Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Meisam Abbasi
میثم عباسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Evaluating the effects of niobium addition on fabrication of ultrafine/nano grained low carbon steel by martensite thermomechanical treatment
Ultrafine/nanostructure steels have been attracted many attentions due to their proper mechanical properties. Martensite process is one of the production approaches of such materials which has made some acceptable progresses in this field. By the way, almost long annealing temperature and limited elongation of such steels have made limitations on its industrial productions. The goal of this investigation is evaluating the effect of niobium addition as a microalloying element on production procedure, microstructural evolution and mechanical properties of ultrafine/nanostructure low carbon steel produced by martensite thermomechanical treatment. For this purpose, three steels with same chemical composition and different Nb content (0.00, 0.04 and 0.12 wt%) were cast and prepared. Hot forging operation was carried out at 1100?C In order to lowering the casting grain size and elimination of probable casting defects. The hot deformed steels were austenitized at 1000 ?C and 1225 ?C and quenched to -15 ?C. Cold rolling up to 85% reduction in thickness was done at room temperature for all samples. The cold rolled samples then annealed at temperature range of 450 ?C to 650 ?C and 50 ?C steps. Hardness measurement approved Nb precipitation in microalloyed steels and microstructural investigation pointed out higher effect of secondary precipitates comparison to primary carbides. Results from microscopic images showed addition of Nb on low carbon steel can reduce required annealing time to access nanostructural steel to 300 s using higher temperature. Wholly ferritic structure with mean grain size of 167.1±23.6 nm and 129.4±12.1 nm was achieved after 300 s annealing at 550 ?C and 600 ?C in steels containing 0.04 and 0.12 wt% Nb respectively. Tension test revealed intense effect of Nb precipitates on improvement of mechanical properties. Superior tension properties were 793 MPa yield strength and 14.8% uniform elongation in 0.04 wt% Nb microalloyed steel and 877 MPa yield strength and 10.7% uniform elongation in 0.12 wt% Nb stell. Key words: Ultrafine/nanostrutural steel, martensite treatment, microalloying element, niobium carbide, uniform elongation.
فولادهای فوق ریزدانه/ نانوساختار به دلیل داشتن خواص مکانیکی مناسب، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده اند. فرایند مارتنزیت یکی از روش های تولید این گونه مواد بوده و پیشرفت های قابل قبولی در این زمینه ایجاد کرده است. با این وجود، زمان های آنیل نسبتاً طولانی و هم چنین ازدیاد طول پایین این گونه فولادها منجر به ایجاد محدودیت هایی در زمینه تولید صنعتی آن ها شده است. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تأثیر افزودن نیوبیم به عنوان یک عنصر میکروآلیاژی، بر تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی یک فولاد کم کربن فوق ریزدانه/ نانوساختار با استفاده از فرایند ترمومکانیکی مارتنزیت می باشد. بدین منظور، سه فولاد با ترکیب شیمیایی یکسان و مقادیر مختلف نیـوبیم (00/0، 04/0 و 12/0 درصد وزنی) ریخته گری و تهیه شد. به منظور کاهش اندازه دانه های حاصل از ریخته گری و حذف عیوب ناشی از آن، عملیات فورج داغ در دمای ?C 1100 بر روی نمونه ها انجام گرفت. فولادهای تغییرشکل داغ یافته، در دمای ?C 1000 و ?C 1225 آستنیته شده و به سرعت در محیطی با دمای ?C 15- کوئنچ شدند. عملیات نورد سرد در دمای اتاق و به میزان 85% کاهش در ضخامت بر روی هر سه ترکیب شیمیایی اعمال شد. آنیل گرم نمونه ها توسط کوره الکتریکی به مدت 10 الی 12000 ثانیه در دماهای 450 الی ?C 650 با فاصله دمایی ?C 50 انجام شد. نتایج حاصل از سختی سنجی نمونه ها در شرایط متفاوت آنیل، رسوب گذاری نیوبیم در فولادهای میکروآلیاژی را تأیید کرده و بررسی های ریزساختاری نشان داد که کاربیدهای نیوبیم ایجاد شده در حین آنیل، تأثیر به مراتب بیشتری را در کاهش اندازه دانه در مقایسه با رسوبات اولیه موجود در ریزساختار ایفا می کنند. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپی نشان داد که با افزودن نیوبیم به فولاد ساده کربنی می توان با افزایش دمای آنیل، بدون ایجاد پدیده رشد غیرعادی در دانه ها، زمان دست‌یابی به فولاد نانوساختار را به s 300 کاهش داد. ریزساختار فریتی با اندازه دانه nm 6/23±1/167 و nm 1/12±4/129 پس از s 300 حرارت دهی در دماهای 550 و ?C 600 به ترتیب در فولادهای حاوی 04/0 و 12/0 درصد وزنی نیوبیم به دست آمد. نتایج حاصل از آزمون کشش، تأثیر بسزای رسوبات کاربید نیوبیم را در بهبود خواص مکانیکی فولادهای نانوساختار/ فوق ریزدانه تأیید کرد. بهترین خواص کششی در نمونه حاوی 04/0 درصد وزنی نیوبیم دربرگیرنده استحکام تسلیم MPa 793 و ازدیاد طول یکنواخت 8/14% و در نمونه حاوی 12/0 درصد وزنی نیوبیم شامل استحکام تسلیم MPa 877 و ازدیاد طول یکنواخت 7/10% به دست آمد. کلمات کلیدی : فولاد فوق ریزدانه/ نانوساختار، فرایند ترمومکانیکی مارتنزیت، عنصر میکروآلیاژی، نیوبیم، فولاد کم کربن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی