Skip to main content
SUPERVISOR
Aboozar Taherizadeh,MohammadReza Toroghinejad
ابوذر طاهری زاده (استاد راهنما) محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Bagheri
علیرضا باقری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Effect of cold roll bonding and annealing processes on the mechanical properties and formability of brass-IF steel layered composite
In this research, three-layer composite of brass-IF-brass was fabricated by cold roll bonding process (CRB) and the effect of CRB process parameters on bond strength, mechanical properties and formability of composite were investigated. Firstly, the influence of process parameters such as thickness reduction and pre-rolling annealing, Surface roughness and heat treatment after rolling on bond strength between layers and mechanical properties of composite was evaluated. Bonding quality was assessed by peeling test. Then fracture surface of samples obtained from peeling test rated by optical and scanning electron microscopes. Mechanical properties of composite were reckoned by hardness, micro-hardness, tensile, three point bending and punching shear tests. To estimate fracture mechanism and microstructure of samples, optical and scanning electron microscope were applied. Formability of composite were investigated at 5 optimal annealing temperatures, anisotropic and Erichsen tests were performed to assess formability of composite . The results showed that growing thickness reduction and surface roughness gave rise to an increase in bond strength. Regarding to maps of fracture surfaces obtained from elemental analysis, it was figured out that increasing the brass surface roughness compared to IF steel had more influence on the bond strength of the composite due to its vital role on bonding formation in cold rolling processing. Pre and post rolling annealing caused to raise bond strength. Due to atomic diffusion phenomenon and formation of no intermetallic particles, post rolling annealing treatment had more influence on bond strength of composite. Furthermore, increasing plastic deformation led to enhance strength and hardness of composite. Due to high energy stored in composite at thickness reduction of 80 %, dynamic recovery and dynamic recrystallization phenomena took place in layers of IF steel and brass, respectively, which led to slightly reduce hardness and strength in whole composite. An increase in surface roughness gave rise to thrive shear strength of composite. Upon scratch brushing with fixed brush, the surface of IF steel work hardened much more than brass which assigned to abrasive wear mechanism. Subsequently, an increase in surface roughness of IF steel caused to grow shear strength. Unlike case without annealing treatment, pre-annealing resulted in decreasing hardness and strength of composite. Temperature and time rise of annealing gave rise to lessen hardness, strength and increase ductility. Recrystallization phenomenon in composite completely occurred at 700°? for 10 min. Formability of composite was valuated at 500°? through 700 °? for 10 min. the results illustrated that temperature rise of annealing led to raise dome height created by Erichsen test. Additionally, a rise in annealing temperature, the normal anisotropy raised and planar anisotropy declined which caused to enlarge deep draw ability in composite. Keywords: Layered composite, Cold Roll bonding (CRB), Bond strength, mechanical properties, Formability .
در این پژوهش، کامپوزیت سه لایه برنج- فولاد IF- برنج به روش فرایند نورد سرد پیوندی ساخته شد و تاثیر پارمتر های فرایند نورد سرد پیوندی بر استحکام پیوند، خواص مکانیکی و شکل پذیری کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا تاثیر پارمتر های کاهش ضخامت، آنیل قبل از نورد، زبری سطوح و عملیات حرارتی بعد از نورد بر استحکام پیوند بین لایه های و خواص مکانیکی کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. کیفیت پیوند به وسیله آزمون لایه کنی موزد ارزیابی قرار گرفت. سپس سطح شکست نمونه ها بعد از آزمون لایه کنی به وسیله میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی بررسی گردید. خواص مکانیکی کامپوزیت تولید شده به وسیله آزمون های سختی سنجی، ریزسختی سنجی، کشش تک محوره، خمش سه نقطه ای و پانچ برشی ارزیابی شد. جهت بررسی مکانیزم شکست نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی ریز ساختار از میکروسکوپ نوری استفاده شد. با به دست آوردن 5 دمای آنیل بهینه، خواص شکل پذیری کامپوزیت در این حالت ها مورد بررسی قرار گرفت. آزمون های ناهمسانگردی و اریکسن برای ازیابی خواص شکل پذیری کامپوزیت مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد با افزایش میزان کاهش ضخامت و زبری سطوح استحکام پیوند افزایش می یابد. بررسی نقشه های آنایز عنصری سطوح شکست نشان می دهد که نقش برنج در ایجاد پیوند بیشتر از فولاد IF است. به همین دلیل افزایش زبری سطح برنج، تاثیر بیشتری بر استحکام پیوند کامپوزیت می گذارد. آنیل قبل و بعد از نورد باعث افزایش استحکام پیوند می شوند. آنیل بعد از نورد به دلیل پدیده نفوذ اتمی و عدم تشکلیل ذرات بین فلزی، تاثیر بیشتری بر استحکام پیوندکامپوزیت می گذارد. افزایش میزات تغییر شکل پلاستیک باعث بیشتر شدن استحکام و سختی کامپوزیت می شود. در کاهش ضخامت 80 درصد به دلیل انرژی ذخیر شده بالا در کامپوزیت، پدیده بازیابی دینامیکی در لایه فولاد IF و تبلور مجدد دینامیکی در لایه برنج رخ می دهد. این امر باعث کاهش اندک سختی و استحکام در کل کامپوزیت می شود. افزایش زبری سطح موجب افزایش استحکام برشی کامپوزیت می گردد. در حین برسکاری با برس ثابت، سطح فولاد IF به دلیل مکانیزم سایش خراشان، نسبت به برنج بیشتر کار سخت می شود. در نتیجه استحکام برشی با افزایش زبری سطح فولاد IF، بیشتر افزایش می یابد. آنیل قبل از نورد باعث کاهش سختی و استحکام کامپوزیت نسبت به حالت بدون آنیل می شود. عملیت حرارتی بعد از نورد باعث رخ دادن پدیده تبلور مجدد در کامپوزیت و کاهش کارسختی می شود. افزایش دما و زمان آنیل موجب کاهش سختی، استحکام و افزایش شکل پذیری می شود. در دمای 700 و زمان 10 دقیقه، پدیده تبلور مجدد در کامپوزیت کامل می شود. شکل پذیری کامپوزیت در دماهای 500 تا 700 و زمان 10 دقیقه بررسی شد. نتایج نشان داد افزایش دمای آنیل باعث افزایش ارتفاع گنبد ایجاد شده در آزمون اریکسن می شود. همچنین ناهمسانگردی قائم و صفحه ای با افزایش دمای آنیل، به ترتیب افزایش و کاهش می یابند که باعث افزایش قابلیت کشش عمیق پذیری در کامپوزیت می شود. کلمات کلیدی: کامپوزیت لایه ای، نورد سرد پیوندی، استحکام پیوند، خواص مکانیکی، خواص شکل پذیری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی