Skip to main content
SUPERVISOR
محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما) احمد رضائيان (استاد راهنما) قاسم ديني ترکماني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahsa Beheshtifard
مهسا بهشتي فرد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

The influence of thermo mechanical processing on microstructure and the mechanical properties of the Cu-35Zn brass
In this work, microstructural and mechanical properties of a cold rolled and annealed Cu-35Zn were investigated through the control of recovery and recrystallization kinetics. The main objective of this research was optimization of thermomechanical condition to achieve the maximum toughness by taking advantage of the bimodal microstructure as well as partial recrystallization concepts. For this purpose, two approaches were considered. In the first, the annealed brass samples were cold rolled to reductions of 60, 75 and 90% and were subsequently annealed in electrical furnace at temperatures from 300°C to 550°C. Results revealed that in the partial recrystallization temperature range, high strength due to non-recrystallized portion, whereas in the full recrystallization temperature range, high ductility due to recrystallized portion were achieved. In the second approach, the 90 % cold rolled samples were annealed in a salt bath furnace for 10 minutes. Due to higher heat transformation in the salt bath as compared to the electrical furnace, different mechanical properties were achieved. Selected samples were annealed in recovery and recrystallization temperatures, 250°C and 450°C, respectively. In order to investigate the competition between the above processes, samples were annealed at both temperatures for various holding times. The tensile test indicated that the ductility of samples that annealed in recovery temperature range were improved, mainly due to decreasing of dislocation density in the presence of mechanical twins. Also, strength and ductility were improved for samples annealed in recrystallization temperature range (for 1 and 5 minutes) because of partial recrystallization and for the samples annealed for 10 minutes due to the bimodal grain size distribution. On the other hand, in samples annealed in both the recovery and recrystallization temperature range, the recovery consumed low proportion of stored energy and by increasing the proportion of recovery than recrystallization, ultimate tensile strength and yield stress were increased due to the partial recrystallization, while the ductility was decreased. Comparison of the results in the two approaches indicated that the toughness of the samples processed in the salt bath furnace was about 220MJ/m 3 to 245MJ/m 3 , while for the ones annealed in the electrical furnace the maximum of toughness was 220MJ/m 3 . Keywords: Cu-35Zn brass , Cold rolling, Recovery and recrystallization, Microstructure, Strength and ductility
چکيده در اين پژوهش تحولات ريزساختاري و تغييرات خواص مکانيکي آلياژ برنج Cu-35Zn در اثر نورد سرد و آنيل از طريق کنترل سينتيک پديده هاي بازيابي و تبلورمجدد مورد بررسي قرار گرفت. هدف اصلي انجام اين تحقيق تعيين شرايط بهينه جهت دست‌يابي به بيشترين ميزان چقرمگي (سطح زير منحني تنش کرنش) با ريزساختار دوگانه شامل توزيع دانه هاي ريز و درشت در کنار هم و تبلورمجدد جزئي است. بدين منظور دو مسير براي رسيدن به هدف تعريف شده مد نظر قرار داده شد. در روش اول ورق‌هاي برنجي آنيل شده به ميزان 60، 75 و 90 درصد نورد سرد و در دماهاي 300 تا 550 درجه سانتيگراد در کوره الکتريکي آنيل شدند. نتايج بررسي هاي انجام شده نشان داد در محدوده دمايي تبلورمجدد جزئي به علت استحکام بالا ناشي از نواحي تبلورمجدد نشده و همچنين در محدوده دمايي کاملا تبلورمجدد شده به علت انعطاف پذيري بالا ناشي از دانه‌هاي تبلورمجدد شده، چقرمگي بالايي حاصل شد. در روش دوم به منظور انجام عمليات آنيل در محيط هاي با نرخ انتقال حرارت بالاتر و دست‌يابي به خواص مکانيکي بهتر نمونه هاي 90 درصد نورد سرد شده به مدت 10 دقيقه در کوره حمام نمک آنيل شدند. تعدادي از نمونه ها در محدوده دمايي بازيابي (250درجه سانتيگراد)، تعدادي در محدوده دمايي تبلورمجدد (450 درجه سانتيگراد) و تعدادي نيز به منظور بررسي رقابت بين بازيابي و تبلورمجدد ابتدا در محدوده دمايي بازيابي و سپس در محدوده دمايي تبلورمجدد آنيل شدند. نتايج آزمون کشش نشان داد که براي نمونه‌هاي آنيل شده در محدوده دماي بازيابي، با کاهش دانسيته نابجايي ها در حضور دوقلوهاي مکانيکي انعطاف پذيري به مقدار کم افزايش يافت. در محدوده دماي تبلورمجدد در زمان‌هاي آنيل 1 و 5 دقيقه با ايجاد تبلورمجدد جزئي و در زمان آنيل 10 دقيقه با ايجاد ريزساختار دوگانه استحکام و انعطاف‌پذيري بهبود پيدا کرد. در نمونه هايي که در دو محدوده دمايي بازيابي و تبلورمجدد آنيل شدند، بازيابي بخش کمي از انرژي ذخيره شده را مصرف کرده و با افزايش سهم بازيابي نسبت به تبلورمجدد در نمونه ها، به علت انجام تبلورمجدد جزئي استحکام کششي و استحکام تسليم افزايش و انعطاف‌پذيري کاهش يافت. مقايسه نتايج در دو روش نشان داد که چقرمگي در کوره حمام نمک در محدودهMJ/m 3 220 تا MJ/m 3 245 است در حاليکه در کوره الکتريکي بيشترين مقدار چقرمگي کمتر از MJ/m 3 220 محاسبه شد. کلمات کليدي: آلياژ برنج Cu-35Zn، نورد سرد، بازيابي و تبلورمجدد، ريزساختار، استحکام و انعطاف‌پذيري.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی