Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Abbas Najafi-zadeh
احمد کرمانپور (استاد راهنما) عباس نجفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yousef Mazaheri Roudbali
يوسف مظاهري رودبالي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Microstructural evolutions and mechanical properties of ultrafine/ nano grained dual phase steels by thermomechanical treatment
Ultrafine grained dual phase (UFG DP) steels was produced by a new route utilizing simple cold-rolling and subsequent intercritical annealing of ferrite/martensite duplex starting structures. The effects of processing parameters such as rolling reduction, intercritical annealing temperature and time on the microstructural evaluations and mechanical properties have been studied. The ferrite grain size and martensite volume fraction were depended on the thermomechanical processing parameters. UFG DP steels with an average grain size of about 1-2 ?m and chain-networked martensite islands were achieved by short intercritical annealing of the 80% cold-rolled duplex microstructures. It is proposed that complete recrystallization of ferrite before the austenite formation leads to a large extent randomly distributed austenite in the ferrite matrix and chain-networked structure. The strength of the low carbon steel with the new UFG DP microstructure was reached over 1500 MPa (about 200% higher than that of the as-received state, e.g.540 MPa) , without loss of ductility. Tensile testing revealed good strength-elongation balance for the new DP steels (UTS×UE ? 100-150 J cm -3 ) in comparison with the previous works and commercially used high strength steels, i.e., DP600, DP800 and DP980. Keywords: Dual phase steel, Ultrafine grained, Thermomechanical processing, Mechanical characterization
چکيده در سال‌هاي اخير انواع مختلفي از فولادهاي پيشرفته از جمله فولادهاي دوفازي که نتيجه تلاش جهاني گروه وسيعي از محققان براي ارائه مجموعه‌اي از استحکام و شکل‌پذيري بالا مي‌باشد، توسعه يافته‌اند. در تحقيق حاضر فولادهاي دوفازي فوق‌ريزدانه با استفاده از فرايند ترمومکانيکي جديدي بر اساس ريزساختارهاي اوليه شامل اجتماعات فريت- کاربيد و ساختارهاي دوتايي فريتي- مارتنزيتي توسعه داده شده است. تأثير متغيرهاي فراوري نظير درصد نورد، دما و زمان آنيل بين‌بحراني بر تحولات ريزساختاري، خواص مکانيکي، رفتار کرنش سختي و مکانيزم‌هاي شکست بررسي شده است. نتايج ارزيابي‌هاي ريزساختاري وابستگي اندازه دانه فريت، کسر حجمي، مورفولوژي و اندازه جزاير مارتنزيتي را به ريزساختار اوليه و متغيرهاي فرايند ترمومکانيکي نشان داد. ساختارهاي دوفازي فوق‌ريزدانه با متوسط اندازه دانه فريت حدود µm 2 و توزيع يکنواخت شبکه زنجيره‌اي جزاير مارتنزيتي، با آنيل کوتاه مدت ساختارهاي دوتايي 80% نورد سرد شده حاصل شد. بررسي سينتيک تبلور‌مجدد فريت و تشکيل آستنيت با مدل اصلاح شده جانسون‌- مل- آورامي- کلموگروف (JMAK) نشان داد که وقوع تبلورمجدد کامل فريت قبل از تشکيل آستنيت، منجر به توزيع تصادفي آستنيت در زمينه فريتي و تشکيل ساختار شبکه زنجيره‌اي مي‌شود. آزمون نانوفرورونده نشان داد که زمان نگهداري طولاني‌تر حين آنيل بين‌بحراني، به دانه‌هاي فريت درشت‌تر و نرم‌تر در ريزساختارهاي دوفازي 80% نورد سرد شده مي‌انجامد. تغييرات نانوسختي مارتنزيت با زمان نگهداري بين بحراني به تغيير در محتواي کربن آن نسبت داده شد. آزمون‌هاي کشش مشخصه‌هاي متداول فولادهاي دوفازي نظير تسليم پيوسته، نسبت تسليم پايين و انعطاف‌پذيري يکنواخت بالا را براي نمونه‌هاي دوفازي نشان داد. خواص مکانيکي نمونه‌هاي با ساختار دوفازي فوق‌ريزدانه جديد نسبت به نمونه اوليه افزايش چشمگير داشت، به نحوي که علاوه بر استحکام کششي به مراتب بالاتر (200%~) نمونه آنيل بين‌بحراني شده در دماي C?830 به مدت 8 دقيقه (MPa 1587) نسبت به نمونه اوليه (MPa 540)، انعطاف‌پذيري يکنواخت مشابه (7%~) حاصل شد. نتايج حاضر نشان داد که ممانعت از گسترش موضعي‌شدن کرنش در مجاورت دانه‌هاي فريت، توزيع يکنواخت کرنش در ميان ريزساختار ناشي از ساختار شبکه‌ زنجيره‌اي جزاير مارتنزيتي ريز و کاهش اندازه دانه فريت، شروع ناپايداري پلاستيک و گلويي شدن ماده را به تأخير انداخته و به انعطاف‌پذيري قابل قبول حتي در سطوح استحکام خيلي بالا مي‌انجامد. با بررسي کمّي مکانيزم‌هاي مختلف استحکام‌بخشي، مقدار تنش تسليم فولاد دوفازي حاصل از آنيل بين‌بحراني ساختار دوتايي 80% نورد سرد شده در دماي C?770 به مدت 8 دقيقه حدود MPa 4/430 محاسبه شد که در تطابق بسيار خوبي با مقدار اندازه‌گيري شده (MPa 422) بود. بررسي رفتار کرنش سختي فولادهاي دوفازي حاضر نشان داد که آناليزهاي هولمن و کروسارد- جول (C-J)، تغييرشکل دومرحله‌اي و آناليز C-J اصلاح شده، تغييرشکل سه‌مرحله‌اي را نشان مي‌دهد. همه فولادهاي دوفازي، نرخ کرنش سختي بالا در مراحل اوليه تغييرشکل نشان دادند که با افزايش کسر حجمي مارتنزيت افزايش يافت. تغييرات سختي، استحکام، انعطاف‌پذيري، رفتار کرنش سختي و مکانيزم شکست نمونه‌ها با متغيرهاي ترمومکانيکي به مؤلفه‌هاي ريزساختاري نسبت داده شد. تحقيق حاضر نشان داد که با توجه به مقادير قابل ملاحظه‌ تعادل استحکام- انعطاف‌پذيري فولادهاي دوفازي توسعه داده شده (J cm -3 100UTS×UE ) در مقايسه با کارهاي مشابه قبلي، اين فولادها مي‌توانند جايگزين‌هاي مناسبي براي فولادهاي دوفازي تجاري نظير DP600، DP800 و DP980 باشند. کلمات کليدي : فولاد دو فازي، فرايند ترمومکانيکي، آنيل بين‌بحراني، خواص مکانيکي، رفتار کرنش سختي، مکانيزم شکست.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی