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

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Evaluation of microstructure and mechanical properties of nano/ultrafine grained low carbon steel produced by martensite process with warm deformation
Grain refinement of the metallic alloy is one of the important strengthening mechanisms as is the only way to improve both strength and ductility. Cold plastic deformation and subsequent annealing of low carbon steels with martensitic structure, known as the martensite process, is one of the advanced thermomechanical methods to achieve ultrafine grained steels. Nevertheless, the need to apply large thickness reduction during cold rolling, relatively long annealing time and low uniform elongation have made some difficulties i the production of such steels. Since the warm deformation processes such as warm rolling, forging, and extrusion have extensively used in industry, attempts have been made in this study to apply the warm deformation in the martensite process to improve the mechanical properties. For this purpose two plain carbon and Nb steel (0.04%wt) samples were cast. The samples were austenitized at 1000 and 1200 followed by quench at -15 was performed. Microstructural characterization was conducted by color etching and X-ray diffraction (XRD) techniques. Cold rolling up to 50% reduction in thickness was done at room temperature followed by warm rolling up to 50% reduction in thickness at temperature range of 450 to 700 with temperature increment of 50 was carried out on both steel. The results showed a ferritic structure with the mean grain size of 120 nm and 198 nm for the plain carbon steel and the mean grain size of 236 nm and 3.8 µm for the Nb-containing steel at the temperature of 600 and 650 . The lower grain size in the microalloyed steel was attributed to the influence of Nb carbide on grain growth. The hardness results of samples which were warm rolled at different temperatures confirmed the dynamic precipitations of Nb. The promising tensile properties of 846 MPa yield strength and 10% uniform elongation in Nb microalloyed steel and 521 MPa yield strength and 16% uniform elongation in plain carbon steel were achieved. Keywords: Advance thermo-mechanical processing, Ultrafine grained structure, Warm rolling, Martensite treatment, Plain carbon steel, Niobium.
چکيده امروزه ريزدانه کردن آلياژهاي فلزي از مهمترين موضوعات در بهبود خواص مکانيکي آن ها است چرا که در ميان مکانيزم‌‌هاي استحکام‌‌دهي، ريز کردن دانه‌‌ها تنها روشي است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف پذيري مي‌‌شود. تغيير شکل پلاستيکي سرد و آنيل متعاقب ساختار مارتنزيتي در فولادهاي کم کربن که تحت عنوان فرايند مارتنزيت شناخته مي شود يکي از روش هاي ترمومکانيکي پيشرفته جهت دستيابي به ساختار هاي فوق ظريف و نانومتري است. با اين حال کاهش ضخامت سرد نسبتاً زياد در طي فرايند نورد سرد، زمان هاي نسبتاً طولاني آنيل و ازدياد طول يکنواخت پايين باعث ايجاد محدوديت در توليد اين گونه فولادها شده است. از آنجايي که بخش وسيعي از فولاد هاي صنعت از طريق فرايند هاي تغييرشکل گرم از قبيل نورد گرم، آهنگري و اکستروژن توليد مي شوند لذا در تحقيق حاضر سعي شده با اعمال تغيير شکل گرم در فرايند مارتنزيت روشي نوين جهت ريزشدن دانه هاي فريت و در نتيجه بهبود خواص مکانيکي ارائه شود. بدين منظور دو فولاد ساده کربني و فولاد حاوي نيوبيوم (04/0 درصد وزني) ريخته گري شد. عمليات حرارتي شامل آستنيته کردن در دماهاي 1000 و 1200 درجه سانتي گراد و کوئنچ در محيطي با دماي 15- درجه سانتي گراد انجام گرديد. جهت بررسي ريزساختار از اچ رنگي و پراش پرتو ايکس(XRD) استفاده شد. عمليات نورد سرد در دماي اتاق به ميزان 50% کاهش در ضخامت بر روي هر دو فولاد انجام گرفت. سپس فرايند نورد گرم به ميزان 50% کاهش در ضخامت در دماهاي 450 الي 700 درجه سانتي گراد با فاصله دمايي 50 درجه سانتي گراد پس از نورد سرد بر روي هر دو فولاد انجام شد. نتايج ريزساختاري حاکي از آن بود که با نورد گرم در دماي 600 و 650 درجه سانتي گراد مي توان به ترتيب به اندازه دانه فريت با ميانگين m102 و m198در فولاد حاوي نيوبيوم و ساختار فريتي با اندازه دانه m236 و m 8/3 در فولاد ساده کربني دست يافت. علت کاهش اندازه دانه در فولاد ميکروآلياژ شده در اين دماها به تأثير کاربيد نيوبيوم در جلوگيري از رشد دانه ها نسبت داده شد. نتايج حاصل از سختي سنجي نمونه ها در دماهاي مختلف نوردگرم، رسوب گذاري ديناميکي نيوبيوم را در فولاد حاوي نيوبيوم تأييد نمود. بر اساس نتايج حاصل از آزمون کشش، بهترين خواص کششي در فولاد حاوي نيوبيوم شامل استحکام تسليم MPa 846 و ازدياد طول يکنواخت 2/10% و در فولاد ساده کربني شامل استحکام تسليم MPa 521 و ازدياد طول يکنواخت 3/16% بدست آمد. کلمات کليدي : عمليات ترمومکانيکي ، ساختار نانومتري، نورد گرم، فرايند مارتنزيت، فولاد ساده کربني، نيوبيوم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی