عنوان پایان‌نامه

فراوری فولاد زنگ نزن ۳۰۴ فوق ریز دانه زیر میکرون توسط فرایند ترمو مکانیکی با زگشت مارتنزیت کرنشی



    دانشجو در تاریخ ۲۰ مهر ۱۳۹۳ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "فراوری فولاد زنگ نزن ۳۰۴ فوق ریز دانه زیر میکرون توسط فرایند ترمو مکانیکی با زگشت مارتنزیت کرنشی" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی مواد-شکل‌دادن‌ فلزات‌
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1186;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68096
    تاریخ دفاع
    ۲۰ مهر ۱۳۹۳
    دانشجو
    محمد شیردل
    استاد راهنما
    محمد حبیبی پارسا, حامد میرزاده سلطان پور
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    تولید فولادهای فوق ریزدانه به منظور دستیابی همزمان به استحکام بالا و انعطاف پذیری مطلوب در دو دهه اخیر مورد توجه بسیار قرار گرفته است. فرایند بازگشت مارتنزیت کرنشی یکی از فرایندهای ترمومکانیکی پیشرفته ‌‌جهت تولید فولادهای فوق ریزدانه آستنیتی است. این فرایند شامل نورد سرد جهت تشکیل مارتنزیت کرنشی و آنیل بازگشت آن به آستنیت فوق‌ ریزدانه است. هدف از این پژوهش تولید ساختار فوق ریزدانه آستنیتی فولاد زنگ نزن 304 ال تجاری می باشد. بدین منظور نمونه های فولاد مذکور در دماهای °C 25 و °C 10 تحت عملیات نورد سرد قرار گرفت. سپس فرایند و سینتیک تولید مارتنزیت کرنشی در آن ها در بازه گسترده کاهش در ضخامت بررسی شد و بیشترین میزان مارتنزیت کرنشی نمونه در دمای °C 10 و کاهش در ضخامت 65 درصد بدست آمد. با استفاده از مدل السن-کوهن داده های کسر مارتنزیت تا کرنش اشباع بسط یافته و پارامتر جدید کرنش موثر تعریف شد که شان دهنده حداکثر میزان معقول مارتنزیت در هر دما می باشد. سپس در محدود دمایی °C850 - °C 600 و زمان های 1 تا 240 دقیقه عملیات آنیل بازگشت نمونه ها انجام شد. در فرآیند بازگشت ‌‌مارتنزیت کوچکترین اندازه دانه میانگین در دمای °C650 و زمان آنیل 240 دقیقه بدست آمد که در حدود 480 نانومتر بود. جهت بررسی و مقایسه ساختار حاصل، رشد دانه نمونه اولیه نیز در بازه دمایی °C950 -700 بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که رشد غیر نرمال وابسته به دمای آنیل می باشد و اندازه دانه اولیه تاثیر چندانی در وقوع آن ندارد. نتایج بدست آمده از عملیات بازگشت در دمای °C850 حاکی از کاهش کسر مارتنزیت در مراحل ابتدایی و سپس افزایش آن با گذشت زمان آنیل می باشد که افزایش مارتنزیت به دلیل تشکیل کاربیدها و بالا رفتن موضعی دمای Ms و نهایتاً ایجاد مارتنزیت حرارتی حین مرحله کوئنچ بود. دستگاه اندازه گیری فاز مارتنزیت بر مبنای دیدگاه جدید اندازه گیری خواص مغناطیسی ساخته شد. نتایج این دستگاه تطابق مطلوبی را با داده های پراش پرتو ایکس نشان می دهد. ارزیابی تغییرات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و تغییرات فازی توسط پراش پرتو ایکس و همچنین دستگاه اندازه گیری فاز مارتنزیت درخلال مراحل فوق صورت گرفت. خواص مکانیکی محصول تولید شده توسط آزمون کشش تعیین شد و نشان داد که نمونه فوق ریزدانه حاصل علاوه بر داشتن استحکام کششی نهائی MPa 1385 دارای کرنش شکست حدود 44% نیز بود که نشانگر ترکیبی از استحکام بالا در کنار انعطاف پذیری مطلوب می-باشد. در انتها با بررسی پدیده پلاستیسیته ایجاد شده توسط کرنش (TRIP) وابستگی این پدیده به اندازه دانه مشخص شد. کلمات کلیدی: فولاد زنگ‌نزن آستنیتی؛ استحاله فاز مارتنزیت کرنشی؛ فولاد فوق ریزدانه؛ اثر TRIP
    Abstract
    Production of ultrafine/nanostructured steels with simultaneous high strength and good toughness has been the center of attention in recent years. Strain-induced reversion process is one of the advanced thermo-mechanical processes for production of ultrafine grained austenitic stainless steel. This process is carried out by cold rolling of steel and formation of strain-induced martensite, followed by reversion of microstructure to the ultrafine grained austenite. This study aims to to evaluate the process parameters of the martensite treatment for production of the ultrafine/nano grained commercial 304 stainless steel. For this purpose, cold rooling was carried out at the temperature range of 10 °C and 25 °C. Subsequently, the kinetics of strain-induced martensite formation was studied at a wide range of reduction in thickness and the maximum amount of strain-induced martensite was achived for 60% reduction in thickness at 10 °C. By using the Olson-Cohen kinetics model, saturation strain was founded and a new parameter (reff) has been introduced based on saturation strain. Reversion annealing was performed at the temperatures between 600 and 850 °C for annealing time between 1 and 240 min. The smallest average grain size was measured in the annealing condition of 650 °C for 240 min and about 480 nm. The grain growth of as-received specimen was studied to comparison between grain growth behavior of large grain structure and ultrafine-grained structure. The results show that the annealing temperature plays a key role in abnormal grain growth and also abnormal grain growth is fairly independent of annealing time. The results of annealing at temperature of 850 °C exhibit an unexpected increase in the amount of martensite during annealing. Carbide precipitation was found as a reason of this phenomenon by creation of carbon depleted zone which lead to increase Ms. in this project a device named “magnetic phase analyzer of austenitic stainless steel” was depeloped for measurement of strain-indused martensite. A good agreement was found between the predicted amounts of the strain-induced martensite from this device and the X-ray diffraction pattern analyses. Microstructures were characterized by light and Field emission scanning electron microscopes.The ultimate tensile strength and fracture strain of ultrafine-grained structure were 1285 MPa and 32%, respectively. Finally, the TRIP effect of samples were investigated and it showed that the larger the grain size, the higher the TRIP effect. Keywords: Austenitic stainless steel; Strain-induced martensite transformation; Ultrafine-grained steel; TRIP effect