Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Najafi-zadeh,Ahmad KermanPour
عباس نجفي زاده (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Hamzeh
مهدي حمزه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Evaluating the Production of the Nano/Ultrafine Grained Steel with the Bainitic Starting Microstructure by Thermomechanical Treatment
Properties of materials especially its mechanical properties are strongly affected by grain size. Hall-Petch equation represents this effect. That’s why; nowadays grain refinement is one of the important subjects in enhancing mechanical properties. This method is the only way that improves strength and toughness simultaneously. Steels are attractive alloys in this area because of their wide use in industry. Different researchers invented many process for grain refining of steel. Between this those, severe plastic deformation and thermomechanical treatments gained more attention. In theromechanical treatment control of rolling and microstructure are done in specific procedures to create ultrafine grain size. One of these processes is cold rolling and annealing of product phase. Cold working increases the stored energy and with subsequent annealing static recrystallization will take place that will lead to a significant grain refinement. Martensite is a phase used in this process (martensite process). But it is a brittle phase that induces cracks near the edge of the specimen during rolling. Bianite is similar to martensite in formation mechanism but is tougher than martensite. Therefore, in this study we have tried to represent a simple process for grain refining. For this purpose thermomechanical treatment was done on low alloy low carbon steel. Thermal treatments were austenizing at 925 o C for 45-60 minute and isothermal transformation in 3 different temperatures in molten salt bath for 30 minute. The best temperature for isothermal transformation was 410 o c that produced 90% bainite. Mechanical treatment was included 90% cold rolling of the bainite. Rolling induced a lamellar structure with thickness of 410 nm. Then Annealing was done in 500-700 o C with temperature interval of 50 o C. Results showed that recovery was the main softening process during annealing at 500 and 550 o C. With annealing of lamellar structure at 650 o C for 120 minute and 700 o C for 10 minute, static recrystallization take placed and grains with mean grain size of 550 and 560 nm were obtained respectively. Keywords Low alloy low carbon steel; Ultrafine; thermo-mechanical treatment; Bainite; Cold rolling; Annealing.
چکيده خواص فولادها به شدت تحت تاثير اندازه دانه مي ياشد. رابطه شناخته شده ي هال-پچ تاثير اندازه دانه را بر خواص مکانيکي (استحکام-سختي-دماي تبديل تردي به نرمي) بيان مي کند. به همين دليل امروزه ريزدانه کردن از مهمترين موضوعات در بهبود خواص مکانيکي مواد است چرا که در ميان مکانيزم‌‌هاي استحکام‌‌دهي، ريز کردن دانه‌‌ها تنها روشي است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف پذيري مي‌‌شود. از طرف ديگر ديگر خواص مکانيکي از قبيل استحکام، دماي تبدليل نرمي به تردي ، مقاومت به شکست نيز بهبود مي يابد. يکي از آن ها عمليات ترمومکانيکي نورد سرد و آنيل بازگشتي مي باشد. کار مکانيکي سبب تغيير شکل و افزايش انرژي ذخيره شده مي شود. با آنيل اين ساختار پر انرژي (جهت کاهش انرژي)، تبلور مجدد صورت مي گيرد و ساختار ريزدانه توليد مي شود. دلايل ايجاد ساختار را مي توان به افزايش نرخ جوانه زني به دليل زياد شدن مکان هاي جوانهزني نسبت داد. از جمله خصوصيات فولادهاي کربني ساده، تبديل فاز مارتنزيت نورد سرد شده به فريت فوق ريز در حين عمليات آنيلينگ است. اما عيب عمده مارتنزيت ترد بودن آن به دليل بالا بودن تنش هاي داخلي است که سبب ترک خوردن عمدتا لبه هاي نمونه در حين نورد سرد مي شود. از طرفي بينيت نيز در مکانيزم هايي مشابه با مارتنزيت تشکيل مي شود. در حين استحاله بينيتي هر دانه آستننيت اوليه به مشابه مارتنزيت به چندين بسته تبديل مي شود. با توجه به اين موضوع در اين تحقيق کوشش شده است تا روشي نوين و آسان جهت ريزدانه شدن فريت ارائه شود. به همين منظور يک آلياژ کم کربن وکم آلياژ تحت عمليات مکانيکي-حرارتي قرار داده شد و اثرات آن بر اندازه دانه فريت تحت بررسي قرار گرفت. عمليات حرارتي شامل آستنيته کردن در دماي 925 درجه سانتيگراد به مدت 60 دقيقه و سريع سرد کردن در حمام نمک مذاب با 3 دماي مختلف بود. در اين مرحله جهت بررسي ريز ساختار و شناسايي فازهاي موجود در ريزساختار از اچ رنگي و الگوي پراش پرتو ايکس (XRD) استفاده شد. نتايج حاصل نشان داد که بهترين دما براي استحاله همدما، 410 درجه سانتيگراد است که سبب توليد ساختاري با 90 درصد بينيت گرديده است. عمليات مکانيکي شامل نورد سرد بينيت در دماي اتاق به ميزان 90 درصد کاهش ضخامت بود. چنين کاهش ضخامتي سبب ايجاد ساختار لايه اي کشيده شده در جهت نورد با ضخامت 400 نانومتر گرديد اين ساختار دانسيته بالايي از نابجايي را شامل اشت. دليل اين امر به دانسيته بالاتر مرزدانه در ساختار بينيتي نسبت داده شد. آنيل بازگشتي در دماهاي 700-500 درجه سانتيگراد به فاصله هاي دمايي 50 درجه سانتيگراد در بازه زماني 120 ثانيه تا 120 دقيقه صورت گرفت. نتايج حاکي از آن بود که با آنيل در دماي 500 و 550 درجه سانتيگراد مکانيزم اصلي در تغييرات ساختار، بازيابي است. در حالي که با آنيل در دماي 650 و 700 درجه سانتيگراد تبلور مجدد مکانيزم اصلي در نرم شدن ساختار نورد سرد شده است. بدين ترتيب پس از آنيل در 650 درجه سانتيگراد به مدت 120 دقيقه اندازه دانه 550 نانومتر و پس از آنيل در 700 درجه سانتيگراد به مدت 10 دقيقه اندازه دانه 560 نانومتر به دست آمد. کلمات کليدي : فولاد کم کربن کم آلياژ، نانوساختار، فرايند مکانيکي-حرارتي، بينيت، نورد سرد، آنيل.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی