Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Abbas Najafi-zadeh
احمد کرمانپور (استاد راهنما) عباس نجفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Mohammadihovieh
مهدی محمدی هویه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Evaluation of microstructure and mechanical properties of nano/ultrafine grained low carbon steel produced by martensite process with warm deformation
Grain refinement of the metallic alloy is one of the important strengthening mechanisms as is the only way to improve both strength and ductility. Cold plastic deformation and subsequent annealing of low carbon steels with martensitic structure, known as the martensite process, is one of the advanced thermomechanical methods to achieve ultrafine grained steels. Nevertheless, the need to apply large thickness reduction during cold rolling, relatively long annealing time and low uniform elongation have made some difficulties i the production of such steels. Since the warm deformation processes such as warm rolling, forging, and extrusion have extensively used in industry, attempts have been made in this study to apply the warm deformation in the martensite process to improve the mechanical properties. For this purpose two plain carbon and Nb steel (0.04%wt) samples were cast. The samples were austenitized at 1000 and 1200 followed by quench at -15 was performed. Microstructural characterization was conducted by color etching and X-ray diffraction (XRD) techniques. Cold rolling up to 50% reduction in thickness was done at room temperature followed by warm rolling up to 50% reduction in thickness at temperature range of 450 to 700 with temperature increment of 50 was carried out on both steel. The results showed a ferritic structure with the mean grain size of 120 nm and 198 nm for the plain carbon steel and the mean grain size of 236 nm and 3.8 µm for the Nb-containing steel at the temperature of 600 and 650 . The lower grain size in the microalloyed steel was attributed to the influence of Nb carbide on grain growth. The hardness results of samples which were warm rolled at different temperatures confirmed the dynamic precipitations of Nb. The promising tensile properties of 846 MPa yield strength and 10% uniform elongation in Nb microalloyed steel and 521 MPa yield strength and 16% uniform elongation in plain carbon steel were achieved. Keywords: Advance thermo-mechanical processing, Ultrafine grained structure, Warm rolling, Martensite treatment, Plain carbon steel, Niobium.
امروزه ریزدانه کردن آلیاژهای فلزی از مهمترین موضوعات در بهبود خواص مکانیکی آن ها است چرا که در میان مکانیزم‌‌های استحکام‌‌دهی، ریز کردن دانه‌‌ها تنها روشی است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف پذیری می‌‌شود. تغییر شکل پلاستیکی سرد و آنیل متعاقب ساختار مارتنزیتی در فولادهای کم کربن که تحت عنوان فرایند مارتنزیت شناخته می شود یکی از روش های ترمومکانیکی پیشرفته جهت دستیابی به ساختار های فوق ظریف و نانومتری است. با این حال کاهش ضخامت سرد نسبتاً زیاد در طی فرایند نورد سرد، زمان های نسبتاً طولانی آنیل و ازدیاد طول یکنواخت پایین باعث ایجاد محدودیت در تولید این گونه فولادها شده است. از آنجایی که بخش وسیعی از فولاد های صنعت از طریق فرایند های تغییرشکل گرم از قبیل نورد گرم، آهنگری و اکستروژن تولید می شوند لذا در تحقیق حاضر سعی شده با اعمال تغییر شکل گرم در فرایند مارتنزیت روشی نوین جهت ریزشدن دانه های فریت و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی ارائه شود. بدین منظور دو فولاد ساده کربنی و فولاد حاوی نیوبیوم (04/0 درصد وزنی) ریخته گری شد. عملیات حرارتی شامل آستنیته کردن در دماهای 1000 و 1200 درجه سانتی گراد و کوئنچ در محیطی با دمای 15- درجه سانتی گراد انجام گردید. جهت بررسی ریزساختار از اچ رنگی و پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. عملیات نورد سرد در دمای اتاق به میزان 50% کاهش در ضخامت بر روی هر دو فولاد انجام گرفت. سپس فرایند نورد گرم به میزان 50% کاهش در ضخامت در دماهای 450 الی 700 درجه سانتی گراد با فاصله دمایی 50 درجه سانتی گراد پس از نورد سرد بر روی هر دو فولاد انجام شد. نتایج ریزساختاری حاکی از آن بود که با نورد گرم در دمای 600 و 650 درجه سانتی گراد می توان به ترتیب به اندازه دانه فریت با میانگین m102 و m198در فولاد حاوی نیوبیوم و ساختار فریتی با اندازه دانه m236 و m 8/3 در فولاد ساده کربنی دست یافت. علت کاهش اندازه دانه در فولاد میکروآلیاژ شده در این دماها به تأثیر کاربید نیوبیوم در جلوگیری از رشد دانه ها نسبت داده شد. نتایج حاصل از سختی سنجی نمونه ها در دماهای مختلف نوردگرم، رسوب گذاری دینامیکی نیوبیوم را در فولاد حاوی نیوبیوم تأیید نمود. بر اساس نتایج حاصل از آزمون کشش، بهترین خواص کششی در فولاد حاوی نیوبیوم شامل استحکام تسلیم MPa 846 و ازدیاد طول یکنواخت 2/10% و در فولاد ساده کربنی شامل استحکام تسلیم MPa 521 و ازدیاد طول یکنواخت 3/16% بدست آمد. کلمات کلیدی : عملیات ترمومکانیکی ، ساختار نانومتری، نورد گرم، فرایند مارتنزیت، فولاد ساده کربنی، نیوبیوم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی