Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Moallemi
محمد معلمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Investigation of Process Parameters of the Martensite Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of the Ultrafine/Nano Grained 201 Austenitic Stainless Steel Mohammad Moallemi m.moallemi@ma.iut.ac.ir Date of Submission: 2011/03/5 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc. Language: Farsi Supervisor: Abbas Najafizadeh, a-najafi@cc.iut Ahmad Kermanpur, ahmad_k@cc.iut.ac.ir . Production of ultrafine/nanostructured steels with simultaneous high strength and good toughness has been the center of attention in recent years. Martensite process is one of the advanced thermo-mechanical processes for production of ultrafine grained austenitic stainless steel. This process is carried out by cold rolling of steel and formation of strain-induced martensite, followed by reversion of microstructure to the ultrafine grained austenite. The aim of the present project was to evaluate the process parameters of the martensite treatment for production of the ultrafine/nano grained 201 stainless steel. The 201 austenitic steel slabs were produced by casting in permanent mold followed by homogenization at 1200 °C for 15 h. The slabs were then hot forged in the temperature range of 1150-1200 °C. In order to reduce secondary phases, the forged specimens were annealed at 1150 °C for different time periods. Both one-step and two-step martensite processes were applied on the specimens. The annealed samples were cold rolled at -10, 0 and 25 °C followed by reversion at 750-900 °C for 15-1800 s. Microstructures were characterized by light and scanning electron microscopes. Phase characterizations were conducted by feritscope and XRD methods. A mathematical model was used to predict the behavior of austenite to martensite transformation behavior during the rolling process. Mechanical properties of the final products were examined by hardness and tensile tests. The results revealed that homogenization at 1200 °C caused an enormous grain growth with considerable reduction in the amount of delta ferrite.
تولید فولادهای فوق ریزدانه/نانوساختار به منظور دستیابی همزمان به استحکام و چقرمگی بالا در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فرایند مارتنزیت یکی از فرایندهای ترمومکانیکی پیشرفته ‌‌جهت تولید فولادهای فوق ریزدانه زنگ نزن آستنیتی است. این فرایند شامل نورد سرد جهت تشکیل مارتنزیت ایجاد شده به‌وسیله کرنش و بازگشت آن به آستنیت فوق‌ ریزدانه است. هدف از این پژوهش ارزیابی متغیرهای فرایند مارتنزیت جهت تولید فولاد فوق ریزدانه زنگ‌نزن آستنیتی 201 بود. بدین منظورشمش‌های فولاد مزبور پس از ریخته‌گری در قالب فلزی به مدت 15 ساعت در دمای °C1200 همگن شدند. سپس در محدود دمایی °C1200-1150 عملیات فورج داغ صورت گرفت. نمونه‌های فورج شده جهت حذف فازهای ثانویه در دمای ‌‌°C1150 در زمان‌های مختلف آنیل شدند. جهت ایجاد ساختار فوق ریزدانه از دو فرایند یک مرحله ای و دو مرحله‌ای نورد سرد و آنیل استفاده شد. بدین منظور نمونه‌های آنیل شده در دماهای 10-، صفر و 25 درجه سانتیگرادتحت عملیات نورد سرد قرار گرفتند و عملیات بازگشت در زمان‌های 1800-15 ثانیه در محدوده دمایی °C900-750 صورت گرفت. ارزیابی تغییرات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تغییرات فازی توسط فریتوسکوپ و پراش پرتو ایکس (XRD) در خلال مراحل فوق صورت گرفت و همچنین از یک مدل ریاضی برای بررسی سینتیکی تبدیل آستنیت به مارتنزیت حین نورد سرد استفاده شد. خواص مکانیکی محصول تولید شده توسط آزمون سختی و کشش تعیین شد. نتایج نشان داد که عملیات همگن سازی در دمای ‌‌°C1200 سبب افزایش بسیار زیاد اندازه دانه‌‌ها و کاهش چشمگیر میزان فریت دلتای ناشی از انجماد شد. عملیات فورج داغ علی‌رغم کاهش شدید اندازه دانه‌ها سبب افزایش کسر حجمی فریت دلتا گردید که این افزایش به گرمای آدیاباتیک ایجاد شده در حین انجام فورج و ایجاد مناطق ذوب موضعی در فولاد نسبت داده شد. نتایج حاصله در نمونه‌های نوردی نشان داد که با کاهش دمای نورد سرد و همچنین افزایش اندازه دانه‌های اولیه آستنیت، کرنش اشباع تشکیل مارتنزیت کاهش می‌یابد. مدل بکار رفته برای تعیین میزان مارتنزیت ایجاد شده توسط کرنش تطابق خوبی را با داده‌های تجربی نشان داد. نتایج بدست آمده از عملیات بازگشت حاکی از کاهش کسر مارتنزیت در مراحل ابتدایی و سپس افزایش آن با گذشت زمان بود که افزایش مارتنزیت به دلیل تشکیل کاربیدها و بالا رفتن موضعی دمای M s و نهایتاً ایجاد مارتنزیت حرارتی حین مرحله کوئنچ بود. در فرایند نورد یک مرحله‌ای ‌‌بیشترین کسر بازگشت ‌‌مارتنزیت به همراه کوچکترین اندازه دانه در دمای °C850 بدست آمد. کوچکترین اندازه دانه در این حالت در حدود 90 نانومتر بود که علاوه بر داشتن استحکام کششی نهائی MPa 1520 دارای در صد ازدیاد طول حدود 27% بود. در فرایند نورد دو مرحله‌ای اندازه ‌دانه‌های بدست آمده پس از انجام بازگشت ثانویه به مدت 60 ثانیه در دمای °C850 در حدود 260 نانومتر بود. در این شرایط استحکام کششی نهائی بدست آمده MPa 1285 بوده و ازدیاد طول درحدود 32% بدست آمد. کلمات کلیدی : فرایند ترمومکانیکی پیشرفته، فولاد زنگ‌نزن آستنیتی، نورد سرد، آنیل بازگشت، مارتنزیت .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی