اثر اندازه دانه آستنيت اوليه بر تكامل ريزساختاري و رفتار مكانيكي فولاد بدون فريت سريع سرد و بخش بندي شده

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

به منظور كاهش ميزان مصرف سوخت خودروها و درنتيجه كاهش آلودگي هوا و همچنين بهبود امنيت سرنشينان خودروها، فولادهاي پيشرفته "سريع سرد و بخش‌بندي شده" با وزن كم و استحكام و انعطاف‌پذيري بالا توسعه يافته است. در راستاي تقويت خواص مكانيكي اين دسته از فولادها، راه‌هاي متنوعي نظير تغيير اندازه دانه آستنيت اوليه در طي سال‌هاي اخير صورت گرفته است. در اين پژوهش نيز، با به‌كارگيري عمليات حرارتي تركيبي آستنيته كردن كامل در پنج دما و زمان مختلف، بخش‌بندي دومرحله‌اي و سريع سرد كردن نهايي، تاثير پنج اندازه دانه‌ مختلف آستنيت اوليه در دامنه 34 تا 181 ميكرومتر بر خواص ريزساختاري و مكانيكي فولادهاي پيشرفته سريع سرد و بخش‌بندي شده مورد پژوهش قرار گرفته است. نتايج آزمون پراش پرتو ايكس مشخص كرد، در حالي كه ريزساختار اصلي تمامي نمونه‌ها زمينه مارتنزيتي به همراه مقداري آستنيت باقي‌مانده بود، با كاهش اندازه دانه آستنيت اوليه، پايداري و ميزان آستنيت باقي‌مانده و مقدار جزاير آستنيت/مارتنزيتي در ريزساختار نهايي افزايش يافت و ميزان مارتنزيت تمپرشده كاهش پيدا كرد. همچنين بررسي تصاوير ميكروسكوپ‌هاي نوري و الكتروني روبشي نشان داد كه در نتيجه اين كاهش اندازه دانه، مقدار آستنيت بلوكي شكل در ريزساختار افزايش يافت و جزاير آستنيت/مارتنزيتي، غالبا در مرز سه‌گانه دانه‌هاي آستنيت اوليه تشكيل شد. اما، با افزايش اندازه دانه، تشكيل آستنيت‌هاي لايه‌اي افزايش يافت و آستنيت‌هاي باقي‌مانده با ضخامت‌هاي بيشتر در ريزساختار دانه‌درشت، اكثرا در مرز جزاير آستنيت/مارتنزيتي لايه‌اي يا بلوكي شكل و يا ميان تيغه‌هاي مارتنزيت تمپرشده حضور پيدا كرد. با افزايش اندازه دانه آستنيت اوليه تا مقادير نزديك 50 ميكرومتر، ماكروسختي نمونه‌ها كاهش يافت، اما با افزايش اندازه دانه از اين مقدار، مقادير ماكروسختي به يكباره افزايش پيدا كرد. خواص مكانيكي استخراج‌شده از هر دو آزمون پانچ برشي و كشش استاندارد به ترتيب بر روي دو نمونه ريز و درشت‌دانه در دماهاي آستنيته شدن 950 و 1150 درجه سانتي‌گراد نيز نشان دادند كه نمونه‌ با اندازه دانه ريزتر داراي استحكام تسليم و كششي بالاتر و تغييرات طول كلي و انعطاف‌پذيري كمتري نسبت به نمونه‌ درشت‌دانه بود. با اين حال، هر دو نمونه خواص چقرمگي و جذب انرژي تقريبا يكساني از خود نشان دادند. ارزيابي رفتار كارسختي نمونه‌ها نيز، مشخص كرد كه در مجموع، نمونه‌ با اندازه دانه درشت‌تر، رفتار كارسختي بهتري نسبت به نمونه دانه‌ريز از خود به نمايش گذاشته است در حالي كه نرخ رخداد اثر "پلاستيسيته ناشي از استحاله مارتنزيتي" در اين نمونه كمتر از نمونه ديگر بوده است. همچنين، در شكست‌نگاري از نمونه‌ها مشخص شد كه سطح شكست هر دو نمونه ريزدانه و درشت‌دانه متشكل از تعداد زيادي ميكرو ترك ثانويه و فرورفتگي بود كه نشان از شكست غالبا نرم داشت. با اين وجود، صفحات شكست كليواژدر سطح شكست هر دو نمونه مشاهده شد. همچنين، مشاهده شد كه نوع شكست و رشد ترك در هر دو نمونه، تلفيقي از هر دو نوع مرزدانه‌اي و درون دانه‌اي بوده است، در حالي كه ميزان مكانيزم مرزدانه‌اي در نمونه با اندازه دانه ريز، بيشتر بود و به همين دليل، تغييرات طول كلي آن از نمونه آستنيته‌شده در دما 1150 درجه سانتي‌گراد كمتر شد.

222881

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان