عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر دما ونرخ کرنش برزیر ساختار وخواص مکانیکی یک نوع فولاد سبک چند فازی حاوی آلومینیم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1197;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69471
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- علیرضا محمدی زاده
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- پژوهشگران به تازگی توانسته اند با افزودن عناصر سبک مانند آلومینیوم به فولادها استحکام مخصوص آنها را با کاهش چگالی آلیاژ به طور چشم گیری افزایش دهند. تاکنون تحقیقات بسیاری به منظور مشخصه یابی و ارزیابی خواص فولادهای سبک با استفاده از تغییر ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی صورت گرفته است. اما با توجه به اینکه عملیات کار گرم نظیر نورد و آهنگری در دمای بالا یکی از مراحل اصلی در تولید فولادها است، بررسی تحولات ریزساختاری ناشی از تغییر شکل گرم و خواص مکانیکی نهایی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش، تحولات ریزساختاری و رفتار سیلانی فولاد سبک دوفازی با ترکیب شیمیایی اسمی Fe-18Mn-8Al-0.8C در دامنه دمایی 600 تا C° 1100 و نرخ کرنش 3-10 تا s-1 1 مورد بررسی قرار گرفت و با مشخصه های تغییر شکلی یک فولاد چند فازی متداول شامل فریت، مارتنزیت و آستنیت باقی مانده در شرایط مشابه مقایسه شد. بر اساس نتایج بدست آمده، استحکام بخشی از طریق محلول جامد دلیل اصلی بالاتر بودن تنش سیلان فولاد سبک در مقایسه با فولاد چندفازی متداول در تمام شرایط تغییر شکل است. اما در یک فولاد مشخص توزیع کرنش بین دو فاز تعیین کننده رفتار سیلانی و تحولات ریزساختاری فولاد است. آزمایش پانج برشی نشان داد که به طور کلی، تغییر شکل گرم موجب بهبود خواص مکانیکی فولاد سبک (افزایش استحکام یا داکتیلیته) شده است. این در حالی است که رسیدن به خواص مطلوب در فولاد چندفازی متداول تنها در شرایط خاص امکان پذیر است. بهترین ترکیب از استحکام و داکتیلیته در فولاد سبک در اثر تشکیل فریت القاشده توسط تغییر شکل (C° 800/s-1 1) با اندازه دانه میانگین کمتر از mµ 7/3 در زمینه آستنیتی قابل دست یابی است. هم چنین، بیشترین ازدیاد طول برشی در مقایسه با آلیاژ اولیه در اثر ریزدانگی آستنیت حین تبلور مجدد دینامیک در دماهای بالا بدست آمد. نقشه فرآیند سه بعدی نشان داد که تغییر شکل در دما و نرخ کرنش پایین موجب تشکیل نوارهای لغزشی و ترک های طولی در مرز فازی آستنیت و فریت و در نهایت پیدایش ترک های عمیق در سطح نمونه ها می شود. هم چنین، ساختار ناهمگن فولائد سبک پس از فرآوری در دما و نرخ کرنش بالا به تشکیل نوارهای برشی در اثر موضعی شدن سیلان نسبت داده شد. کلمات کلیدی: فولاد سبک؛ تغییر شکل گرم؛ تبلور مجدد دینامیک؛ استحاله القاشده توسط تغییر شکل؛ رفتار سیلان؛ نقشه فرآیند.
- Abstract
- In recent years, a new generation of steel with enhanced specific strength has been developed without loss of ductility. According to the researches conducted in this field, the goal can be reached to some extent benefiting from the transformation or twinning induced plasticity steels. Researchers have recently been able to add light-weight elements, such as aluminum, to the composition of the steels to reduce their densitity which results in higher specific strength value. So far, many studies have been conducted to characterize and evaluate the properties of the low-density steels through chemical composition adjustment and heat treatment. Considering that hot working such as rolling or forging at elevated temperature, is one of the main steps in steel production process, the study of microstructural evolution during hot deformation and subsequent mechanical properties of low-density steels is important. In this study, microstructural evolution and flow behavior of Fe-18Mn-8Al-0.8C low-density steel in the temperature range of 600 to 1100 °C and the strain rate of 10-3 to 1 s-1 is studied. The results were compared to those of a conventional automotive multi-phase steel evaluated in similar conditions. Based on the results, a solid solution hardened matrix is the main reason for overall higher flow stress values of the low-density steel. However, the strain distribution between constituent phases is responsible for different flow behavior and microstructural changes. Shear punch test results showed that the mechanical properties of the low-density steel are overally enhanced after hot processing; while, a desirable property in the conventional steels can only be achieved only by precise controlling of deformation conditions. The optimum combination of strength and ductility is obtained where the deformation induced ferrite grains with average size of less than 3.7 µm have formed within the austenitic matrix. The dynamically recrystallized structure of austenite at relatively higher tempertures also exhibited the maximum shear elongation values. The 3D processing map indicated that deformation at relatively low temperatures and strain rates is lead to formation of slip bands, micro-cracks in ?/? interphase and macro-cracks on the surface of the specimens due to flow instability. In addition, the inhomogeneous microstructure obtained at relatively high temperatures and strain rates is a result of flow localization and therefore should be avoided. Keywords: Low-density Steel; Hot Deformation; Dynamic Recrystallization; Deformation Induced Transformation; Flow Behavior; Processing Map.
