Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Zakerynia
حسین ذاکری نیا

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Formation of Ultrafine/Nano Grained Structure in a Bainitic-Martensitic Steel By Advanced Thermomechanical Treatment
The advanced thermomechanical treatment including cold rolling and subsequent annealing of the microstructures with high percentage of martensite is one of the effective methods for grain refinement in steels. In this research, this treatment was applied on a low-alloy carbon steel with the bainitic-martensitic microstructure. Effect of bainite phase on microstructure evolution during this treatment was investigated. Color metallography was performed for determination of the type and percentage of phases. Specimens with high percentage of bainite and martensite were detected and cold rolled with different reductions and subsequently annealed at different times and temperatures. Microstructural evolutions were characterized using optical and scanning electron microscopes in different stages of the process. Effects of annealing time and temperature and amount of cold deformation were investigated. Mechanical properties of the specimens were determined by hardness and uniaxial tensile tests. The results showed that deformation of bainitic and martensitic microstructures during cold rolling resulted in a drastic increase of the nucleation sites for recrystallization of ultrafine ferrite grains during annealing. Microstructural evaluations in the bainitic-martensitic specimen revealed that after annealing of the specimens cold rolled up to 70%, 80% and 90%, the lowest grain size was about 350, 300 and 125 nm, respectively. The final microstructure was consisted of equiaxed grains of ferrite, nano-sized carbide precipitates and islands of tempered martensite. Mechanical properties of the ultrafine grained microstructure were improved compared to the initial microstructure. The results obtained from the specimen with the martensitic microstructure subjected to the similar thermomechanical treatment revealed that the final grain size and hardness was approximately similar to the bainitic-martensitic specimen. However, due to the lower hardness of bainite phase, cold rolling of the bainitic-martensitic microstructure was much easier than the martensitic one, resulting in no transverse cracks in the cold rolled specimen. This work clearly showed that bainite is a suitable phase as starting microstructure for grain refinement of steels by the advanced thermomachanical processing.
فرایند ترمومکانیکی پیشرفته شامل نورد سرد و آنیل ساختارهایی با درصد بالای مارتنزیت یکی از راههای مؤثر جهت کاهش اندازه دانه و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی فولادها می باشد. در این تحقیق این فرایند بر روی یک فولاد کربنی کم آلیاژ صورت گرفت و به منظور بررسی اثر بینیت، از ساختاری متشکل از بینیت و مارتنزیت برای نورد سرد استفاده شد. برای تعیین نوع و درصد فازها قبل از نورد سرد، از روش متالوگرافی رنگی استفاده شد. نمونه های با بیشترین درصد بینیت و مارتنزیت شناسایی و تحت عملیات نورد سرد با کاهش ضخامتهای زیاد قرار گرفت. سپس فرایند آنیل در دماها و زمانهای مختلف بر روی نمونه های نورد شده انجام گرفت. تغییرات ریزساختاری در مراحل مختلف فرایند توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت و اثر دما و زمان آنیل و همچنین میزان تغییر فرم سرد بررسی شد. خواص مکانیکی فولاد نیز با استفاده از آزمون کشش تک محوری و سختی سنجی بررسی گردید. نتایج نشان داد که تغییر فرم تیغه‌های مارتنزیتی و بینیتی درحین نورد سرد، باعث افزایش چشمگیر مکان‌های مناسب برای جوانه زنی تبلورمجدد در مرحله آنیل و درنتیجه ریزتر شدن دانه‌ها می شود. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که در نمونه های بینیتی- مارتنزیتی نورد سرد شده به میزان 70% ، 80% و 90% ، کمترین اندازه دانه پس از آنیل به ترتیب 350 ، 300 و 125 نانومتر بود. ریزساختار حاصل متشکل از دانه‌های هم محور فریت، رسوبات بسیار ریز کاربیدی و جزایری از مارتنزیت تمپر شده بود. خواص مکانیکی ریزساختار فوق ریزدانه بدست آمده در سطح بسیار مطلوبی بود، به ‌گونه‌ای‌ که استحکام کششی فولاد مذکور پس از ریز شدن دانه‌ها تا حدود 3 برابر بهبود یافت و افزایش استحکام همراه با افزایش چشمگیر تافنس فولاد نیز بود. نتایج بدست آمده از فولاد مارتنزیتی که به طور کاملاٌ مشابه تحت عملیات ترمومکانیکی پیشرفته قرار گرفته بود نشان داد که اندازه دانه و سختی نمونه ها بسیار نزدیک به نمونه های بینیتی- مارتنزیتی می باشد. این نتایج مشابه در شرایطی حاصل شد که نورد سرد ساختار بینیتی- مارتنزیتی به دلیل سختی پایین تر بسیار آسانتر و همراه با ترکهای عرضی کمتری نسبت به نمونه های کاملاً مارتنزیتی بود. نتایج کار حاضر نشان داد که بینیت به عنوان یک فاز اولیه بسیار مفید و با رفتار ریزکنندگی دانه مشابه مارتنزیت، می تواند برای فرایند ترمومکانیکی پیشرفته فولادها مورد استفاده قرار گیرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی