Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mehdi Hosseini
سيدمهدي حسيني

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Comparsion of microstructural evolution of an ultrafine grained low carbon steel by the plain - strain and the cold rolling tests in the martensite process
Cold deformation and subsequent annealing of the martensite microstructure in low carbon steels, known as the martensite process, is one of the most practical advanced thermomechanical processes to produce ultrafine/nano grained microstructures. The aim of the present work was to compare the cold roll-annealing and the plane strain compression-annealing processes in a low carbon steel containing 13 wt.% C. A fully martensitic microstructure was first achieved by quenching and then was subjected to both cold rolling and plain strain compression up to 65, 75 and 85% reduction in thickness. The microstructures were subsequently annealed at temperature range of 400 to 550?C for 0 to 180 min. The microstructures were characterized by optical and scanning electron microscopes. Color metallography was used to determine the martensite phase. The texture formed in the cold deformed specimens was studied. The logarithmic curves of hardness were used to evaluate tempering mechanism during annealing of the deformed specimens. The results showed that fragmentation of lath martensite during plastic deformation in two methods resulted in a remarkable increase of suitable nucleation sites during annealing. Comparison of texture-induced plastic deformation indicated that the texture including (110) plane was present in the most deformed specimens by plane strain compression and in the all deformed specimens by cold rolling. The deformed specimens by the plane strain compression showed further drop in hardness after annealing at all temperatures compared with the deformed specimens by cold rolling. The most suitable temperature for achieving fully recrystallized microstructure in two methods was 500 °C. The final microstructure after annealing included equiaxed ferrite grains, nano-sized precipitates of carbide and tempered martensite. Microstructural and kinetic investigations indicated that increasing strain in the two methods resulted in a decrease on the recrystallization time and mean grain size. The smallest grain size was 155 nm for cold roll-annealing and 125 nm for plane strain compression-annealing, both obtained at 85% reduction in thickness. The closest mean grain size for two deformation methods was obtained at 65% reduction with about 11 nm deviation. Increasing the reduction up to 85% resulted in an increase in the difference of the mean grain size of the two methods due to the difference in the strain path.
تغيير شکل پلاستيکي سرد و آنيل متعاقب ساختار مارتنزيتي در فولادهاي کم کربن که با عنوان فرايند مارتنزيت شناخته مي‌شود يکي از روش‌هاي پر کاربرد ترمومکانيکي پيشرفته جهت دستيابي به ساختار دانه‌بندي بسيار ريز و نانومتري است. هدف از پژوهش حاضر مقايسه فرايندهاي نورد سرد-آنيل و فشار کرنش صفحه‌اي-آنيل بمنظور ايجاد ساختار فوق ريز دانه/ نانو در فولاد کم کربن (wt.% C 13/0) است. بدين منظور پس از دستيابي به ريزساختار مارتنزيتي، تغيير شکل پلاستيکي با استفاده از دو روش فوق‌الذکر به ميزان 65 تا 85 درصد کاهش در ضخامت روي ورق‌هاي فولادي انجام شد. سپس عمليات آنيل متعاقب در دماهاي بين C? 550-400 به‌مدت زمان 180-0 دقيقه بمنظور ارزيابي و مقايسه تغييرات ريزساختاري و دستيابي به ريزترين اندازه دانه در هر يک از اين فرايندها انجام گرفت. بررسي تغييرات ريزساختاري حين فرايند با استفاده از ميکروسکوپ‌هاي نوري و الکتروني روبشي انجام شد. از روش متالوگرافي رنگي بمنظور تعيين درصد فاز مارتنزيت در ريزساختار قبل از تغيير شکل پلاستيکي استفاده شد. مقايسه پارامتر بافت براي نمونه‌هاي کرنش يافته به وسيله دو روش اعمال کرنش، بعد از تغيير شکل پلاستيک انجام گرفت. علاوه بر آن جهت بررسي سينتيکي مکانيزم‌هاي بازگشت حين آنيل نمونه‌هاي کرنش يافته، از منحني‌هاي لگاريتمي ارزيابي سختي استفاده شد. نتايج نشان داد که خرد شدن تيغه‌هاي مارتنزيتي درحين تغيير شکل پلاستيک در هر دو روش، باعث افزايش قابل ملاحظه مکان‌هاي مناسب براي جوانه زني تبلورمجدد در مرحله آنيل و درنتيجه ريزتر شدن دانه‌ها مي‌شود. مقايسه پارامتر بافت ناشي از تغيير شکل پلاستيک به وسيله دو روش، حاکي از فراگير شدن بافت شامل صفحه (110) از شروع تغيير شکل پلاستيک براي نورد سرد و از کرنش‌هاي بيشتر از 35 درصد براي فشار کرنش صفحه‌اي بود. در تمامي دماهاي آنيل، نمونه‌هاي تغيير شکل يافته به وسيله فشار کرنش صفحه‌اي افت سختي شديدتري از خود در برابر دما و زمان آنيل نسبت به نمونه‌هاي کرنش يافته به وسيله نورد سرد نشان دادند. همچنين دماي C? 500 مناسب‌ترين دما جهت تبلور مجدد کامل دانه‌ها در دو روش تشخيص داده شد. ريزساختار حاصله بعد از آنيل، دانه‌هاي هم محور فريت، رسوبات بسيار ريز کاربيدي و بسته‌هاي ريز مارتنزيت تمپر شده بود. بررسي‌هاي ريزساختاري و سينتيکي نشان داد که افزايش ميزان کرنش در هر دو روش، زمان آنيل جهت تبلور مجدد کامل و ميانگين اندازه دانه فولاد را کاهش مي‌دهد. کوچکترين ميانگين اندازه دانه به دست آمده از هر دو روش در 85% کاهش ضخامت به دست آمد که براي روش نورد سرد-آنيل حدود 155 نانومتر و براي روش فشار کرنش صفحه‌اي-آنيل حدود 125 نانومتر بود. همچنين نزديک‌ترين ميانگين اندازه دانه به دست آمده از دو روش، در نمونه‌هاي 65% کرنش يافته مشاهده شد. ميزان اختلاف اندازه دانه در اين درصد کرنش، تنها 11 نانومتر بود. با افزايش ميزان کرنش تا 85% کاهش ضخامت، به علت بيشتر شدن تفاوت در مسير کرنش، اختلاف ميانگين اندازه دانه در دو روش اعمال کرنش بيشتر شد. کلمات کليدي: عمليات ترمومکانيکي، فرايند مارتنزيت ، نورد سرد-آنيل، فشار کرنش صفحه‌اي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی