Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mehdi Hosseini
سیدمهدی حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Comparsion of microstructural evolution of an ultrafine grained low carbon steel by the plain - strain and the cold rolling tests in the martensite process
Cold deformation and subsequent annealing of the martensite microstructure in low carbon steels, known as the martensite process, is one of the most practical advanced thermomechanical processes to produce ultrafine/nano grained microstructures. The aim of the present work was to compare the cold roll-annealing and the plane strain compression-annealing processes in a low carbon steel containing 13 wt.% C. A fully martensitic microstructure was first achieved by quenching and then was subjected to both cold rolling and plain strain compression up to 65, 75 and 85% reduction in thickness. The microstructures were subsequently annealed at temperature range of 400 to 550?C for 0 to 180 min. The microstructures were characterized by optical and scanning electron microscopes. Color metallography was used to determine the martensite phase. The texture formed in the cold deformed specimens was studied. The logarithmic curves of hardness were used to evaluate tempering mechanism during annealing of the deformed specimens. The results showed that fragmentation of lath martensite during plastic deformation in two methods resulted in a remarkable increase of suitable nucleation sites during annealing. Comparison of texture-induced plastic deformation indicated that the texture including (110) plane was present in the most deformed specimens by plane strain compression and in the all deformed specimens by cold rolling. The deformed specimens by the plane strain compression showed further drop in hardness after annealing at all temperatures compared with the deformed specimens by cold rolling. The most suitable temperature for achieving fully recrystallized microstructure in two methods was 500 °C. The final microstructure after annealing included equiaxed ferrite grains, nano-sized precipitates of carbide and tempered martensite. Microstructural and kinetic investigations indicated that increasing strain in the two methods resulted in a decrease on the recrystallization time and mean grain size. The smallest grain size was 155 nm for cold roll-annealing and 125 nm for plane strain compression-annealing, both obtained at 85% reduction in thickness. The closest mean grain size for two deformation methods was obtained at 65% reduction with about 11 nm deviation. Increasing the reduction up to 85% resulted in an increase in the difference of the mean grain size of the two methods due to the difference in the strain path.
تغییر شکل پلاستیکی سرد و آنیل متعاقب ساختار مارتنزیتی در فولادهای کم کربن که با عنوان فرایند مارتنزیت شناخته می‌شود یکی از روش‌های پر کاربرد ترمومکانیکی پیشرفته جهت دستیابی به ساختار دانه‌بندی بسیار ریز و نانومتری است. هدف از پژوهش حاضر مقایسه فرایندهای نورد سرد-آنیل و فشار کرنش صفحه‌ای-آنیل بمنظور ایجاد ساختار فوق ریز دانه/ نانو در فولاد کم کربن (wt.% C 13/0) است. بدین منظور پس از دستیابی به ریزساختار مارتنزیتی، تغییر شکل پلاستیکی با استفاده از دو روش فوق‌الذکر به میزان 65 تا 85 درصد کاهش در ضخامت روی ورق‌های فولادی انجام شد. سپس عملیات آنیل متعاقب در دماهای بین C? 550-400 به‌مدت زمان 180-0 دقیقه بمنظور ارزیابی و مقایسه تغییرات ریزساختاری و دستیابی به ریزترین اندازه دانه در هر یک از این فرایندها انجام گرفت. بررسی تغییرات ریزساختاری حین فرایند با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی انجام شد. از روش متالوگرافی رنگی بمنظور تعیین درصد فاز مارتنزیت در ریزساختار قبل از تغییر شکل پلاستیکی استفاده شد. مقایسه پارامتر بافت برای نمونه‌های کرنش یافته به وسیله دو روش اعمال کرنش، بعد از تغییر شکل پلاستیک انجام گرفت. علاوه بر آن جهت بررسی سینتیکی مکانیزم‌های بازگشت حین آنیل نمونه‌های کرنش یافته، از منحنی‌های لگاریتمی ارزیابی سختی استفاده شد. نتایج نشان داد که خرد شدن تیغه‌های مارتنزیتی درحین تغییر شکل پلاستیک در هر دو روش، باعث افزایش قابل ملاحظه مکان‌های مناسب برای جوانه زنی تبلورمجدد در مرحله آنیل و درنتیجه ریزتر شدن دانه‌ها می‌شود. مقایسه پارامتر بافت ناشی از تغییر شکل پلاستیک به وسیله دو روش، حاکی از فراگیر شدن بافت شامل صفحه (110) از شروع تغییر شکل پلاستیک برای نورد سرد و از کرنش‌های بیشتر از 35 درصد برای فشار کرنش صفحه‌ای بود. در تمامی دماهای آنیل، نمونه‌های تغییر شکل یافته به وسیله فشار کرنش صفحه‌ای افت سختی شدیدتری از خود در برابر دما و زمان آنیل نسبت به نمونه‌های کرنش یافته به وسیله نورد سرد نشان دادند. همچنین دمای C? 500 مناسب‌ترین دما جهت تبلور مجدد کامل دانه‌ها در دو روش تشخیص داده شد. ریزساختار حاصله بعد از آنیل، دانه‌های هم محور فریت، رسوبات بسیار ریز کاربیدی و بسته‌های ریز مارتنزیت تمپر شده بود. بررسی‌های ریزساختاری و سینتیکی نشان داد که افزایش میزان کرنش در هر دو روش، زمان آنیل جهت تبلور مجدد کامل و میانگین اندازه دانه فولاد را کاهش می‌دهد. کوچکترین میانگین اندازه دانه به دست آمده از هر دو روش در 85% کاهش ضخامت به دست آمد که برای روش نورد سرد-آنیل حدود 155 نانومتر و برای روش فشار کرنش صفحه‌ای-آنیل حدود 125 نانومتر بود. همچنین نزدیک‌ترین میانگین اندازه دانه به دست آمده از دو روش، در نمونه‌های 65% کرنش یافته مشاهده شد. میزان اختلاف اندازه دانه در این درصد کرنش، تنها 11 نانومتر بود. با افزایش میزان کرنش تا 85% کاهش ضخامت، به علت بیشتر شدن تفاوت در مسیر کرنش، اختلاف میانگین اندازه دانه در دو روش اعمال کرنش بیشتر شد. کلمات کلیدی: عملیات ترمومکانیکی، فرایند مارتنزیت ، نورد سرد-آنیل، فشار کرنش صفحه‌ای.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی