Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفی زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Ghatei Kalashami
علی قاطعی کلاشمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluating the effect of niobium addition on microstructural evolutions and mechanical properties of an ultrafine/nano-grained dual phase steel by thermomechanical process
s The aim of this investigation is the evaluating the effect of niobium addition as a microalloying element on microstructural evolutions and mechanical properties of an ultrafine grained dual phase (UFG-DP) steel. For this purpose, four steels with the same chemical composition and different Nb contents (0.00, 0.06, 0.12 and 0.18 wt%) were produced by the vacuum induction melting (VIM) process. The UFG-DP steels were produced utilizing simple cold-rolling and subsequent intercritical annealing of a ferrite-martensite duplex starting structure. The duplex structure was cold-rolled up to 80% thickness reduction followed by intercritical annealing at 770 °C for 4, 6 and 8 mins. Results from microscopic images showed that increasing Nb content up to 0.12 wt% increased the volume fraction of martensite and decreased the average grain size of ferrite; however, a lower martensite content with no further grain refinement was detected in the steel containing 0.18 wt% Nb at the intercritical annealing time of 6 and 8 mins. Tensile test revealed intense effect of Nb precipitations on improvement of mechanical properties. The results illustrated an excellent strength–elongation balance in terms of energy absorption (160 Jcm -3 ) and toughness (229 MPa) in comparison with the commercially used high strength steels. The UFG-DP steel containing 0.12 wt% Nb showed high strength (about 123% higher than that of the ferritic-pearlitic as-received state, e.g. 540 MPa), without loss of ductility. The Hollomon, Crussard-Jaoul (C-J) and modified C-J analyses were used to demonstrate the strain hardening behavior of DP steels. The results showed that the Hollomon and C-J analyses proposed two-stage deformation for present DP steels, while the modified C-J analysis illustrated three-stage deformation. In all DP steels, the prominent mode of fracture is ductile. Also it is found that the average dimple size is decreased with increasing Nb content. The variations of strength, elongation, strain hardening behavior and fracture mechanism of the specimens with Nb contents and intercritical annealing time were correlated to the microstructural features. Keywords : Ultrafine grained dual phase steel, cold-rolling and subsequent intercritical annealing, microalloying element, niobium
هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تأثیر افزودن عنصر میکروآلیاژی نیوبیم بر تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی یک فولاد دوفازی فوق‌ریزدانه می‌باشد. بدین منظور، چهار فولاد با ترکیب شیمیایی مشابه و مقادیر مختلف نیوبیم (صفر، 06/0، 12/0 و 18/0 درصد وزنی) توسط روش ذوب القائی تحت خلاء ریخته‌گری شد. سپس فولادهای دوفازی با ساختار فریتی- مارتنزیتی ساخته شده و از طریق عملیات ترمومکانیکی نورد سرد- آنیل بین بحرانی بازگشتی، ساختار فوق‌ریزدانه/نانوساختار در آن‌ها ایجاد گردید. در این عملیات، ساختارهای دوفازی به میزان 80% کاهش در ضخامت نورد سرد شده و سپس در دمای °C 770 به مدت زمان‌های 4، 6 و 8 دقیقه آنیل بین بحرانی بازگشتی شدند. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپی نشان داد که با افزایش نیوبیم تا 12/0 درصد وزنی، متوسط اندازه دانه‌های فریت کاهش و کسر حجمی مارتنزیت افزایش یافت، با این‌حال در زمان‌های آنیل بین بحرانی 6 و 8 دقیقه، کسر حجمی مارتنزیت کم‌تر و اندازه دانه فریت بزرگ‌تر در نمونه حاوی 18/0 درصد وزنی نیوبیم مشاهده شد. نتایج حاصل از آزمون کشش، تأثیر رسوبات کاربید نیوبیم را در بهبود خواص مکانیکی تایید کرد. آزمون کشش، ترکیب بسیار خوبی از استحکام و انعطاف‌پذیری را در قالب میزان انرژی جذب شده (J.cm -3 160) و چقرمگی (MPa 229) در مقایسه با دیگر فولادهای دوفازی تجاری نشان داد. فولاد دوفازی فوق‌ریزدانه (با متوسط اندازه دانه فریت µm 37/0 ± 40/1) حاوی 12/0 درصد وزنی نیوبیم، استحکام کششی MPa 1203 ( حدود 120% بالاتر از نمونه فریتی-پرلیتی اولیه) بدون کاهش انعطاف‌پذیری را نشان داد. رفتار کرنش‌سختی فولادهای دوفازی توسط سه مدل مرسوم هولومن، کروسارد- جول (C-J) و C-J اصلاح‌شده بررسی و مشاهده شد که مدل‌های هولومن و C-J رفتار کرنش‌سختی فولادهای دوفازی را به صورت دو مرحله‌ای و مدل C-J اصلاح‌شده، رفتاری سه مرحله‌ای را نشان داده است. نوع شکست در فولادهای دوفازی شکست نرم بود به‌طوری‌که با افزایش درصد وزنی نیوبیم، قطر متوسط دیمپل‌ها کاهش یافت. تغییرات استحکام، انعطاف‌پذیری، رفتار کرنش‌سختی و رفتار شکست فولادهای دوفازی با تغییر درصد وزنی نیوبیم و زمان آنیل بین بحرانی، رابطه خوبی را با ویژگی‌های ریزساختاری نشان داد. کلمات کلیدی : فولاد دوفازی فوق‌ریزدانه، نورد سرد و آنیل بین بحرانی بازگشتی، عنصر میکروآلیاژی، نیوبیم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی