Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Ahmad Rezaian
احمد کرمانپور (استاد راهنما) احمد رضائيان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Nnaghib
سعيد نقيب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluation of N alloying on the formation of nano / ultra fine grained Fe-4Cr-16Mn-0.1C metastable austenitic steel using martensite reversion thermomechanical treatment
In the present study, effect of N alloying on microstructural evolution and mechanical properties of metastable austenitic steel with a composition of Fe-4Cr-16Mn-0.1C (in wt%), during martensite reversion thermomechanical treatment was investigated. The main goal of this work was enhancing the mechanical properties of this steel using a proper combination of N alloying and grain refinement by martensite reversion thermomechanical treatment. To investigate the effect of N, four different alloys containing zero, 0.11, 0.21 and 0.25 wt% N were produced. In the martensite reversion thermomechanical treatment stage, all spcimens were cold- rolled up to 40 % thickness reduction; then reversion annealed at 750, 900 and 1000 ?C for 1, 5, 10, 50, 100 and 1000 seconds. Characterizaition of specimens was done by means of XRD, Vickers hardness, and uniaxial tensil tests. Optical and scanning electron microscopes were used to study the microstructural evolutions. Results showed that the volume fraction of phases (austenite, ??-martensite and ?-martensite) changes with increasing of N. It was observed that increasing N increased the volume fraction of austenite but decreased that of ??-martensite. Microstructural investigations after reversion annealing revealed that, in spit of decreasing the volume fraction of strain-induced martensite with N increasing, the final average grain size decreased. In addition, a bimodal grain size distribution was formed in the highly N-bearing alloyes. Tensile test results showed that yield strength enhanced with increasing N in the expense of ductility. It was found that N impact on mechanical properties can be explained in two different ways; first, increasing yield strength due to solid solution strengthening, and second, postponing the onset of strain induced martensite formation to higher strains. In this work the highest yield strength and ultimait tensile strength were 825 and 1230 MPa, respectively, that belongs to the 0.25 wt% N alloy. Key words : austenitic steel, martensite reversion thermomechanical treatment, Fe-Cr-Mn-C-N steel, grain refinement.
چکيده در تحقيق پيش رو تاثير آلياژ سازي با نيتروژن بر ريز ساختار و خواص مکانيکي فولاد Fe-4Cr-16Mn-0.1C پس از عمليات ترمومکانيکي بازگشت مارتنزيت مورد بررسي قرار گرفت. هدف اصلي در اين تحقيق ارتقا خواص مکانيکي فولاد با استفاده همزمان از آلياژ سازي به وسيله نيتروژن و ريزدانه کردن از طريق عمليات ترمومکانيکي بازگشت مارتنزيت با حداقل مقدار کار سرد ممکن بوده است. به منظور بررسي تاثير نيتروژن چهار آلياژ با مقادير صفر، 11/0، 21/0 و 25/0 درصد وزني نيتروژن توليد شد. در فرايند ترمومکانيکي بازگشت مارتنزيت تمام نمونه ها به مقدار ثابت 40 درصد کاهش در ضخامت نورد سرد شدند و سپس در دما هاي 750، 900 و 1000 درجه سانتي گراد به مدت زمان هاي 1، 5، 10، 50، 100 و 1000 ثانيه فرايند آنيل بازگشتي صورت گرفت. در اين تحقيق به منظور مشخصه يابي نمونه هاي نهايي از آزمون هاي پراش پرتو ايکس، سختي سنجي ويکرز، کشش تک محوري و براي ارزيابي ريزساختار ها از ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي استفاده شد. نتايج به دست آمده حاکي از آن است که با افزودن نيتروژن توزيع فاز ها در آلياژ تغيير کرده و با پايدار تر شدن فاز آستنيت، مقدار مارتنزيت ناشي از کرنش تشکيل شده حين نورد سرد کاهش مي يابد. بررسي ريزساختاري پس از عمليات آنيل بازگشتي نشان داد که با افزودن نيتروژن علي رغم کاهش مارتنزيت ناشي از کرنش پس از نورد سرد، در نمونه هاي نيتروژن بالا اثر عمليات ترمومکانيکي مارتنزيت بر کاهش اندازه دانه بيشتر شده و ريز ساختار نهايي داراي توزيع اندازه دانه دوتايي است. تحليل نتايج آزمون کشش نشان داد که با افزايش مقدار نيتروژن استحکام تسليم تا حد بالايي افزايش و در عوض انعطاف پذيري آن کاهش مي يابد. تاثير نيتروژن بر خواص مکانيکي عمدتا ناشي از تشکيل محلول جامد و نيز تغيير در زمان و مقدار استحاله مارتنزيتي ناشي از کرنش بوده است که ترکيب اين دو خواص نهايي را رقم زده است. در اين تحقيق بيشترين استحکام تسليم و استحکام کششي به دست آمده به ترتيب 825 و 1230 مگاپاسکال مربوط به نمونه با 25/0 درصد وزني نيتروژن بوده است. کلمات کليدي : فولاد هاي آستنيتي، عمليات ترمومکانيکي بازگشت مارتنزيت، فولاد هاي Fe-Cr-Mn-C-N، ريزدانه کردن.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی