عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر ریز ساختار اولیه بر شکل پذیری ورق های فولاد Twip
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1153;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66101
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- نیلوفر حبیبی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی, سیدمحمدحسن پیش بین
- چکیده
- فولادهای TWIPدسته ای از فولادهای پرمنگنز پراستحکام به شمار می روند که از ترکیب مناسبی از استحکام و شکل پذیری برخوردارند. استفاده از ورق های این فولاد در صنایع خودروسازی از پتانسیل بالایی برخوردار است. بنابراین، بررسی رفتار شکل پذیری و تعیین حدود شکل دادن آن ها حائز اهمیت است. بدین منظور، در پژوهش حاضر شکل پذیری ورق های فولاد TWIP پرکربن تحت مطالعه قرار گرفت. در این راستا، در گام اول شکل‌پذیری فولاد در قالب دو مفهوم مورد ارزیابی قرار گرفت، که عبارتند از رفتار سخت شوندگی و رفتار ناپایداری (شکست) ورق. اثر پارامترهای نرخ کرنش و مسیر کرنش بر هر یک از این دو مفهوم بررسی شد. به منظور مطالعه‌ی اثر پارامتر نرخ کرنش بر رفـتـار شـکـل‌پـذیـری فولاد، آزمایش کشش در بازه ی نرخ‌کرنش s-1 3/0-0001/0 انجام پذیرفت. برای بررسی تأثیر پارامتر مسیر کرنش بر رفتار فولاد نیز از دو گروه آزمایش "در صفحه" و "خارج از صفحه" بهره گرفته شد. آزمایش خارج از صفحه شامل روش ناکازیما و آزمایش‌های در صفحه شامل روش‌های کشش تک محوری، کشش کرنش صفحه ای و برش ساده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد رفتار سخت شوندگی این فولاد به صورت سه مرحله‌ای است. این رفتار به تقابل و رقابت میان دو پدیده‌ی پیرکرنشی دینامیک و ایجاد دوقلویی‌های مکانیکی نسبت داده شد. پارامتر نرخ کرنش بر سهم هر یک از مراحل و سطح نرخ سخت شوندگی در هر مرحله اثرگذار است. همچنین در مسیرهای کرنشی مختلف، می توان تغییرات سخت شوندگی را در کرنشی معادل 65% کرنش شکست مشاهده کرد. در گام بعدی، به منظور تعیین معادلات بنیادی رفتار سخت‌شوندگی و رفتار ناپایداری (حدود شکل دادن) این فولاد، فرآیند تغییرشکل آلیاژ تحت آزمایش‌های مذکور شبیه سازی شد. در این راستا، چندین معادله بنیادی بررسی و مقایسه شد. نتایج نشان داد، ناپایداری در این آلیاژ از طریق شکست اتفاق می افتد. مطالعه‌ی سطح شکست نشان می‌دهد مکانیزم شکست در این فولاد از نوع "شکست نرم کنترل شده توسط تنش برشی" است. این نوع شکست شامل مراحل جوانه زنی حفرات، رشد و به هم پیوستن برشی آنها است. سهم هر یک از این مراحل در حالات سه محوری تنش مختلف (?)، متفاوت است. به نظر می¬رسد برای مسیرهای کرنشی که در بازه‌ی 6/0> ?> 0 قرار گرفته اند، وقوع شکست توسط مرحله ی به هم پیوستن برشی حفرات کنترل می شود. در حالی که با افزایش ? از 6/0 به 67/0، سهم مرحله‌ی جوانه‌زنی و رشد حفرات افزایش می‌یابد، به طوری که این مرحله کنترل کننده‌ی فرآیند شکست خواهد بود. کلمات کلیدی: ورق فولاد TWIP؛ شکل‌پذیری؛ رفتار سخت‌شوندگی؛ رفتار ناپایداری
- Abstract
- High manganese twinning induced plasticity steels are the new generation of advenced high strength steels (AHSSs). They are currently one of the most attractive materials for structural applications in the automotive industry due to their outstanding combination of strength and formability. Therefore, investigation of their formability behavior and determination of forming limits are very important. Hence, the main objective of this study was to assessment of the formability of a high-Carbon TWIP steel sheets experimentally and numerically. In this regard, first the formability evaluated from different points of view: hardening behavior and instability (fracture) behavior. For each concept, the effect of strain rate and strain path parameters were studied. For investigation strain rate parameter the simple uniaxial tension tests were carried out under wide range of strain rates (0.0001-0.3 s-1). In order to achive different strain paths, two different types of test were conducted: “in-plane” and “out-of-plane” tests. The in-plane tests were simple shear, uniaxial tension and plane-strain tension and the out-of-plane tests were performed according to Nakazima method. The results show the hardening behavior of this steel have three stages. This fact caused by interacting between two phenomena: dynamic strain aging and mechanical twinning. Strain rate parameter plays a significant role in the ratio and the level of hardening rate for each part. Strain paths have differen effects however hardening behavior changes around 65% of fracture strain for all cases. Then, in order to determining constitutive equations of hardening and instability behaviors, all of tests were simulated. Accourding to the fracture surfaces and relevant modelling, it can be concluded that a shear-controlled ductile fracture causes failure occurs in these sheets. This fracture mechanism contains three stages: nucleation, growth and shear coalescence of voids. The contribution of each stage depends on the intensity of stress triaxiality (?), i.e. strain path. It can be resulted that when 0<?<0.6, the fracture mechanism is controlled by the last stage, i.e. shear coalescence of void. In the other hand, when 0.6<?<0.67 the contribution of the first stages are dominant and the fracture procedure is controlled by nucleation and growth of voids. Keywords: TWIP steel sheet; Formability; Hardening behavior; Instability behavior
