عنوان پایان‌نامه
کنترل خواص مکانیکی فولاد های مارتنزیتی نیکل - منگنزدار به کمک رسوبات اصلاح شده
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1255;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73039;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1255;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73039
- تاریخ دفاع
- ۲۳ خرداد ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدامین مقدسی
- استاد راهنما
- محمود نیلی احمدآبادی
- چکیده
- در این پژوهش حاضر از حامل اکسیژن های TiO2 و MnO به منظور تشکیل رسوبات اصلاح شده Y2O3 و همچنین کنترل اندازه و توزیع این رسوبات در فولاد مارتنزیتی Fe-10Ni-7Mn استفاده شد. بدین منظور نمونه هایی با درصدهای مختلف عنصر ایتریم و حامل اکسیژن ریخته گری شدند. از بررسی های آزمون پراش اشعه ایکس، استخراج الکترولیتی فازثانویه، میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز عنصری EDS و میکروسکوپ الترونی عبوری به منظور شناسایی و مشخصه-یابی رسوبات تشکیل شده استفاده شد. نتایج بدست آمده از نمونه های حاوی عنصر ایتریم و TiO2 به عنوان حامل اکسیژن، حاکی از تشکیل رسوبات Y¬2O3 با اندازه حدود 1 میکرون و رسوبات نانومتری Y2TiO5 می باشد. در نمونه ی حاوی MnO نیز تشکیل رسوبات Y¬2O3 تایید گردید ولی این رسوبات از توزیع مناسبی در نمونه برخوردار نبوده و درصد قابل توجهی از این رسوبات به صورت سرباره از نمونه خارج شده است. همچنین رفتار رشد دانه درحین عملیات آنیل در آلیاژهای حاوی مقادیر مختلف درصد وزنی عنصر ایتریم، قبل و بعد از اضافه کردن حامل اکسیژن مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که افزودن عنصر ایتریم به تنهایی نقش قابل توجهی در کنترل رشد دانه به دلیل تشکیل رسوبات اصلاح شده Y¬2O3 دارد. همچنین نتایج آزمون کشش نشان می دهد که اضافه کردن عنصر ایتریم به دلیل تشکیل رسوبات (Fe,Ni,Mn)17Y2 تاثیر مخربی بر روی مکانیزم شکست این فولادها گذاشته است. این درحالی است که افزودن حامل اکسیژن با جلوگیری از تشکیل رسوبات مخرب (Fe, Ni, Mn)17Y2، مکانیزم شکست نرم نمونه های آنیل فولاد Fe-10Ni-7Mn را تغییر نداده و همچنین باعث افزایش تنش تسلیم در این نمونه ها شده است. کلمات کلیدی: آلیاژ FeNiMn ، Y2O3 ، حامل اکسیژن
- Abstract
- Fe–10Ni–7Mn martensitic steels are a group of ultrahigh-strength steels which demonstrate excellent age hardenability owing to the formation of nanosized precipitates during isothermal aging. These steels are sufficiently ductile in solution-annealed condition, but suffer from embrittlement after aging due to intergranular fracture along the prior austenite grain boundaries (PAGBs). Discontinuous coarsening of grain boundary precipitates resulting in the grain boundary migration has been found to be the main source of embrittlement. Therefore, hindering the grain boundary migration and reducing the prior austenite grain size by formation of in-situ oxides such as Y2O3, are supposed to be useful to improve mechanical properties of this alloy. The small amount of yttrium and afterwards the small amount of TiO2 or MnO as an oxygen carrier have been added during casting in order to provide adequate oxygen in the molten to produce in-situ Y¬2O3 particles. In this study, the effect of adding different amount of yttrium and oxygen carrier (TiO2 or MnO) on the microstructure and mechanical behavior of the Fe–10Ni–7Mn was investigated. The optic microscope (OM) and field emission scanning electron microscope (FESEM) have been used to demonstrate formation of the fine and distributed particles after addition of oxygen carrier. The results of X-ray diffraction analysis and electrolytic phase extraction method as well as scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS) and transmission electron microscopy (TEM) confirmed that oxygen carrier particles (TiO2 and MnO) were reduced and therefore the Y2O3 particles were formed during solidification of the molten. Furthermore, The existence of submicron Y¬2¬TiO5 particles with orthorhombic crystal structure was also verified by selected area diffraction (SAED) pattern of extracted oxides in the Fe-10Ni-7Mn-1.6Y-1.8TiO2 (wt.%) alloys. Tensile test results illustrated that the formation of Y2O3 particles as a result of TiO2 and MnO addition increased yield stress of anneal specimens about 72 and 77 percent in the Fe-10Ni-7Mn-1.6Y-1.8TiO¬2 (wt.%) and Fe-10Ni-7Mn-1.6Y-2.8MnO (wt.%) alloys respectively in comparison to Fe-10Ni-7Mn. The effect of precipitates on prior austenite grain size was also investigated. The results demonstrated that the oxide particles have an effective role in controlling the prior austenite grain size. Keywords: Fe-10Ni-7Mn steel, microstructure and mechanical properties, electron microscopy, oxygen carrier, Y2O3
