عنوان پایان‌نامه
رفتار تغییر شکل گرم فولاد سبک چند فازی زمینه آستنیتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی متالورژی و مواد
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1360;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81088;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1360;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81088
- تاریخ دفاع
- ۰۱ مرداد ۱۳۹۶
- دانشجو
- حمیدرضا عابدی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- در این پژوهش رفتار تغییرشکل یک فولاد سبک زمینه آستنیتی با ترکیب شیمیایی اسمی Fe-18Mn-8Al-0.8C، در محدوده دمایی C°1000-25 با تکیه بر تبیین ارتباط ریزساختار-رفتارسیلان-متغیرهای فرایند مورد مطالعه قرار گرفته است. توسعه زیرساختار شامل ایجاد مرزهای فرعی، تشکیل سلول های نابجایی و زیردانه ها، کاهش اندازه زیردانه ها و چرخش آنها به عنوان مشخصه اصلی ساختار های تغییرشکل یافته در شرایط مختلف ترمومکانیکی شناسایی شد. کاهش اندازه میانگین زیردانه ها در مرحله نهایی سخت شوندگی با سرعت کمتری تا شکست ادامه می یابد، در نتیجه قابلیت درهمگیرشدن نابجایی ها در داخل زیردانه ها کاهش یافته و تحت این شرایط مکانهای موضعی با جهت مرجح برای دوقلویی شدن از طریق چرخش زیردانه ها فراهم می شود. دوقلویی های مکانیکی در نواحی قابل تشخیص است که فاکتور اشمید لغزش از دوقلویی بیشتر است. انحراف مشاهده شده از قانون اشمید به افزایش احتمال جوانه زنی دوقلویی ها از طریق نقص در چیده شدن های عارضی نسبت داده می شود. نکته قابل ذکر دیگر اعوجاج / اضمحلال دوقلویی های آنیلی در نتیجه توسعه گسترده زیرساختار است. مشاهده اخیر بر اساس اندرکنش موضعی نابجایی های متحرک و مرزهای دوقلویی آنیلی مورد بحث قرار می گیرد. بررسی مکانیزم وقوع پیرکرنشی دینامیکی از دیگر موارد بررسی شده در این پژوهش است. نشان داده شده است که کاهش قابل توجه اندازه زیردانه ها و سلول های نابجایی و چگالی بالای نابجایی ها در دیواره سلول ها اثر نفوذ ترغیب شونده توسط تنش را افزایش می دهد. بنابراین اتم های محلول به دیواره سلول های نابجایی جذب می شوند و احتمال تشکیل جفت های C-Mn در ناحیه نقص افزایش می یابد. وقوع پیرکرنشی دینامیکی تحت شرایط مورد بررسی به اندرکنش بین اتم بین نشین C در جفت C-Mn و نابجایی جزئی پیشروی منطقه نقص در چیده شدن و درنتیجه تغییر جهت گیری اتم کربن در فضاهای هشت وجهی و چهار وجهی نسبت داده شد. بر همین اساس و با توجه به ماهیت مناطق نقص در چیده شدن زمان های اندرکنش مورد محاسبه و مقایسه قرار گرفته است. با توجه به توسعه گسترده زیرساختار بیشینه دمایی که در آن پیرکرنشی دینامیکی قابل مشاهده است (C°400) به مراتب از مقدار گزارش شده در خصوص فولادهای با خاصیت پلاستیسیته القا شونده توسط دوقلویی بالاتر است. در محدوده دمایی (C°1000-700) وقوع گسترده بازیابی و تبلور مجدد دینامیکی به عنوان مکانیزم های اصلی تغییر شکل شناسایی شده است. وقوع تبلور مجدد دینامیکی پیوسته شرایط را برای وقوع لغزش مرزدانه ای و تشکیل ریزترکها فراهم می کند. در واقع مسیر شکست به جای مرزهای فرعی از مرزهای اصلی عبور کرده و در نتیجه مقادیر ازدیاد طول تا شکست کاهش می یابد.
- Abstract
- The present work is conducted to evaluate the deformation behavior of duplex lightweight steel with the nominal composition of Fe–18Mn–8Al-0.8C during cold-to-high temperature regime. The significant strain hardening capability of the experimental steel is attributed to the cell structure formation and its progressive evolution to the subgrains over a wide range of strain. The continuous subgrain refinement leads to the nano-size partitioning of the austenite (~530 nm) and ferrite (~500 nm) grains. However, the mesh length appears to be stabilized at true strains above 0.35, thereby reducing the work hardening rate. The latter induce subgrain rotation to higher misorientations and provide the local areas holding preferred orientation for twin nucleation. Twinning is more populated in regions possessing higher Schmid factor for slip than that of twin. The observed non-Schmid behavior is attributed to the increased feasibility of extrinsic stacking fault formation. It is also found that the local interactions between the mobile dislocations and the annealing twins caused progressive deviation of misorientation axis/angle of twins’ boundaries from ?3-coincidence. The evolved grain boundaries through distortion/detwinning process possess the nature of low angle ones. The present work also devotes to address the origin of dynamic strain aging. The progressive increase of the sub-boundary population and the nano-size partitioning of the parent austenite increases the stress assisted drift of solutes. This renders the sub-boundaries preferred sites to accommodate the solutes. Subsequently the probability of interstitial-substitutional complexes formation increases. The room temperature dynamic strain aging is justified considering the interaction of C atoms in C-Mn complex and the leading partial of intrinsic-extrinsic stacking faults. In this regard the interaction time the reorientation time of C atom between the octahedral and tetrahedral positions were calculated and compared. Considering the intensified substructure development, the upper strain aging temperature in the present condition (400°C) is well higher than that of conventional induced plasticity steels which is reported to be close to 220°C. At hot temperature regime (700-1000°C), the extended dynamic recovery under the lowest applied strain rate (0.0001s-1) was considered as the main restoration mechanism. Increasing the applied strain rate to 0.1s-1 provided an appropriate condition for the occurrence of continuous dynamic recrystallization. The presence of fine recrystallized grains could favour the grain boundary sliding thereby resulting in wedge-type cracking which would deteriorate the ductility behavior of the material. Keywords: Lightweight steel; Substructure; Deformation twinning; Dynamic strain aging; De-Twinning; Continuous dynamic recrystallization
