  این شرایط سخت نهایتاً  منتهی بر آسیب سطحی به شکل بازبینی حرارت،  سائیدگی و خوردگی خواهد شد [1 ].   یکی از شایع ترین مکانیسم های خستگی  شروع  شکاف ایجاد شده توسط  بازبینی حرارتی است،  که یک شبکه از شکاف های سطحی است،  که از خستگی حرارتی ایجاد شده و عموماً  بصورت قابل ملاحظه ای تحت تاثیر اکسیداسیون وخزش است. عمر خدمت ابزار بالارفته و انتخاب بهینه شرایط سطح ابزار کیفیت محصول ساخته شده را بالا خواهد برد و مقرون به صرفه بودن را افزایش می دهد.  فولادهای  ابزار  گرم کار  مارتنزیت کرم،  ازقبیل AISI H11  و H13،  اغلب بعنوان مواد ابزار برای پیشگیری از بازبینی حرارتی استفاده می شوند.  آنها طراحی شده اند که دارای یک ترکیب کافی از قدرت گرم،  چقرمگی و رسانایی، و همچنین انبساط و هدایت کنندگی حرارتی هستند [ 1و2 ].   تست  خستگی حرارتی،  که درآن سطح یک نمونه مکرراً  گرم وسرد می شود،  می تواند برای ارزیابی  یک ظرفیت مواد برای مقاومت در برابر شکاف های سطحی استفاده شود [3و 4 ].  راههای مختلفی برای اجرای یک تست خستگی حرارتی وجود دارد و یک راه استفاده  از یک لیزر ضربه ای برای گرم کردن کامل آن سطح است [5 ].   مزیت های استفاده  از یک لیزرعبارتند از کنترل دور درجه حرارت دقت بالا و این نمونه می تواند در داخل یک محفظه خلاء برای اجتناب ازاکسیداسیون قرارداده شود.  بهرحال،  یک عیب عمده منطقه محدود شده  سطح گرم شده بعلت عرض شعاع لیزری کوچک است ،  که ارزیابی آن آسیب را دشوار می سازد.  با این وجود،  راه دیگر برای تست کردن خستگی حرارتی بوسیله فروبردن مکرر آن نمونه است،  ابتدا درداخل یک فلز مایع و سپس بداخل  یک مایع خنک تر،  مثل آب،  و پس از آن ارزیابی آسیب نمونه پس ازتست [6 ]. این روش می تواند یک شبیه سازی خوب ریختگی حدیده باشد، اما حساس به هندسه نمونه است،  و بعلت پوشش کامل می تواند هنگام ارزیابی آسیب بر روی آن نمونه پیچیده شود.   همچنین روش های دیگری برای گرم کردن کامل یک سطح وجود دارند، که امروزه بسیارشایع نیستند،  ازقبیل گرم کردن شعله،  گرم کردن اصطکاک، و غوطه وری درداخل نفت گرم و سرد [7 ]. روش استفاده شده  در مطالعه کنونی گرم کردن القای مغناطیسی است،  که درآن یک فنر بدور آن نمونه  برای گرم کردن قرارداده می شود و روغن سیلیس درمیان این نمونه برای خنک کنندگی جریان دارد.   وقتی القا برای شبیه سازی گرم کردن سطحی استفاده می شود یک تناوب القایی کاملاً  بالا باید برای بدست آوردن اثر گرم کردن نزدیک به سطح استفاده شود.  یک تناوب پایین تر باعث خواهد شد که حداکثر گرم کردن در قسمت داخلی آن نمونه تولید  شود.

                            

   کارهای پیشتر نشان داده اند که هنگام استفاده از درجه حرارت های آستنیتیی مختلف در بعمل آوری سخت شدگی فولاد ابزار،  این کار منتهی بر تفاوت های عظیم در ثبات حرارتی خواهد شد [8 ].  ماده تست استفاده شده عبارت بودند از فولاد ابزارهای شبیه به اچ 13 بعمل آمده حرارتی در 4 شرایط متفاوت،  با استفاده از درجه حرارت های آستنیتیی مختلف.  بناراین،  تاثیر مقاومت بازپخت ،  درجه حرارت تست ووضعیت بار روی رفتار دوره ای فولاد ابزاردرخستگی ایزوترمال مطالعه شد.  در مطالعه کنونی،  تاثیر شرایط آستنیتیی مختلف و ثبات حرارتی بر شروع شکاف و رشد در خستگی حرارتی کاوش می شود.  بعلاوه،  کرنش های سطحی با استفاده از یک تکنیک لکه لیزری منحصربفرد ارزیابی می شوند،  جایی که کرنش مکانیکی از کرنش سطح کلی اندازه گیری شده مشتق می شود