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

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
چکيده هدف تحقيق حاضر ريزکردن دانه‌هاي فولاد AISI 201 حاوي نيوبيوم تا محدوده نانومتري و يا فوق ريزدانه به کمک فرايند مارتنزيت و در نهايت مقايسه خواص مکانيکي آن (به ويژه انعطاف‌پذيري) با فولاد فاقد نيوبيوم بود. بدين منظور نمونه‌ها ابتدا در قالب فلزي ريخته‌گري شد و سپس تحت عمليات همگن‌سازي در دماي C° 1200 به مدت 15 ساعت قرار گرفت. به‌منظور ريزکردن دانه‌ها و تهيه نمونه‌هاي با ابعاد مناسب جهت فرايند نورد سرد، عمليات فورج داغ در محدوده دمايي C° 1100-900 انجام گرفت. جهت انحلال کاربيدهاي موجود در ريزساختار و کاهش ميزان فريت دلتا، نمونه‌ها تحت فرايند آنيل انحلالي در دماي C° 1200 و به مدت 9 ساعت قرار گرفتند. فرايند نورد سرد در دو دماي 25 و صفر درجه سانتيگراد بر روي نمونه‌ها انجام شد. بازگشت آستنيت در حين فرايند آنيل بازگشتي با استفاده از نتايج آزمون ديلاتومتري، در محدوده دمايي C° 900-700 و به مدت 1800-15 ثانيه صورت گرفت. بررسي‌هاي ريزساختاري با استفاده از متالوگرافي نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز EDS و آناليز فازي با استفاده از پراش پرتو ايکس (XRD) و روش فريتوسکوپي صورت گرفت. خواص مکانيکي نمونه‌ها از طريق آزمون‌هاي سختي سنجي و کشش مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد که الگوي انجمادي فولاد به‌صورت فريتي-آستنيتي بوده و عمليات همگن‌سازي سبب کاهش درصد فاز فريت دلتا شد. در حين فرايند فورج داغ، به دليل ذوب موضعي مرزدانه‌ها مجدداً درصد فاز فريت دلتا افزايش يافت. فرايند آنيل انحلالي پس از فورج داغ سبب کاهش درصد فاز فريت دلتا و نيز انحلال کاربيدهاي کروم و نيوبيوم گرديد. کرنش اشباع نمونه نورد شده در دماي C° 25 در درصد کاهش ضخامت 50% رخ داد. نورد سرد در دماي صفر درجه سانتيگراد سبب کاهش کرنش اشباع به 40% شد. همچنين تغيير مسير کرنش از حالت نورد متداول به نورد متقاطع نيز سبب کاهش کرنش اشباع گرديد. نتايج آنيل بازگشتي نشان داد که بازگشت کامل آستنيت در دماهاي 700، 750 و C° 800 نياز به زمان‌هاي طولاني دارد. بازگشت کامل آستنيت در دماهاي 850 و C° 900 به ترتيب در زمان‌هاي 300 و 60 ثانيه انجام شد. مقايسه مقادير فوق با فولاد 201 فاقد نيوبيوم حاکي از به تاخير افتادن قابل توجه فرايند بازگشت در اثر حضور نيوبيوم بود. همچنين بررسي‌هاي ريزساختاري بيانگر تشکيل رسوبات کاربيد نيوبيوم ريز و پراکنده در حين فرايند آنيل بازگشتي بود. نرخ رشد دانه‌ها نيز در اثر حضور رسوبات مذکور نسبت به فولاد فاقد نيوبيوم کمتر بدست آمد. اندازه دانه‌ها در نمونه‌ آنيل شده در دماي C° 850 به مدت 300 ثانيه و C° 900 به مدت 60 ثانيه به ترتيب برابر 15±120 و 10±95 نانومتر بدست آمد. آنيل بازگشتي در اين شرايط براي نمونه‌هاي نورد سرد شده در دماي صفر درجه سانتيگراد سبب توليد فولادي با اندازه دانه‌هاي به ترتيب برابر 10±80 و 5±68 نانومتر شد. دماي بهينه آنيل بازگشتي از لحاظ بازگشت کامل آستنيت و ريزدانگي، دماي C° 900 ارزيابي گرديد. نمونه آنيل بازگشت شده در دماي C° 900 به مدت 60 ثانيه، سختي، استحکام تسليم، استحکام کششي و درصد ازدياد طولي به ترتيب برابر 405 ويکرز، MPa 1170، MPa 1407 و 37% از خود نشان داد. درصد ازدياد طول نمونه نانوساختار نسبت به فولاد 201 فاقد نيوبيوم بالاتر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی