بررسي اثر Ni و Mn در عمليات حرارتي كوئنچ و جدانشيني بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد استحكام بالاي پيشرفته

دكتري

هدف از انجام اين پژوهش بررسي اثر دو عنصر نيكل و منگنز در طراحي فولادهايي مناسب براي عمليات حرارتي كوئنچ و جدانشيني (Q&P) است. اين عمليات حرارتي، اساساً براي توليد فولادهاي استحكام بالاي پيشرفته طراحي شده است؛ با ‌اين‌حال، تا به امروز يك استاندارد مشخص براي تركيب شيميايي اين فولادها مشخص نشده‌است. سه فولاد كربن متوسط كم آلياژ، با ۴/۰درصد وزني كربن و درصدهاي وزني نيكل و منگنز به ترتيب ۱ و ۵/۴ براي فولا۱، ۲ و ۳ براي فولاد۲ و ۳ و ۱ براي فولاد۳، طراحي ‌شد. با استفاده از نمودارهاي TTT و داده‌هاي ديلاتومتري، پارامترهاي عمليات حرارتي Q&P براي هريك از فولادها مشخص‌شد. در ابتدا اثر دما و زمان در جدانشيني كربن و در مرحله بعد، اثر دماي كوئنچ ناقص با در نظر گرفتن دماها و زمان‌هاي جدانشيني منتخب، بررسي‌ شد. عمليات حرارتي Q&P، توسط دستگاه ديلاتومتر و همچنين در كوره‌‌هاي آزمايشگاهي انجام گرفت. بررسي‌هاي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، آناليز EBSD، TKD و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) انجام گرفت. پراش اشعه x (XRD)، همراه با بهينه‌سازي Rietveld براي تعيين كمي درصد آستنيت باقيمانده به‌كار رفت و آزمون‌هاي سختي‌سنجي و كشش تك محوره نيز براي بررسي خواص مكانيكي استفاده شدند. بر اساس نتايج ريزساختاري، آستنيت پايدار شده با ابعادي در مقياس نانومتري به‌صورت لايه‌اي يا بلوكي در بين لايه‌هاي مارتنزيت، باقيمانده است. بيشترين مقدار آستنيت باقيمانده در فولادهاي ۱ و ۲، برابر با vol.%۱۲ اندازه‌گيري شد. با كاهش منگنز از فولاد۱ به فولاد۳، نرخ تحول آستنيت در مرحله جدانشيني افزايش يافت و زمان اين استحاله از ۵۰۰ ثانيه به ۵ ثانيه كاهش پيدا كرد. نتايج آزمون كشش نشان داد كه آستنيت باقيمانده پايدار، بيشتر بر توان كارسختي و افزايش كرنش يكنواخت اثرگذار است؛ همچنين، مشخص‌‌شد كه استحكام تسليم با تشكيل رسوب كاربيد (بينيت و مارتنزيت برگشتي) افزايش مي‌يابد، درحالي‌كه استحكام نهايي كاهش پيدا مي‌كند. استحكام‌هاي تسليم بالا (>MPa1000) و استحكام نهايي بيشتر از MPa 1500 و ازدياد طول نهايي تا 11% براي هر سه فولاد به‌دست ‌آمد كه اين فولادها را در دسته فولادهاي فوق استحكام بالا قرار مي‌دهد.

192138

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر شمس‌الدين ميردامادي - مرحوم دكتر شهرام خيرانديش