Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Zakerynia
حسين ذاکري نيا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Formation of Ultrafine/Nano Grained Structure in a Bainitic-Martensitic Steel By Advanced Thermomechanical Treatment
The advanced thermomechanical treatment including cold rolling and subsequent annealing of the microstructures with high percentage of martensite is one of the effective methods for grain refinement in steels. In this research, this treatment was applied on a low-alloy carbon steel with the bainitic-martensitic microstructure. Effect of bainite phase on microstructure evolution during this treatment was investigated. Color metallography was performed for determination of the type and percentage of phases. Specimens with high percentage of bainite and martensite were detected and cold rolled with different reductions and subsequently annealed at different times and temperatures. Microstructural evolutions were characterized using optical and scanning electron microscopes in different stages of the process. Effects of annealing time and temperature and amount of cold deformation were investigated. Mechanical properties of the specimens were determined by hardness and uniaxial tensile tests. The results showed that deformation of bainitic and martensitic microstructures during cold rolling resulted in a drastic increase of the nucleation sites for recrystallization of ultrafine ferrite grains during annealing. Microstructural evaluations in the bainitic-martensitic specimen revealed that after annealing of the specimens cold rolled up to 70%, 80% and 90%, the lowest grain size was about 350, 300 and 125 nm, respectively. The final microstructure was consisted of equiaxed grains of ferrite, nano-sized carbide precipitates and islands of tempered martensite. Mechanical properties of the ultrafine grained microstructure were improved compared to the initial microstructure. The results obtained from the specimen with the martensitic microstructure subjected to the similar thermomechanical treatment revealed that the final grain size and hardness was approximately similar to the bainitic-martensitic specimen. However, due to the lower hardness of bainite phase, cold rolling of the bainitic-martensitic microstructure was much easier than the martensitic one, resulting in no transverse cracks in the cold rolled specimen. This work clearly showed that bainite is a suitable phase as starting microstructure for grain refinement of steels by the advanced thermomachanical processing.
فرايند ترمومکانيکي پيشرفته شامل نورد سرد و آنيل ساختارهايي با درصد بالاي مارتنزيت يکي از راههاي مؤثر جهت کاهش اندازه دانه و در نتيجه بهبود خواص مکانيکي فولادها مي باشد. در اين تحقيق اين فرايند بر روي يک فولاد کربني کم آلياژ صورت گرفت و به منظور بررسي اثر بينيت، از ساختاري متشکل از بينيت و مارتنزيت براي نورد سرد استفاده شد. براي تعيين نوع و درصد فازها قبل از نورد سرد، از روش متالوگرافي رنگي استفاده شد. نمونه هاي با بيشترين درصد بينيت و مارتنزيت شناسايي و تحت عمليات نورد سرد با کاهش ضخامتهاي زياد قرار گرفت. سپس فرايند آنيل در دماها و زمانهاي مختلف بر روي نمونه هاي نورد شده انجام گرفت. تغييرات ريزساختاري در مراحل مختلف فرايند توسط ميکروسکوپ‌هاي نوري و الکتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت و اثر دما و زمان آنيل و همچنين ميزان تغيير فرم سرد بررسي شد. خواص مکانيکي فولاد نيز با استفاده از آزمون کشش تک محوري و سختي سنجي بررسي گرديد. نتايج نشان داد که تغيير فرم تيغه‌هاي مارتنزيتي و بينيتي درحين نورد سرد، باعث افزايش چشمگير مکان‌هاي مناسب براي جوانه زني تبلورمجدد در مرحله آنيل و درنتيجه ريزتر شدن دانه‌ها مي شود. بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد که در نمونه هاي بينيتي- مارتنزيتي نورد سرد شده به ميزان 70% ، 80% و 90% ، کمترين اندازه دانه پس از آنيل به ترتيب 350 ، 300 و 125 نانومتر بود. ريزساختار حاصل متشکل از دانه‌هاي هم محور فريت، رسوبات بسيار ريز کاربيدي و جزايري از مارتنزيت تمپر شده بود. خواص مکانيکي ريزساختار فوق ريزدانه بدست آمده در سطح بسيار مطلوبي بود، به ‌گونه‌اي‌ که استحکام کششي فولاد مذکور پس از ريز شدن دانه‌ها تا حدود 3 برابر بهبود يافت و افزايش استحکام همراه با افزايش چشمگير تافنس فولاد نيز بود. نتايج بدست آمده از فولاد مارتنزيتي که به طور کاملاٌ مشابه تحت عمليات ترمومکانيکي پيشرفته قرار گرفته بود نشان داد که اندازه دانه و سختي نمونه ها بسيار نزديک به نمونه هاي بينيتي- مارتنزيتي مي باشد. اين نتايج مشابه در شرايطي حاصل شد که نورد سرد ساختار بينيتي- مارتنزيتي به دليل سختي پايين تر بسيار آسانتر و همراه با ترکهاي عرضي کمتري نسبت به نمونه هاي کاملاً مارتنزيتي بود. نتايج کار حاضر نشان داد که بينيت به عنوان يک فاز اوليه بسيار مفيد و با رفتار ريزکنندگي دانه مشابه مارتنزيت، مي تواند براي فرايند ترمومکانيکي پيشرفته فولادها مورد استفاده قرار گيرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی