Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reza Gostariani
رضا گستریانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Evaluating Microstructure and Mechanical Properties of the Nano/Ultrafine Grained Low Alloy Steel by Thermomechanical Treatment with Bainitic and Martensitic Starting Microstructures
The improvement of mechanical properties of steels is an important priority for industry. Among different strengthening approaches, grain refinement is the only method to improve both strength and toughness simultaneously. Martensite process including cold rolling and subsequent annealing of the microstructures with high percentage of martensite is one of the effective methods for grain refinement in carbon steels. In this research, this process was applied to the low alloy steel DIN1.5715. Brittle martensite microstructures resulted in transverse cracks during rolling. Therefore, bainite microstructure with the same formation mechanism, could be the best candidate to replace the martensite. Several specimens were heat treated to form high percentage of martensite and bainite microstructures. Colour metallography was performed for determination of type and precentage of phases before rolling. The heat treated specimens were cold rolled with 90% reduction in thickness and then annealed at different times and temperatures. Microstructure evolution was characterized using optical and scanning electron microscopes at the each stage of the process. Mechanical properties of specimens were determined by hardness and uniaxial tensile test. Microstructure of the annealed specimens in both martensite and bainite processes revealed a high fraction of ultrafine ferrite grains with 100 nm and 300 nm, respectively. Mechanical properties of the ultrafine grain microstructures in the martensite and bainite processes showed tensile strength of 1200MPa and 700MPa, respectively. This indicated sixfold and threefold improvement compared with the initial structures. The elongation of the ultrafine grained steel in the bainite process (~20%) was twice of the one produced in martensite process (~9%). Keywords Thermomechanical process, martensite process, bainite process, cold rolling, annealing.
افزایش استحکام قطعات از اولویت‌های مهم صنعت به شمار می‌رود. روش‌های زیادی برای دستیابی به این مهم وجود دارد ولی در بین این روش‌ها ریز کردن دانه‌ها باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف پذیری می‌شود. فرایند مارتنزیت شامل نورد سرد و آنیل ساختارهایی با درصد بالای مارتنزیت یکی از راه های موثر جهت کاهش اندازه دانه ها در فولاد ها می باشد. در این تحقیق این فرایند روی یک فولاد کم آلیاژ با استانداردDIN1.5715 انجام شد. از آنجا که تردی مارتنزیت سبب ترک خوردن عرضی نمونه ها در حین نورد سرد می شود، بینیت با مکانیزم تشکیل مشابه با مارتنزیت، انتخاب مناسبی برای جایگزینی با مارتنزیت است. به منظور بررسی اثر بینیت در فرایند ترمومکانیکی این فولاد، نمونه‌های فولادی با حداکثر ساختار بینیتی و مارتنزیتی برای شروع عملیات ترمومکانیکی، تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. برای تعیین نوع و درصد فازهای قبل از نورد سرد از متالوگرافی رنگی استفاده شد. نمونه‌های عملیات حرارتی شده تحت عملیات نورد سرد با کاهش ضخامت 90% قرار گرفتند. سپس فرایند آنیل در دما و زمان‌های مختلف بر روی نمونه‌های نورد شده انجام شد. تغییرات ریز ساختاری در مراحل مختلف با میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی بررسی شد. خواص مکانیکی این فولادها با آزمون کشش تک محوره و سختی سنجی تعیین شد. بررسی های ریزساختاری نمونه های فرایند مارتنزیت و بینیت نشان داد کسر بالایی از ساختار پس از آنیل شامل دانه های هم محور فریتی با اندازه به ترتیب 100 و 300 نانومتر بود. آزمون کشش فولادهای فوق ریزدانه از فرایند مارتنزیت و بینیت نشان داد استحکام تسلیم این فولادها به ترتیب به حدود MPa1200 و MPa700 بهبود یافته که این مقادیر به ترتیب 6 و 3 برابر بیشتر از استحکام تسلیم نمونه های خام می باشد. درصد انعطاف پذیری نمونه فوق ریزدانه در فرایند بینیت با 2 برابر افزایش نسبت به درصد انعطاف پذیری نمونه های فرایند مارتنزیت به حدود 20% رسید. کلمات کلیدی فرایند ترمومکانیکی پیشرفته، فرایند مارتنزیت، فرایند بینیت، آنیل بازگشتی، ساختارنانودانه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی