Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ahad Rezaee
احد رضائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Fabrication and Evaluation of Ultrafine/Nano Grained 201L Stainless Steel by Advanced Thermo-Mechanical Process Ahad Rezaee a.rezaee@ma.iut.ac.ir Date of Submission: February 28, 2011 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc. Language: Farsi Supervisors: A. Najafizadeh, Prof. and A. Kermanpur, Assoc. Prof. In recent years, there is a growing interest in developing the third generation of advanced high‌ strength steels, including stainless steels, for light weight constructions. Austenitic stainless steels are promising engineering materi als demonstrating suitable corrosion resistance and formability, but they posses relatively low yield strength, which limits their applications. Among the different strengthening mechanisms, grain refinement is the only method to improve both strength and toughness. Metastable austenitic stainless steels can be transformed to martensite by deformation below the Md 30 temperature. In this study, effects of process parameters including strain, strain rate, strain path, rolling temperature, initial grain size and chemical composition on the volume fraction of strain induced martensite in AISI 201L stainless steel are investigated. The as-cast specimens were first homogenized and then hot forged in order to prepare a suitable microstructure for the subsequent treatment involving conventional cold rolling and annealing to produce nano/ultrafine grained AISI 201L stainless steel. Cold rolling was carried out at -40 ?C, -10 ?C, and 25 ?C with a strain rates of 0.1-1.2 s -1 and reductions of 0-95%. The identification of different phases was carried out using X-ray diffraction (XRD) and Feritscope. The specimen microstructures were observed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The grain size was measured using image analyzer software. The results showed that saturation strain (? s ) of martensite formation during the cold rolling at room temperature with a strain rate of 0.5 s -1 in 201L stainless steel was about 0.5. Increasing the strain, strain rate, initial austenite grain size, decreasing the rolling temperature, and the use of cross rolling resulted in an increased volume fraction of the strain induced martensite during cold rolling and a reduced martensite saturating strain.
چکيده امروزه عليرغم ظهور مواد جديد با ويژگي‌‌هاي منحصر به فرد، هنوز هم مي‌‌توان ادعا نمود که پايه‌‌هاي هر جامعه بر صنعت فولاد آن بنا نهاده شده است. فولاد‌‌هاي زنگ‌‌نزن آستنيتي به دليل مقاومت به خوردگي عالي و انعطاف‌‌پذيري مناسب، از جمله مواد مهندسي هستند که مورد توجه بسيار قرار گرفته‌‌اند؛ اما خواص مکانيکي پايين اين دسته از فولادها، استفاده از آنها را در صنعت محدود کرده است. در ميان مکانيزم‌‌هاي استحکام‌‌دهي، ريز کردن دانه‌‌ها تنها روشي است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف‌پذيري مي‌‌شود. از جمله خصوصيات فولادهاي زنگ‌‌نزن آستنيتي نيمه‌پايدار، تبديل فاز آستنيت به مارتنزيت در حين عمليات تغيير شکل در زير دماي Md 30 است. در اين پژوهش تاثير کرنش، نرخ کرنش، مسير کرنش، دماي نورد سرد، اندازه اوليه دانه‌‌هاي آستنيت و ترکيب شيميايي فولاد بر روي تشکيل مارتنزيت و کرنش اشباع در فولاد زنگ‌‌نزن آستنيتي L201 مورد بررسي قرار گرفت. پس از ريخته‌‌گري، همگن‌‌سازي و فورج داغ، از فرايند ترمومکانيکي پيشرفته شامل نورد سرد و آنيل به منظور توليد ورق فولاد زنگ‌‌نزن آستنيتي L201 فوق ريزدانه/نانوساختار استفاده گرديد. نورد نمونه‌ها در دماهاي 40-، 10- و 25 درجه سانتيگراد و نرخ کرنش‌هاي s -1 2/1– 1/0 به ميزان 95-0 درصد انجام شد. براي اندازه‌‌گيري ميزان فاز مغناطيسي و شناسايي فازهاي موجود در ريزساختار به ترتيب از دستگاه فريتوسکوپ و الگوي پراش پرتو ايکس (XRD) استفاده شد. به منظور بررسي ريزساختار و محاسبه اندازه دانه‌‌هاي آستنيت از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و نرم‌ افزارهاي آناليز تصويري استفاده گرديد. نتايج آزمايشات نشان داد مقدار کرنش اشباع براي نمونه 95 درصد نورد در دماي محيط و نرخ کرنش s -1 5/0، برابر 5/0 مي‌باشد. افزايش ميزان کرنش و اندازه اوليه دانه‌‌هاي آستنيت وکاهش دماي نورد سرد، باعث افزايش کسر حجمي مارتنزيت و کاهش کرنش اشباع گرديد. از طرفي تغيير مسير کرنش در دو جهت عمود بر هم و افزايش نرخ کرنش در صورتيکه از تشکيل گرماي آدياباتيک جلوگيري شود، منجر به کاهش کرنش اشباع خواهد شد. بررسي‌‌ها نشان داد که کاهش دماي نورد سرد و تغيير مسير کرنش نسبت به ساير متغيرها تاثير بيشتري بر روي افزايش کسر حجمي مارتنزيت دارند، بطوريکه مقدار کرنش اشباع را از 5/0 به 28/0 کاهش مي‌ده ند. نمونه‌‌هاي نورد سرد شده جهت بررسي تاثير متغيرهاي آنيل بر روي بازگشت مارتنزيت ناشي از کرنش، در محدوده دمايي 750‌‌ ‌‌تا 900 درجه سانتيگراد براي زمان‌‌هاي 15 ثانيه تا 30 دقيقه آنيل شدند. آنيل نمونه 95 درصد نورد سرد شده در دماي °C 850 به مدت 30 ثانيه منجر به توليد فولاد زنگ‌‌نزن L201 نانوساختار با ميانگين اندازه دانه 5 ± 65 نانومتر گرديد. سختي، استحکام تسليم و درصد ازدياد طول نمونه با اين اندازه دانه نيز به ترتيب 386 ويکرز،MPa 1485 و 29 درصد به دست آمد. کلمات کليدي: فولاد زنگ‌‌نزن آستنيتي، نانوساختار، فرايند ترمومکانيکي پيشرفته، نورد سرد، آنيل.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی