Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ahad Rezaee
احد رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Fabrication and Evaluation of Ultrafine/Nano Grained 201L Stainless Steel by Advanced Thermo-Mechanical Process Ahad Rezaee a.rezaee@ma.iut.ac.ir Date of Submission: February 28, 2011 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc. Language: Farsi Supervisors: A. Najafizadeh, Prof. and A. Kermanpur, Assoc. Prof. In recent years, there is a growing interest in developing the third generation of advanced high‌ strength steels, including stainless steels, for light weight constructions. Austenitic stainless steels are promising engineering materi als demonstrating suitable corrosion resistance and formability, but they posses relatively low yield strength, which limits their applications. Among the different strengthening mechanisms, grain refinement is the only method to improve both strength and toughness. Metastable austenitic stainless steels can be transformed to martensite by deformation below the Md 30 temperature. In this study, effects of process parameters including strain, strain rate, strain path, rolling temperature, initial grain size and chemical composition on the volume fraction of strain induced martensite in AISI 201L stainless steel are investigated. The as-cast specimens were first homogenized and then hot forged in order to prepare a suitable microstructure for the subsequent treatment involving conventional cold rolling and annealing to produce nano/ultrafine grained AISI 201L stainless steel. Cold rolling was carried out at -40 ?C, -10 ?C, and 25 ?C with a strain rates of 0.1-1.2 s -1 and reductions of 0-95%. The identification of different phases was carried out using X-ray diffraction (XRD) and Feritscope. The specimen microstructures were observed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The grain size was measured using image analyzer software. The results showed that saturation strain (? s ) of martensite formation during the cold rolling at room temperature with a strain rate of 0.5 s -1 in 201L stainless steel was about 0.5. Increasing the strain, strain rate, initial austenite grain size, decreasing the rolling temperature, and the use of cross rolling resulted in an increased volume fraction of the strain induced martensite during cold rolling and a reduced martensite saturating strain.
امروزه علیرغم ظهور مواد جدید با ویژگی‌‌های منحصر به فرد، هنوز هم می‌‌توان ادعا نمود که پایه‌‌های هر جامعه بر صنعت فولاد آن بنا نهاده شده است. فولاد‌‌های زنگ‌‌نزن آستنیتی به دلیل مقاومت به خوردگی عالی و انعطاف‌‌پذیری مناسب، از جمله مواد مهندسی هستند که مورد توجه بسیار قرار گرفته‌‌اند؛ اما خواص مکانیکی پایین این دسته از فولادها، استفاده از آنها را در صنعت محدود کرده است. در میان مکانیزم‌‌های استحکام‌‌دهی، ریز کردن دانه‌‌ها تنها روشی است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف‌پذیری می‌‌شود. از جمله خصوصیات فولادهای زنگ‌‌نزن آستنیتی نیمه‌پایدار، تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت در حین عملیات تغییر شکل در زیر دمای Md 30 است. در این پژوهش تاثیر کرنش، نرخ کرنش، مسیر کرنش، دمای نورد سرد، اندازه اولیه دانه‌‌های آستنیت و ترکیب شیمیایی فولاد بر روی تشکیل مارتنزیت و کرنش اشباع در فولاد زنگ‌‌نزن آستنیتی L201 مورد بررسی قرار گرفت. پس از ریخته‌‌گری، همگن‌‌سازی و فورج داغ، از فرایند ترمومکانیکی پیشرفته شامل نورد سرد و آنیل به منظور تولید ورق فولاد زنگ‌‌نزن آستنیتی L201 فوق ریزدانه/نانوساختار استفاده گردید. نورد نمونه‌ها در دماهای 40-، 10- و 25 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش‌های s -1 2/1– 1/0 به میزان 95-0 درصد انجام شد. برای اندازه‌‌گیری میزان فاز مغناطیسی و شناسایی فازهای موجود در ریزساختار به ترتیب از دستگاه فریتوسکوپ و الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. به منظور بررسی ریزساختار و محاسبه اندازه دانه‌‌های آستنیت از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و نرم‌ افزارهای آنالیز تصویری استفاده گردید. نتایج آزمایشات نشان داد مقدار کرنش اشباع برای نمونه 95 درصد نورد در دمای محیط و نرخ کرنش s -1 5/0، برابر 5/0 می‌باشد. افزایش میزان کرنش و اندازه اولیه دانه‌‌های آستنیت وکاهش دمای نورد سرد، باعث افزایش کسر حجمی مارتنزیت و کاهش کرنش اشباع گردید. از طرفی تغییر مسیر کرنش در دو جهت عمود بر هم و افزایش نرخ کرنش در صورتیکه از تشکیل گرمای آدیاباتیک جلوگیری شود، منجر به کاهش کرنش اشباع خواهد شد. بررسی‌‌ها نشان داد که کاهش دمای نورد سرد و تغییر مسیر کرنش نسبت به سایر متغیرها تاثیر بیشتری بر روی افزایش کسر حجمی مارتنزیت دارند، بطوریکه مقدار کرنش اشباع را از 5/0 به 28/0 کاهش می‌ده ند. نمونه‌‌های نورد سرد شده جهت بررسی تاثیر متغیرهای آنیل بر روی بازگشت مارتنزیت ناشی از کرنش، در محدوده دمایی 750‌‌ ‌‌تا 900 درجه سانتیگراد برای زمان‌‌های 15 ثانیه تا 30 دقیقه آنیل شدند. آنیل نمونه 95 درصد نورد سرد شده در دمای °C 850 به مدت 30 ثانیه منجر به تولید فولاد زنگ‌‌نزن L201 نانوساختار با میانگین اندازه دانه 5 ± 65 نانومتر گردید. سختی، استحکام تسلیم و درصد ازدیاد طول نمونه با این اندازه دانه نیز به ترتیب 386 ویکرز،MPa 1485 و 29 درصد به دست آمد. کلمات کلیدی: فولاد زنگ‌‌نزن آستنیتی، نانوساختار، فرایند ترمومکانیکی پیشرفته، نورد سرد، آنیل.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی