عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی فرایند های ترمومکانیکی بازگشت مارتنزیت کرنشی جهت فرآوری فولاد های زنگ نزن آستنیتی فوق ریز دانه
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1301;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76594;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1301;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76594
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- میثم نقی زاده
- استاد راهنما
- حامد میرزاده سلطان پور
- چکیده
- با وجود خواص خوب، استحکام فولادهای زنگ نزن آستنیتی در حالت آنیل شده نسبتا پایین است. تولید ساختارهای فوق ریزدانه در این نوع فولادها به منظور دستیابی همزمان به استحکام بالا و انعطاف پذیری مناسب در سه دهه اخیر با انجام عملیات ترمومکانیکی پیشرفته شامل نورد سرد جهت تولید مارتنزیت کرنشی و سپس آنیل جهت بازگشت مارتنزیت به آستنیت فوق ریزدانه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اما برای بهینه سازی و کنترل مراحل مختلف این فرآیند مخصوصا نقش آستنیت باقیمانده پس از کارسرد و رشد دانه پس از بازگشت به تحقیقات بیشتری نیاز است. در این تحقیق، تحولات ریز ساختاری و خواص مکانیکی در اثر کارسرد و سپس در اثر عملیات آنیل برای فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 به شکل سیستماتیک مورد ارزیابی قرار گرفت تا محدودیت‌ها و الزامات استفاده از این فرایند مؤثر در ریزدانه سازی مشخص شود. دیده شد که سختی، درصد مارتنزیت و کشیدگی دانه ها با افزایش میزان نورد سرد افزایش می یابند. همچنین سه مرحله مجزا در حین آنیل فولاد زنگ نزن آستنیتی کارسرد شده می تواند وجود داشته باشد: بازگشت مارتنزیت به آستنیت، تبلور مجدد آستنیت باقی مانده و رشد دانه. بازگشت مارتنزیت به آستنیت منجر به تولید ساختار فوق ریزدانه می شود اما تبلور مجدد اولیه آستنیت باقی مانده در صورت وجود این فاز، تشکیل ساختار هم محور را به تاخیر انداخته و سبب می شود که دانه های ریز آستنیت بازگشت یافته نیز رشد کنند و ریزساختاری با متوسط اندازه دانه میکرونی به جای فوق ریزدانه به دست آید. از طرف دیگر مشخص شد که رشد دانه در حین آنیل در دماهای بالا قابل توجه است و از آنجا که مراحل بازگشت مارتنزیت به آستنیت و تبلور مجدد آستنیت باقی مانده در دماهای بالا به سرعت انجام می شوند، کنترل فرآیند ترمومکانیکی بر اساس بازگشت مارتنزیت کرنشی مشکل می شود. در پایان، بررسی خواص مکانیکی نشان داد که بازگشت مارتنزیت به آستنیت و تولید ساختار ریزدانه منجر به افزایش چشمگیر استحکام می شود. همچنین تبلور مجدد آستنیت باقی مانده برای تولید ساختار هم محور نهایی منجر به کاهش استحکام و بهبود انعطاف پذیری می گردد. این نتایج بر اساس میزان ریزدانگی و پدیده پلاستیسیته تحت تاثیر استحاله (TRIP) تحلیل شد.
- Abstract
- Despite good properties, the strength of austenitic stainless steels is relatively low in the annealed state. Production of ultrafine grained structures in these steels for obtaining both high strength and good ductility had attracted a considerable attention in last three decades by an advanced thermomechanical treatment including cold rolling for the formation of strain-induced martensite and annealing for its reversion to ultrafine grained austenite. However, much more works are required for optimization and controlling the different stages of this process and the effect of retained austenite after cold working and grain growth after reversion need more attention. In this work, microstructural evolutions and the changes in mechanical properties during cold working and annealing for an AISI 304 austenitic stainless steel were systematically taken into account to shed light on the requirements and limitations of this efficient grain refining approach. It was seen that hardness, amount of martensite, and elongation of grains increase with increasing reduction in thickness. Moreover, three distinct stages were identified during annealing: Reversion of martensite to austenite, recrystallization of retained austenite, and grain growth. The reversion process resulted in the formation of ultrafine grained structure but primary recrystallization of retained austenite, if it is present, delayed the formation of an equiaxed structure and results in the coarsening of fine austenite grains and micron-sized grains can be obtained. On the other hand, it was revealed that grain growth during annealing is considerable in relatively higher temperatures, and since the reversion and recrystallization processes are much faster at higher temperatures, controlling this thermomechanical process will be rather inaccessible. Finally, study of mechanical properties showed that the reversion process and production of fine grained structure resulted in a significant increase in strength. Moreover, the recrystallization of retained austenite for obtaining an equiaxed structure results in a decline in the strength level and ductility improvement. These results were argued based on the degree of grain refinement and TRIP effect. Keywords: Austenitic stainless steel, Strain-induced martensite, Reversion annealing, Microstructural evolutions, Mechanical properties, TRIP effect
