Skip to main content
SUPERVISOR
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما) احمد رضائیان (استاد راهنما) قاسم دینی ترکمانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahsa Beheshtifard
مهسا بهشتی 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
در این پژوهش تحولات ریزساختاری و تغییرات خواص مکانیکی آلیاژ برنج Cu-35Zn در اثر نورد سرد و آنیل از طریق کنترل سینتیک پدیده های بازیابی و تبلورمجدد مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی انجام این تحقیق تعیین شرایط بهینه جهت دست‌یابی به بیشترین میزان چقرمگی (سطح زیر منحنی تنش کرنش) با ریزساختار دوگانه شامل توزیع دانه های ریز و درشت در کنار هم و تبلورمجدد جزئی است. بدین منظور دو مسیر برای رسیدن به هدف تعریف شده مد نظر قرار داده شد. در روش اول ورق‌های برنجی آنیل شده به میزان 60، 75 و 90 درصد نورد سرد و در دماهای 300 تا 550 درجه سانتیگراد در کوره الکتریکی آنیل شدند. نتایج بررسی های انجام شده نشان داد در محدوده دمایی تبلورمجدد جزئی به علت استحکام بالا ناشی از نواحی تبلورمجدد نشده و همچنین در محدوده دمایی کاملا تبلورمجدد شده به علت انعطاف پذیری بالا ناشی از دانه‌های تبلورمجدد شده، چقرمگی بالایی حاصل شد. در روش دوم به منظور انجام عملیات آنیل در محیط های با نرخ انتقال حرارت بالاتر و دست‌یابی به خواص مکانیکی بهتر نمونه های 90 درصد نورد سرد شده به مدت 10 دقیقه در کوره حمام نمک آنیل شدند. تعدادی از نمونه ها در محدوده دمایی بازیابی (250درجه سانتیگراد)، تعدادی در محدوده دمایی تبلورمجدد (450 درجه سانتیگراد) و تعدادی نیز به منظور بررسی رقابت بین بازیابی و تبلورمجدد ابتدا در محدوده دمایی بازیابی و سپس در محدوده دمایی تبلورمجدد آنیل شدند. نتایج آزمون کشش نشان داد که برای نمونه‌های آنیل شده در محدوده دمای بازیابی، با کاهش دانسیته نابجایی ها در حضور دوقلوهای مکانیکی انعطاف پذیری به مقدار کم افزایش یافت. در محدوده دمای تبلورمجدد در زمان‌های آنیل 1 و 5 دقیقه با ایجاد تبلورمجدد جزئی و در زمان آنیل 10 دقیقه با ایجاد ریزساختار دوگانه استحکام و انعطاف‌پذیری بهبود پیدا کرد. در نمونه هایی که در دو محدوده دمایی بازیابی و تبلورمجدد آنیل شدند، بازیابی بخش کمی از انرژی ذخیره شده را مصرف کرده و با افزایش سهم بازیابی نسبت به تبلورمجدد در نمونه ها، به علت انجام تبلورمجدد جزئی استحکام کششی و استحکام تسلیم افزایش و انعطاف‌پذیری کاهش یافت. مقایسه نتایج در دو روش نشان داد که چقرمگی در کوره حمام نمک در محدودهMJ/m 3 220 تا MJ/m 3 245 است در حالیکه در کوره الکتریکی بیشترین مقدار چقرمگی کمتر از MJ/m 3 220 محاسبه شد. کلمات کلیدی: آلیاژ برنج Cu-35Zn، نورد سرد، بازیابی و تبلورمجدد، ریزساختار، استحکام و انعطاف‌پذیری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی