Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Abbas Najafi-zadeh
احمد کرمانپور (استاد راهنما) عباس نجفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yousef Mazaheri Roudbali
یوسف مظاهری رودبالی

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
در سال‌های اخیر انواع مختلفی از فولادهای پیشرفته از جمله فولادهای دوفازی که نتیجه تلاش جهانی گروه وسیعی از محققان برای ارائه مجموعه‌ای از استحکام و شکل‌پذیری بالا می‌باشد، توسعه یافته‌اند. در تحقیق حاضر فولادهای دوفازی فوق‌ریزدانه با استفاده از فرایند ترمومکانیکی جدیدی بر اساس ریزساختارهای اولیه شامل اجتماعات فریت- کاربید و ساختارهای دوتایی فریتی- مارتنزیتی توسعه داده شده است. تأثیر متغیرهای فراوری نظیر درصد نورد، دما و زمان آنیل بین‌بحرانی بر تحولات ریزساختاری، خواص مکانیکی، رفتار کرنش سختی و مکانیزم‌های شکست بررسی شده است. نتایج ارزیابی‌های ریزساختاری وابستگی اندازه دانه فریت، کسر حجمی، مورفولوژی و اندازه جزایر مارتنزیتی را به ریزساختار اولیه و متغیرهای فرایند ترمومکانیکی نشان داد. ساختارهای دوفازی فوق‌ریزدانه با متوسط اندازه دانه فریت حدود µm 2 و توزیع یکنواخت شبکه زنجیره‌ای جزایر مارتنزیتی، با آنیل کوتاه مدت ساختارهای دوتایی 80% نورد سرد شده حاصل شد. بررسی سینتیک تبلور‌مجدد فریت و تشکیل آستنیت با مدل اصلاح شده جانسون‌- مل- آورامی- کلموگروف (JMAK) نشان داد که وقوع تبلورمجدد کامل فریت قبل از تشکیل آستنیت، منجر به توزیع تصادفی آستنیت در زمینه فریتی و تشکیل ساختار شبکه زنجیره‌ای می‌شود. آزمون نانوفرورونده نشان داد که زمان نگهداری طولانی‌تر حین آنیل بین‌بحرانی، به دانه‌های فریت درشت‌تر و نرم‌تر در ریزساختارهای دوفازی 80% نورد سرد شده می‌انجامد. تغییرات نانوسختی مارتنزیت با زمان نگهداری بین بحرانی به تغییر در محتوای کربن آن نسبت داده شد. آزمون‌های کشش مشخصه‌های متداول فولادهای دوفازی نظیر تسلیم پیوسته، نسبت تسلیم پایین و انعطاف‌پذیری یکنواخت بالا را برای نمونه‌های دوفازی نشان داد. خواص مکانیکی نمونه‌های با ساختار دوفازی فوق‌ریزدانه جدید نسبت به نمونه اولیه افزایش چشمگیر داشت، به نحوی که علاوه بر استحکام کششی به مراتب بالاتر (200%~) نمونه آنیل بین‌بحرانی شده در دمای C?830 به مدت 8 دقیقه (MPa 1587) نسبت به نمونه اولیه (MPa 540)، انعطاف‌پذیری یکنواخت مشابه (7%~) حاصل شد. نتایج حاضر نشان داد که ممانعت از گسترش موضعی‌شدن کرنش در مجاورت دانه‌های فریت، توزیع یکنواخت کرنش در میان ریزساختار ناشی از ساختار شبکه‌ زنجیره‌ای جزایر مارتنزیتی ریز و کاهش اندازه دانه فریت، شروع ناپایداری پلاستیک و گلویی شدن ماده را به تأخیر انداخته و به انعطاف‌پذیری قابل قبول حتی در سطوح استحکام خیلی بالا می‌انجامد. با بررسی کمّی مکانیزم‌های مختلف استحکام‌بخشی، مقدار تنش تسلیم فولاد دوفازی حاصل از آنیل بین‌بحرانی ساختار دوتایی 80% نورد سرد شده در دمای C?770 به مدت 8 دقیقه حدود MPa 4/430 محاسبه شد که در تطابق بسیار خوبی با مقدار اندازه‌گیری شده (MPa 422) بود. بررسی رفتار کرنش سختی فولادهای دوفازی حاضر نشان داد که آنالیزهای هولمن و کروسارد- جول (C-J)، تغییرشکل دومرحله‌ای و آنالیز C-J اصلاح شده، تغییرشکل سه‌مرحله‌ای را نشان می‌دهد. همه فولادهای دوفازی، نرخ کرنش سختی بالا در مراحل اولیه تغییرشکل نشان دادند که با افزایش کسر حجمی مارتنزیت افزایش یافت. تغییرات سختی، استحکام، انعطاف‌پذیری، رفتار کرنش سختی و مکانیزم شکست نمونه‌ها با متغیرهای ترمومکانیکی به مؤلفه‌های ریزساختاری نسبت داده شد. تحقیق حاضر نشان داد که با توجه به مقادیر قابل ملاحظه‌ تعادل استحکام- انعطاف‌پذیری فولادهای دوفازی توسعه داده شده (J cm -3 100UTS×UE ) در مقایسه با کارهای مشابه قبلی، این فولادها می‌توانند جایگزین‌های مناسبی برای فولادهای دوفازی تجاری نظیر DP600، DP800 و DP980 باشند. کلمات کلیدی : فولاد دو فازی، فرایند ترمومکانیکی، آنیل بین‌بحرانی، خواص مکانیکی، رفتار کرنش سختی، مکانیزم شکست.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی