Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour,MohammadReza Toroghinejad
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد مشاور) محمدرضا طرقي نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
MALIHE HASANI SADI
مليحه حسني سعدي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Evaluating Effect of Niobium on Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine/Nanostructured AISI 301 Austenitic Stainless Steel through Martensite Treatment
Evaluating Effect of Niobium on Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine/Nanostructured AISI 301 Austenitic Stainless Steel through Martensite Treatment In recent years, a great attention has been paid on the development of high strength nanostructured steels. However, the lack of high ductility in the ultrafine/nano grained steels restricts their wide spread use in constructional applications. In this study, an ultrafine/nano grained 301 austenitic stainless steel containing 0.15wt% niobium was fabricated by the thermomechanical martensite treatment. This treatment includes strain-induced martensitic transformation by cold rolling followed by reversion annealing. Effect of niobium on the reversion behavior and mechanical properties of the ultrafine grained AISI 301 was investigated. For this purpose, ingots of the AISI 301 steel containing 0.15%wt niobium were prepared in vacuum induction furnace, homogenized at 1200?C for 10h, forged at 1000-1200?C, and finally solution treated at 1200?C for 6h. After every stage, specimens were quenched at water to prevent precipitation of second phases. The annealed specimens were then cold rolled at 0 and 25?C with different reduction in thickness up to 90%. The cold rolled sheets were then annealed at 700-900?C for 15-1800s. Start and finish temperatures of the reversion transformation was determined by a dilatometric test. The microstructures and mechanical properties were evaluated by means of optical and scanning electron microscopy with EDS analysis, X-ray diffraction, ferritscope, microhardness and tensile test. The results showed that the amount of delta ferrite was decreased from 6.8% in the cast ingots to 3.5%, 0.51% and 0.12% after homogenization, hot forging and solution annealing, respectively. The grain size after 6 hrs solution annealing at 1200?C was 200?m. The EDS analysis confirmed that the chromium carbides, decomposed after solution annealing, were precipitated at grain boundaries of the hot forged specimen. Increasing thickness reduction, decreasing rolling temperature and cross rolling resulted in an increase in the volume fraction of martensite, but a decrease in ? c . In addition, increasing annealing time and temperature led to an increase in the volume fraction of reversed austenite. A fully austenitic structure was observed in the specimen annealed at 850?C for 300s with the austenite grain size of 130 ± 19 nm. By increasing the annealing time to 1800s, the grain size was reached to 1900 ± 170 nm. The ultrafine grained steel annealed at 850?C for 300s possessed an exceptional elongation of 46%, high tensile strength of 1012 MPa, due to both nano-sized precipitates and strain-induced martensite that formed during tensile test. The cold rolled specimen at 0?C and annealed at .
چکيده حصول به فولاد فوق ريزدانه/ نانو ساختار از طريق ايجاد مارتنزيت ناشي از کرنش و در ادامه بازگشت آن در فولادهاي شبه‌پايدار آستنيتي اصطلاحاً فرايند مارتنزيت گفته مي شود. اما مسئله افت انعطاف‌پذيري در اندازه دانه‌هاي بسيار ريز سبب ايجاد محدوديت در کاربرد اين‌گونه مواد شده است. جهت بهبود همزمان استحکام و انعطاف‌پذيري در اندازه دانه‌هاي بسيار ريز مي‌توان از فرايند رسوب‌سختي توسط نانورسوبات عناصر ميکروآلياژي نظير نيوبيم استفاده کرد. در پژوهش حاضر ابتدا اثر متغيرهاي نورد سرد و آنيل بازگشتي بر ريزساختار فولاد زنگ‌نزن آستنيتي AISI 301 حاوي نيوبيم بررسي شد. سپس به ارزيابي تأثير عنصر نيوبيم بر بازگشت و خواص مکانيکي آن پرداخته شد. بدين منظور پس از ريخته‌گري فولاد در کوره القايي و قالب فلزي، نمونه‌ها در دماي ?C1200 به مدت 10 ساعت همگن شدند. سپس در محدوده دمايي 1000 تا ?C1200 تحت عمليات فورج داغ قرار گرفتند. جهت حذف فازهاي ثانويه، نمونه‌ها به مدت 6 ساعت در ?C1200 آنيل انحلالي شدند. به منظور توليد فولاد فوق ريزدانه/ نانو ساختار، از نورد سرد تا ميزان کاهش ضخامت 90% و آنيل بازگشتي استفاده شد. نورد سرد در دماهاي صفر و 25 درجه سانتي‌گراد و آنيل بازگشتي در محدوده دمايي 700 تا ?C900 به مدت 10 تا 1800 ثانيه انجام شد. ريزساختار و خواص مکانيکي آنها توسط ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)، پراش پرتو ايکس (XRD)، فريتوسکوپ و دستگاه ميکروسختي‌سنج و آزمون کشش مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که با انجام عمليات همگن‌سازي، فورج داغ و آنيل انحلالي درصد فاز فريت دلتا از 8/6 در حالت ريختگي به ترتيب به 5/3، 51/0 و 12/0 کاهش يافت و اندازه دانه پس از 6 ساعت آنيل انحلالي در ?C1200 به ?m 200 رسيد. بررسي دقيق توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي و آناليز EDS وجود ذرات کاربيد کروم را در مرز دانه‌هاي نمونه‌ي فورج داغ شده تأييد کرد که پس از عمليات آنيل انحلالي تجزيه شدند. با افزايش درصد کاهش ضخامت، کاهش دماي نورد و انجام نورد دوجهته کسر حجمي مارتنزيت افزايش و کرنش اشباع کاهش پيدا مي‌کند. همچنين با افزايش دما و زمان آنيل درصد بازگشت آستنيت از مارتنزيت افزايش مي‌يابد. بيشترين بازگشت در نمونه‌ي آنيل شده در دماي ?C850 به مدت 300 ثانيه به دست آمد. اندازه دانه در اين حالت nm 19 ± 130 بود که استحکام کششي، درصد ازدياد طول و سختي آن به ترتيب MPa 1012، 46%، 313 ويکرز به دست آمد. نورد در دماي صفر درجه سانتي‌گراد و سپس آنيل در ?C850 به مدت 300 ثانيه باعث حصول به اندازه دانه‌ي nm 8 ± 90 شد. انجام عمليات نورد سرد تا کاهش ضخامت 90%، افزايش استحکام کششي از MPa751 در حالت آنيل شده به MPa1983 و کاهش شديد انعطاف‌پذيري از 68% به 8/0% را به همراه داشت که با افزايش دما و زمان آنيل استحکام کششي کاهش و درصد ازدياد طول افزايش يافت. همچنين تأخير در فرايند بازگشت فولاد حاضر نسبت به فولاد 301 فاقد نيوبيم به حضور نيوبيم در محلول جامد و بهبود خواص مکانيکي به وجود ذرات کاربيد نيوبيم و ايجاد مارتنزيت ناشي از کرنش در حين آزمون کشش نسبت داده شد. کلمات کليدي : فولاد زنگ‌نزن آستنيتي، آنيل بازگشتي، استحکام کششي، انعطاف‌پذيري، فوق ريز دانه/ نانو ساختار، نيوبيم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی