Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Hamzeh
مهدی حمزه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Evaluating the Production of the Nano/Ultrafine Grained Steel with the Bainitic Starting Microstructure by Thermomechanical Treatment
Properties of materials especially its mechanical properties are strongly affected by grain size. Hall-Petch equation represents this effect. That’s why; nowadays grain refinement is one of the important subjects in enhancing mechanical properties. This method is the only way that improves strength and toughness simultaneously. Steels are attractive alloys in this area because of their wide use in industry. Different researchers invented many process for grain refining of steel. Between this those, severe plastic deformation and thermomechanical treatments gained more attention. In theromechanical treatment control of rolling and microstructure are done in specific procedures to create ultrafine grain size. One of these processes is cold rolling and annealing of product phase. Cold working increases the stored energy and with subsequent annealing static recrystallization will take place that will lead to a significant grain refinement. Martensite is a phase used in this process (martensite process). But it is a brittle phase that induces cracks near the edge of the specimen during rolling. Bianite is similar to martensite in formation mechanism but is tougher than martensite. Therefore, in this study we have tried to represent a simple process for grain refining. For this purpose thermomechanical treatment was done on low alloy low carbon steel. Thermal treatments were austenizing at 925 o C for 45-60 minute and isothermal transformation in 3 different temperatures in molten salt bath for 30 minute. The best temperature for isothermal transformation was 410 o c that produced 90% bainite. Mechanical treatment was included 90% cold rolling of the bainite. Rolling induced a lamellar structure with thickness of 410 nm. Then Annealing was done in 500-700 o C with temperature interval of 50 o C. Results showed that recovery was the main softening process during annealing at 500 and 550 o C. With annealing of lamellar structure at 650 o C for 120 minute and 700 o C for 10 minute, static recrystallization take placed and grains with mean grain size of 550 and 560 nm were obtained respectively. Keywords Low alloy low carbon steel; Ultrafine; thermo-mechanical treatment; Bainite; Cold rolling; Annealing.
خواص فولادها به شدت تحت تاثیر اندازه دانه می یاشد. رابطه شناخته شده ی هال-پچ تاثیر اندازه دانه را بر خواص مکانیکی (استحکام-سختی-دمای تبدیل تردی به نرمی) بیان می کند. به همین دلیل امروزه ریزدانه کردن از مهمترین موضوعات در بهبود خواص مکانیکی مواد است چرا که در میان مکانیزم‌‌های استحکام‌‌دهی، ریز کردن دانه‌‌ها تنها روشی است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف پذیری می‌‌شود. از طرف دیگر دیگر خواص مکانیکی از قبیل استحکام، دمای تبدلیل نرمی به تردی ، مقاومت به شکست نیز بهبود می یابد. یکی از آن ها عملیات ترمومکانیکی نورد سرد و آنیل بازگشتی می باشد. کار مکانیکی سبب تغییر شکل و افزایش انرژی ذخیره شده می شود. با آنیل این ساختار پر انرژی (جهت کاهش انرژی)، تبلور مجدد صورت می گیرد و ساختار ریزدانه تولید می شود. دلایل ایجاد ساختار را می توان به افزایش نرخ جوانه زنی به دلیل زیاد شدن مکان های جوانهزنی نسبت داد. از جمله خصوصیات فولادهای کربنی ساده، تبدیل فاز مارتنزیت نورد سرد شده به فریت فوق ریز در حین عملیات آنیلینگ است. اما عیب عمده مارتنزیت ترد بودن آن به دلیل بالا بودن تنش های داخلی است که سبب ترک خوردن عمدتا لبه های نمونه در حین نورد سرد می شود. از طرفی بینیت نیز در مکانیزم هایی مشابه با مارتنزیت تشکیل می شود. در حین استحاله بینیتی هر دانه آستننیت اولیه به مشابه مارتنزیت به چندین بسته تبدیل می شود. با توجه به این موضوع در این تحقیق کوشش شده است تا روشی نوین و آسان جهت ریزدانه شدن فریت ارائه شود. به همین منظور یک آلیاژ کم کربن وکم آلیاژ تحت عملیات مکانیکی-حرارتی قرار داده شد و اثرات آن بر اندازه دانه فریت تحت بررسی قرار گرفت. عملیات حرارتی شامل آستنیته کردن در دمای 925 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه و سریع سرد کردن در حمام نمک مذاب با 3 دمای مختلف بود. در این مرحله جهت بررسی ریز ساختار و شناسایی فازهای موجود در ریزساختار از اچ رنگی و الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که بهترین دما برای استحاله همدما، 410 درجه سانتیگراد است که سبب تولید ساختاری با 90 درصد بینیت گردیده است. عملیات مکانیکی شامل نورد سرد بینیت در دمای اتاق به میزان 90 درصد کاهش ضخامت بود. چنین کاهش ضخامتی سبب ایجاد ساختار لایه ای کشیده شده در جهت نورد با ضخامت 400 نانومتر گردید این ساختار دانسیته بالایی از نابجایی را شامل اشت. دلیل این امر به دانسیته بالاتر مرزدانه در ساختار بینیتی نسبت داده شد. آنیل بازگشتی در دماهای 700-500 درجه سانتیگراد به فاصله های دمایی 50 درجه سانتیگراد در بازه زمانی 120 ثانیه تا 120 دقیقه صورت گرفت. نتایج حاکی از آن بود که با آنیل در دمای 500 و 550 درجه سانتیگراد مکانیزم اصلی در تغییرات ساختار، بازیابی است. در حالی که با آنیل در دمای 650 و 700 درجه سانتیگراد تبلور مجدد مکانیزم اصلی در نرم شدن ساختار نورد سرد شده است. بدین ترتیب پس از آنیل در 650 درجه سانتیگراد به مدت 120 دقیقه اندازه دانه 550 نانومتر و پس از آنیل در 700 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه اندازه دانه 560 نانومتر به دست آمد. کلمات کلیدی : فولاد کم کربن کم آلیاژ، نانوساختار، فرایند مکانیکی-حرارتی، بینیت، نورد سرد، آنیل.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی