عنوان پایان‌نامه
مطالعه فرایند اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای بر زیر ساختار و خواص مکانیکی فولاد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1207;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70067
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدهادی رزم پوش
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- پژوهش حاضر به فراوری اصطکاکی اغتشاشی فولاد TWIP دو فازی از جمله فولادهای نسل جدید پراستحکام پیشرفته در گستره وسیعی از سرعت های دورانی می‌پردازد. مشاهدات ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی و نیز آنالیز تفرق الکترون های برگشتی EBSD حاکی از تحول بسیار چشمگیر ساختار دانه‌بندی در پی وقوع گسترده و همگن تبلور مجدد در منطقه فراوری شده پس از یک پاس فراوری است. در این راستا، ریزدانگی قابل توجهی از اندازه دانه‌ی اولیه در حدود ?m 40 به گستره فوق ریز دانه مشاهده شد. مطالعات ریزساختاری نشان دهنده دستیابی به کمینه اندازه دانه در سرعت دورانی 1600 دور بر دقیقه با میانگین 800 نانومتر است. علاوه بر منطقه فراوری شده، تحولات ریزساختاری در منطقه گذار TMAZ نیز مورد بررسی دقیق قرار گرفت. نتایج آنالیز مرزدانه ها در منطقه فراوری شده حاکی از این بود که اکثر مرزدانه های حاصل از فراوری، بزرگ زاویه هستند و تنها کسر کوچکی از آنها زوایای کمتر از 15 درجه از خود نشان می دهند. همچنین، ریزمکانیزم تبلور مجدد دینامیک منجر به ریزدانگی شدید در ساختار مورد بحث قرار گرفت. به علاوه، تحولات اندازه دانه در پی فراوری، از منظر ترمومکانیکی و پارامتر زنر-هولمان مشتمل بر دو پارامتر عمده فرایند (دما و نرخ کرنش) تبین شده است. مطالعه بافت توسعه یافته در منطقه فراوری شده توسط الگوی قطبی و تابع توزیع جهت گیری بدست آمده از نتایج آنالیز تفرق الکترون های برگشتی، حاکی از تشکیل مولفه‌های بافت برشی ساده قوی در پی تنش های برشی شدید در حین تغییر شکل پلاستیک شدید بود. همچنین، بررسی تحولات فازی توسط آنالیز تفرق الکترون-های برگشتی در کنار نتایج حاصل از فریتوسکوپی و الگوهای پراش اشعه ایکس، بر استحاله چشمگیر فریت به آستینیت در منطقه فراوری‌شده دلالت داشت. در ادامه، خواص مکانیکی دمای محیط محصولات فراوری شده تحت بارگذاری کششی و نیز توسط نقشه های حاصل از آزمایش ریزسختی سنجی ویکرز مورد ارزیابی قرار گرفت. بر این اساس، در مقایسه با آلیاژ اولیه، افزایش تنش تسلیم و استحکام کششی و کاهش انعطاف پذیری پس از فراوری مشاهده گردید. همچنین، پایداری حرارتی آلیاژ بعد از اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید، توسط مطالعات ریزساختاری، بافت و خواص مکانیکی (آزمایش پانچ برشی) مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، نتایج حاکی از پایداری حرارتی بالای نمونه های فراوری شده تا دمای 700 درجه سانتی گراد، به واسطه ساختار کاملا تبلور مجدد بافته بود. کلمات کلیدی: فولاد TWIP؛ فراوری اصطکاکی اغتشاشی؛ آنالیز تفرق الکترون های برگشتی؛ تحولات فازی؛ تحولات بافت؛ آزمایش کشش؛ آزمایش پانچ برشی؛ پایداری حرارتی.
- Abstract
- The microstructural evolution of friction stir processed twinning-induced plasticity steel was studied under various processing conditions. To this end, 3mm thick workpieces were subjected to friction stir processing (FSP) under rotational speeds of 800-to-2500 rpm and constant traveling speed of 50 mm/min. It was found that the initial coarse grained structure of the alloy (~40?m) had been significantly refined within the processed zone (~0.8?m). This substantial grain refinement was attributed to the extensive occurrence of dynamic recrystallization in the course of deformation. Additionally, the micro-texture analysis shows that the processing has been accompanied by a substantial shear-type texture developement. The present work has also explored the room temperature mechanical properties of the processed material using microhardness measurement and tensile tests. The lower formability of the friction stir processed material as compared to the as-received metal was also explained by considering the suppression of mechanical twinning in the ultra-fined grained structure. The evolution of microstructure and mechanical properties were elaborately discussed considering the nature of FSP induced microstructure, restoration processes taking place during annealing and the variations of ferrite volume fraction with annealing temperature. Furthermore, the present work investigates the thermal stability of an ultrafine-grained structure produced by FSP. In exploring this, a set of annealing treatments were conducted on the friction stir processed steel in the temperature range of 500-1000°C for 1 hr. The results indicate that the microstructure of the ultrafine-grained steel possesses high thermal stability up to 700°C, where the grain size remained in the submicron level. At higher temperatures, however, the grains experienced a significant growth. In this regard, the shear punch mechanical testing and microhardness measurements were employed to study the mechanical behavior of the annealed materials. The results were in line with the microstructural evolution i.e., a high stability of strength up to 700°C, while material’s strength significantly dropped at higher temperatures. Keywords: Dual phase steel; Twinning induced plasticity steel; Friction stir processing; Ultra-fine grain.
