Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Moallemi
محمد معلمي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Investigation of Process Parameters of the Martensite Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of the Ultrafine/Nano Grained 201 Austenitic Stainless Steel Mohammad Moallemi m.moallemi@ma.iut.ac.ir Date of Submission: 2011/03/5 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc. Language: Farsi Supervisor: Abbas Najafizadeh, a-najafi@cc.iut Ahmad Kermanpur, ahmad_k@cc.iut.ac.ir . Production of ultrafine/nanostructured steels with simultaneous high strength and good toughness has been the center of attention in recent years. Martensite process is one of the advanced thermo-mechanical processes for production of ultrafine grained austenitic stainless steel. This process is carried out by cold rolling of steel and formation of strain-induced martensite, followed by reversion of microstructure to the ultrafine grained austenite. The aim of the present project was to evaluate the process parameters of the martensite treatment for production of the ultrafine/nano grained 201 stainless steel. The 201 austenitic steel slabs were produced by casting in permanent mold followed by homogenization at 1200 °C for 15 h. The slabs were then hot forged in the temperature range of 1150-1200 °C. In order to reduce secondary phases, the forged specimens were annealed at 1150 °C for different time periods. Both one-step and two-step martensite processes were applied on the specimens. The annealed samples were cold rolled at -10, 0 and 25 °C followed by reversion at 750-900 °C for 15-1800 s. Microstructures were characterized by light and scanning electron microscopes. Phase characterizations were conducted by feritscope and XRD methods. A mathematical model was used to predict the behavior of austenite to martensite transformation behavior during the rolling process. Mechanical properties of the final products were examined by hardness and tensile tests. The results revealed that homogenization at 1200 °C caused an enormous grain growth with considerable reduction in the amount of delta ferrite.
چکيده توليد فولادهاي فوق ريزدانه/نانوساختار به منظور دستيابي همزمان به استحکام و چقرمگي بالا در دهه اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. فرايند مارتنزيت يکي از فرايندهاي ترمومکانيکي پيشرفته ‌‌جهت توليد فولادهاي فوق ريزدانه زنگ نزن آستنيتي است. اين فرايند شامل نورد سرد جهت تشکيل مارتنزيت ايجاد شده به‌وسيله کرنش و بازگشت آن به آستنيت فوق‌ ريزدانه است. هدف از اين پژوهش ارزيابي متغيرهاي فرايند مارتنزيت جهت توليد فولاد فوق ريزدانه زنگ‌نزن آستنيتي 201 بود. بدين منظورشمش‌هاي فولاد مزبور پس از ريخته‌گري در قالب فلزي به مدت 15 ساعت در دماي °C1200 همگن شدند. سپس در محدود دمايي °C1200-1150 عمليات فورج داغ صورت گرفت. نمونه‌هاي فورج شده جهت حذف فازهاي ثانويه در دماي ‌‌°C1150 در زمان‌هاي مختلف آنيل شدند. جهت ايجاد ساختار فوق ريزدانه از دو فرايند يک مرحله اي و دو مرحله‌اي نورد سرد و آنيل استفاده شد. بدين منظور نمونه‌هاي آنيل شده در دماهاي 10-، صفر و 25 درجه سانتيگرادتحت عمليات نورد سرد قرار گرفتند و عمليات بازگشت در زمان‌هاي 1800-15 ثانيه در محدوده دمايي °C900-750 صورت گرفت. ارزيابي تغييرات ريزساختاري توسط ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و تغييرات فازي توسط فريتوسکوپ و پراش پرتو ايکس (XRD) در خلال مراحل فوق صورت گرفت و همچنين از يک مدل رياضي براي بررسي سينتيکي تبديل آستنيت به مارتنزيت حين نورد سرد استفاده شد. خواص مکانيکي محصول توليد شده توسط آزمون سختي و کشش تعيين شد. نتايج نشان داد که عمليات همگن سازي در دماي ‌‌°C1200 سبب افزايش بسيار زياد اندازه دانه‌‌ها و کاهش چشمگير ميزان فريت دلتاي ناشي از انجماد شد. عمليات فورج داغ علي‌رغم کاهش شديد اندازه دانه‌ها سبب افزايش کسر حجمي فريت دلتا گرديد که اين افزايش به گرماي آدياباتيک ايجاد شده در حين انجام فورج و ايجاد مناطق ذوب موضعي در فولاد نسبت داده شد. نتايج حاصله در نمونه‌هاي نوردي نشان داد که با کاهش دماي نورد سرد و همچنين افزايش اندازه دانه‌هاي اوليه آستنيت، کرنش اشباع تشکيل مارتنزيت کاهش مي‌يابد. مدل بکار رفته براي تعيين ميزان مارتنزيت ايجاد شده توسط کرنش تطابق خوبي را با داده‌هاي تجربي نشان داد. نتايج بدست آمده از عمليات بازگشت حاکي از کاهش کسر مارتنزيت در مراحل ابتدايي و سپس افزايش آن با گذشت زمان بود که افزايش مارتنزيت به دليل تشکيل کاربيدها و بالا رفتن موضعي دماي M s و نهايتاً ايجاد مارتنزيت حرارتي حين مرحله کوئنچ بود. در فرايند نورد يک مرحله‌اي ‌‌بيشترين کسر بازگشت ‌‌مارتنزيت به همراه کوچکترين اندازه دانه در دماي °C850 بدست آمد. کوچکترين اندازه دانه در اين حالت در حدود 90 نانومتر بود که علاوه بر داشتن استحکام کششي نهائي MPa 1520 داراي در صد ازدياد طول حدود 27% بود. در فرايند نورد دو مرحله‌اي اندازه ‌دانه‌هاي بدست آمده پس از انجام بازگشت ثانويه به مدت 60 ثانيه در دماي °C850 در حدود 260 نانومتر بود. در اين شرايط استحکام کششي نهائي بدست آمده MPa 1285 بوده و ازدياد طول درحدود 32% بدست آمد. کلمات کليدي : فرايند ترمومکانيکي پيشرفته، فولاد زنگ‌نزن آستنيتي، نورد سرد، آنيل بازگشت، مارتنزيت .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی