Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Meisam Abbasi
ميثم عباسي

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.
چکيده فولادهاي فوق ريزدانه/ نانوساختار به دليل داشتن خواص مکانيکي مناسب، توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب کرده اند. فرايند مارتنزيت يکي از روش هاي توليد اين گونه مواد بوده و پيشرفت هاي قابل قبولي در اين زمينه ايجاد کرده است. با اين وجود، زمان هاي آنيل نسبتاً طولاني و هم چنين ازدياد طول پايين اين گونه فولادها منجر به ايجاد محدوديت هايي در زمينه توليد صنعتي آن ها شده است. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسي تأثير افزودن نيوبيم به عنوان يک عنصر ميکروآلياژي، بر تحولات ريزساختاري و خواص مکانيکي يک فولاد کم کربن فوق ريزدانه/ نانوساختار با استفاده از فرايند ترمومکانيکي مارتنزيت مي باشد. بدين منظور، سه فولاد با ترکيب شيميايي يکسان و مقادير مختلف نيـوبيم (00/0، 04/0 و 12/0 درصد وزني) ريخته گري و تهيه شد. به منظور کاهش اندازه دانه هاي حاصل از ريخته گري و حذف عيوب ناشي از آن، عمليات فورج داغ در دماي ?C 1100 بر روي نمونه ها انجام گرفت. فولادهاي تغييرشکل داغ يافته، در دماي ?C 1000 و ?C 1225 آستنيته شده و به سرعت در محيطي با دماي ?C 15- کوئنچ شدند. عمليات نورد سرد در دماي اتاق و به ميزان 85% کاهش در ضخامت بر روي هر سه ترکيب شيميايي اعمال شد. آنيل گرم نمونه ها توسط کوره الکتريکي به مدت 10 الي 12000 ثانيه در دماهاي 450 الي ?C 650 با فاصله دمايي ?C 50 انجام شد. نتايج حاصل از سختي سنجي نمونه ها در شرايط متفاوت آنيل، رسوب گذاري نيوبيم در فولادهاي ميکروآلياژي را تأييد کرده و بررسي هاي ريزساختاري نشان داد که کاربيدهاي نيوبيم ايجاد شده در حين آنيل، تأثير به مراتب بيشتري را در کاهش اندازه دانه در مقايسه با رسوبات اوليه موجود در ريزساختار ايفا مي کنند. نتايج حاصل از تصاوير ميکروسکوپي نشان داد که با افزودن نيوبيم به فولاد ساده کربني مي توان با افزايش دماي آنيل، بدون ايجاد پديده رشد غيرعادي در دانه ها، زمان دست‌يابي به فولاد نانوساختار را به s 300 کاهش داد. ريزساختار فريتي با اندازه دانه nm 6/23±1/167 و nm 1/12±4/129 پس از s 300 حرارت دهي در دماهاي 550 و ?C 600 به ترتيب در فولادهاي حاوي 04/0 و 12/0 درصد وزني نيوبيم به دست آمد. نتايج حاصل از آزمون کشش، تأثير بسزاي رسوبات کاربيد نيوبيم را در بهبود خواص مکانيکي فولادهاي نانوساختار/ فوق ريزدانه تأييد کرد. بهترين خواص کششي در نمونه حاوي 04/0 درصد وزني نيوبيم دربرگيرنده استحکام تسليم MPa 793 و ازدياد طول يکنواخت 8/14% و در نمونه حاوي 12/0 درصد وزني نيوبيم شامل استحکام تسليم MPa 877 و ازدياد طول يکنواخت 7/10% به دست آمد. کلمات کليدي : فولاد فوق ريزدانه/ نانوساختار، فرايند ترمومکانيکي مارتنزيت، عنصر ميکروآلياژي، نيوبيم، فولاد کم کربن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی