تاثير عمليات حرارتي بر ريزساختار فولادهاي كربن متوسط Fe-Al-Mn و بررسي خواص كششي و چقرمگي آن

كارشناسي ارشد

صنعت خودروسازي در دهه¬هاي اخير رشد چشمگيري از خود نشان داده به‌نحوي‌كه شاخه¬هاي زيادي از علوم مهندسي ازجمله متالورژي درگير مسائل و مشكلات مشاهده‌شده در اين صنعت كرده است. يكي از چالش¬هاي اساسي در صنعت خودرو كه همواره موردبررسي و پژوهش بوده است، افزايش ايمني سرنشينان و درعين‌حال كاهش مصرف سوخت خودرو است كه تا اندازه¬ي زيادي به جنس بدنه¬ي خودرو مرتبط هستند. لذا طراحي بدنه¬ي خودروها به‌نحوي‌كه هر دو مؤلفه هم‌زمان حاصل شوند در سال¬هاي اخير اهميت چشمگيري پيداكرده است. به‌منظور دستيابي به اهداف بالا در اين پژوهش به بررسي تأثير پارامتر¬هاي فرآيند عمليات حرارتي كوئنچ و بخش¬بندي (Q&P) بر روي ريزساختار و خواص كششي يك فولاد پركاربرد در بدنه¬ي خودروها به نام -TRIPδ از خانواده¬ي فولاد¬هاي كربن متوسط Fe-Al-Mn-C با تركيب شيميايي Fe-4.84Al-1.09Mn-0.47C-0.36Si در شرايط متغير پرداخته شده است. نمونه¬هاي اوليه مورداستفاده در اين تحقيق به‌صورت ريختگي نورد گرم شده بوده كه در طي چهار مسير عمليات حرارتي متفاوت ابتدا در دو دماي 850 و 900 درجه سانتي¬گراد به مدت 1200 ثانيه آستنيته و سپس در دماي 150 درجه سانتي¬گراد در حمام روغن به مدت 20 ثانيه كوئنچ جزئي و درنهايت در دو دماي 350 و 430 درجه سانتي¬گراد در زمان¬هاي 100 و 500 و 1000 و 1600 و 2000 ثانيه بخش¬بندي شدند. بررسي¬ ريزساختار نمونه¬هاي مختلف توسط (OM)، (SEM) و (EBSD) انجام گرفت. اين بررسي¬ها نشان داد كه ريزساختار اين نمونه¬ها حاوي فاز فريت دلتا، مارتنزيت و آستنيت باقي¬مانده است. كسر حجمي آستنيت باقي¬مانده و ميزان كربن موجود در آستنيت به كمك الگوي پراش اشعه ايكس (XRD) محاسبه شد. همچنين با توجه از آزمايش كشش و سختي سنجي براي به دست آوردن شرايط بهينه خواص كششي استفاده شد. بر اين اساس استحكام تسليم، استحكام نهايي، درصد ازدياد طول كل، چقرمگي و سختي نمونه¬ها اندازه¬گيري شد. نتايج آزمايش كشش نشان مي¬دهد افزايش دما و زمان بخش¬بندي و همچنين افزايش دماي آستنيته كردن باعث خروج بيشتر كربن از مارتنزيت و نفوذ به آستنيت باقي¬مانده مي¬شود و پايداري آستنيت را افزايش مي¬دهد. علاوه بر اين مشخص شد كه بعد از عمليات حرارتي مختلف افزايش نسبتاً زيادي در درصد ازدياد طول اتفاق مي¬افتد كه منجر به افزايش چقرمگي مي¬شود. مقايسه داده¬هاي به‌دست‌آمده براي نمونه¬ي اوليه نشان مي¬دهد كه استحكام و درصد ازدياد طول افزايش‌يافته‌اند به‌نحوي‌كه در برخي از مسيرهاي عمليات حرارتي در حدود 27 درصد افزايش استحكام و در برخي نمونه¬هاي ديگر در حدود 100 درصد ازدياد طول نسبت به نمونه اوليه مشاهده‌شد. همچنين در نمونه-هايي كه حد بهينه¬اي از استحكام و شكل‌پذيري را به خود اختصاص داده¬اند رشد استحكام نسبت به نمونه اوليه در حدود 7 تا 11 درصد و ازدياد طول در حدود 70 تا 85 درصد از خود نشان داده¬اند. همه¬ي اين داده¬ها حاكي از افزايش چقرمگي و ضريب ايمني آلياژ براي كاربرد در بدنه خودرو است.

205696

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر يحيي پاليزدار

مهندسي مواد و متالورژي

دكتر حسين عربي- دكتر بهمن ميرزاخاني