Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hojjat Samaei Baghbaderani
حجت سماعی باغبادرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Development of Martensite Process to Produce Ultrafine/Nanostructured AISI 201 Stainless Steel Containing Niobium
Development of Martensite Process to Produce Ultrafine/Nanostructured AISI 201 Stainless Steel Containing Niobium In recent years there is a great interest to production of third generation of high advanced strenght steels including austenitic stainless steels. Advanced thermomechanical processes an effective mechanism to produce nano/submicron grain structure in metastable austenitic alloys. In addition, some researches focused on the improvement of the ductility of nanostructured materials in order to create a good combination of strenght and ductility. The aim of this study was to produce ultrafine/nanostructure AISI 201 austenitic stainless steel containing niobium. heavy cold rolling and annealing. The ingots casted in metallic mould, homogenized as 1200 ?C for 15hr. In order to decrease the amount of delta ferrite and dissolution of niobium and choromium carbides, solution annealing treatment was carried out at 1200 ?C for 9hr after hot forging. The specimens quenched in water. The strips with the initial thickness of 10 mm were cold rolled to different reduction of 10 to 90%. Multipass cold rolling was performed at the room and zero temperatures with reduction in thickness of 0.1 mm per each pass. Dillatometry test was used to characterize the reversion temperatures. The reversion of martensite to austenite was carried out by an isothermal annealing treatment in the temperature range of 700 to 900 °C for different times from 15 to 1800s.The identification of phases was carried out using X-ray diffraction (XRD) and Feritscope. The specimen microstructures were observed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The grain size was measured using image analyzer software. XRD results showed that the intensity of austenite peaks decrease and in return martensite peaks increase during cold rolling. Saturation strain of cold rolled specimen at room temperature was about 0.7. Rolling at 0 ?C and using of cross rolling decrease the saturation strain to 0.52 and 0.6 respectively. Reversion annealing results showed that complete austenite reversion at 700, 750 and 800 ?C needs to longer times.The reversion rate is much faster at higher annealing temperatures. Austenite reversion at 850 and 900 ?C completed for 300 and 60s respectively. These are longer than completed reversion annealing time in AISI 201 wihout niobium steel. The difference was due to pin effect of niobium. The grain size of specimen annealed at 900?C for 60s was 90±10nm . Increasing the annealing time resulted increasing grain size and precipitation of niobium carbide. Microstructure characterizations showed that the kinetics of carbides precipitation at 900 ?C in faster than 850 ?C. So, the rate of increasing grain size at 900 ?C
هدف تحقیق حاضر ریزکردن دانه‌های فولاد AISI 201 حاوی نیوبیوم تا محدوده نانومتری و یا فوق ریزدانه به کمک فرایند مارتنزیت و در نهایت مقایسه خواص مکانیکی آن (به ویژه انعطاف‌پذیری) با فولاد فاقد نیوبیوم بود. بدین منظور نمونه‌ها ابتدا در قالب فلزی ریخته‌گری شد و سپس تحت عملیات همگن‌سازی در دمای C° 1200 به مدت 15 ساعت قرار گرفت. به‌منظور ریزکردن دانه‌ها و تهیه نمونه‌های با ابعاد مناسب جهت فرایند نورد سرد، عملیات فورج داغ در محدوده دمایی C° 1100-900 انجام گرفت. جهت انحلال کاربیدهای موجود در ریزساختار و کاهش میزان فریت دلتا، نمونه‌ها تحت فرایند آنیل انحلالی در دمای C° 1200 و به مدت 9 ساعت قرار گرفتند. فرایند نورد سرد در دو دمای 25 و صفر درجه سانتیگراد بر روی نمونه‌ها انجام شد. بازگشت آستنیت در حین فرایند آنیل بازگشتی با استفاده از نتایج آزمون دیلاتومتری، در محدوده دمایی C° 900-700 و به مدت 1800-15 ثانیه صورت گرفت. بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از متالوگرافی نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز EDS و آنالیز فازی با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و روش فریتوسکوپی صورت گرفت. خواص مکانیکی نمونه‌ها از طریق آزمون‌های سختی سنجی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الگوی انجمادی فولاد به‌صورت فریتی-آستنیتی بوده و عملیات همگن‌سازی سبب کاهش درصد فاز فریت دلتا شد. در حین فرایند فورج داغ، به دلیل ذوب موضعی مرزدانه‌ها مجدداً درصد فاز فریت دلتا افزایش یافت. فرایند آنیل انحلالی پس از فورج داغ سبب کاهش درصد فاز فریت دلتا و نیز انحلال کاربیدهای کروم و نیوبیوم گردید. کرنش اشباع نمونه نورد شده در دمای C° 25 در درصد کاهش ضخامت 50% رخ داد. نورد سرد در دمای صفر درجه سانتیگراد سبب کاهش کرنش اشباع به 40% شد. همچنین تغییر مسیر کرنش از حالت نورد متداول به نورد متقاطع نیز سبب کاهش کرنش اشباع گردید. نتایج آنیل بازگشتی نشان داد که بازگشت کامل آستنیت در دماهای 700، 750 و C° 800 نیاز به زمان‌های طولانی دارد. بازگشت کامل آستنیت در دماهای 850 و C° 900 به ترتیب در زمان‌های 300 و 60 ثانیه انجام شد. مقایسه مقادیر فوق با فولاد 201 فاقد نیوبیوم حاکی از به تاخیر افتادن قابل توجه فرایند بازگشت در اثر حضور نیوبیوم بود. همچنین بررسی‌های ریزساختاری بیانگر تشکیل رسوبات کاربید نیوبیوم ریز و پراکنده در حین فرایند آنیل بازگشتی بود. نرخ رشد دانه‌ها نیز در اثر حضور رسوبات مذکور نسبت به فولاد فاقد نیوبیوم کمتر بدست آمد. اندازه دانه‌ها در نمونه‌ آنیل شده در دمای C° 850 به مدت 300 ثانیه و C° 900 به مدت 60 ثانیه به ترتیب برابر 15±120 و 10±95 نانومتر بدست آمد. آنیل بازگشتی در این شرایط برای نمونه‌های نورد سرد شده در دمای صفر درجه سانتیگراد سبب تولید فولادی با اندازه دانه‌های به ترتیب برابر 10±80 و 5±68 نانومتر شد. دمای بهینه آنیل بازگشتی از لحاظ بازگشت کامل آستنیت و ریزدانگی، دمای C° 900 ارزیابی گردید. نمونه آنیل بازگشت شده در دمای C° 900 به مدت 60 ثانیه، سختی، استحکام تسلیم، استحکام کششی و درصد ازدیاد طولی به ترتیب برابر 405 ویکرز، MPa 1170، MPa 1407 و 37% از خود نشان داد. درصد ازدیاد طول نمونه نانوساختار نسبت به فولاد 201 فاقد نیوبیوم بالاتر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی