16058

1651 دكتري

دكتري

مهندسي مواد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

هفده، 124ص.: مصور، جدول، نمودار

احمد رضاييان، محمد رضا طرقي نژاد

قاسم ديني

رضا شجاع رضوي، مرتضي شمعانيان، مسعود عطاپور

1399/09/22

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1399/09/22

2655334

چكيده فوالدهاي پرمنگنز با انرژي نقص چيدن پايين به دليل تغيير شكل پالستيكي ناشي از دوقلويي شدن TWIP در كرنشهاي باال مانند تصادفات قابليت جذب انرژي بااليي دارند اين نوع فوالدها به دليل اين ويژگي مورد توجه صنعت خودرو سازي و محققان قرار گرفتهاند استفاده از ورقهاي اين فوالد در بدنه خودرو در كنار ديگر فوالدهاي با شكلپذيري باال مانند فوالدهاي عاري از عناصر بيننشين IF باعث شده است خاصيت جوشپذيري اين فوالد از اهميت بااليي برخوردار گردد در اين پژوهش از جوشكاري با پرتو پر انرژي ليزر ضرباني به دليل حرارت ورودي پايين منطقه متاثر از حرارت كوچك و سرعت باال نسبت به ديگر روشهاي متداول جوشكاري براي اتصال همجنس TWIP TWIP و غيرهمجنس TWIP IF استفاده شد بدين منظور فوالد TWIP اوليه با ضخامت 3 mm تا 07 درصد كاهش ضخامت براي اتصال TWIP TWIP و تا 08 درصد كاهش ضخامت 0 7 mm براي اتصال TWIP IF نورد شدند و سپس براي بهدست آوردن ساختاري مطلوب در دماي 800 C به مدت 01 و 03 دقيقه آنيل شدند ابتدا تاثير ميزان حرارت ورودي توان پرتو ليزر روي مورفولوژي رشد حالتهاي انجماد و تحوالت ريزساختاري ناشي از فرايند جوشكاري با پرتو ليزر مورد بررسي قرار گرفت و سپس پارامترهاي موثر بر فرايند جوشكاري ليزر توان پرتو سرعت جوشكاري و نقطه اثر پرتو شناسايي و آزمونها براساس طراحي تركيبي مركزي CCD در پنج سطح مجموعا 02 آزمون طراحي و انجام شد با استفاده از روش آماري رويه پاسخ RSM يك مدل رياضي جهت پيشبيني خواص مكانيكي و تركيب شيميايي منطقه ذوب ارائه شد با توجه به مدل ارائه شده شرايط بهينه توان 2595 w سرعت 0 54 m min قطر اثر پرتو mm 84 0 استخراج و براساس اين شرايط جوشكاري انجام شد نتايج حاصل از آزمون واقعي استحكام نهايي 800 Mpa و پيشبيني مدل استحكام نهايي 839 Mpa مقايسه و صحهگذاري گرديد كه توانايي باالي مدل در پيشبيني خواص را تاييد نمود نتايج حاصل از تحليل و آناليز روش رويه پاسخ نشان داد كه سرعت جوشكاري و توان پرتو ليزر بيشترين اثر را روي استحكام نهايي و درصد منگنز منطقه ذوب دارند ريزساختار تركيب شيميايي و فازهاي تشكيل دهنده فلز پايه و منطقه ذوب اتصال TWIP TWIP و TWIP IF توسط ميكروسكوپ نوري ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM آناليز عنصري EDS و پراش پرتو ايكس XRD مورد ارزيابي قرار گرفتند بهمنظور يررسي خواص مكانيكي اتصال از آزمون كشش تك محور و ميكروسختي سنجي ويكرز استفاده شد براي بررسي ارتباط جهت گيري كريستالوگرافي مناطق مختلف جوش توزيع مرزهاي ويژه و دوقلويي و اثر آنها بر مقاومت شكست تحوالت بافت در حين تغيير شكل و ميزان كرنشهاي داخلي از آناليز EBSD استفاده شد نمودار توزيع اندازه دانهها نشان داد كه ميانگين اندازه دانه در فلز پايه برابر با m 4 0 3 و در منطقه ذوب برابر با 8 1 m است و بعضي از دانهها تا 45 m نيز رشد كردهاند و منجر به پديده نرم شدن در منطقه ذوب شدهاند بهطوريكه كاهش سختي از ميانگين 315 4 HV در فلز پايه به 275 6 HV در منطقه ذوب اين نرم شدن را تاييد نمود بررسي تصاوير قطبي مربوط به فلز پايه و منطقه ذوب در مرز جوش منطقه رشد رونشستي حاكي از آن است كه ارتباط جهتگيري مكعبي مكعبي 001 001 و 001 001 در طول مرز شكل گرفته است نتايج آزمون كشش اتصال بهينه نشان داد كه استحكام نهايي اتصال 805 MPa در مقايسه با استحكام فلز پايه 846 MPa مقدار قابل توجه و مطلوبي است در حاليكه شكست از منطقه ذوب اتفاق افتاد كه دليل آن عالوه بر كاهش سختي در اثر درشت شدن دانهها به كاهش مرزهاي ويژه و دوقلويي و افزايش مرزهاي تصادفي در منطقه ذوب نسبت داده شد بررسي تحوالت بافت و مكانيزم شكست منطقه ذوب بعد از تغيير شكل نشان داد كه بافت ضعيف مكعبي موجود در منطقه ذوب در حين تغييرشكل حذف و بافت برنج كه ناشي از تغييرشكل دوقلويي است شدت گرفته است ارزيابي خواص مكانيكي اتصال غيرهمجنس TWIP IF نشان داد كه در آزمون كشش برخالف انتظار شكست از منطقه IF BM كه سختي باالتري نسبت به IF HAZ دارد اتفاق افتاد كه دليل آن وجود بافت خيلي قوي 111 يا رشته گاما در منطقه IF HAZ است كه در مقابل تغييرشكل مقاومت بااليي نشان داده است كلمات كليدي فوالدهاي پرمنگنز مدل رياضي روش رويه پاسخ ارتباط جهتگيري بافت مرزهاي ويژه زواياي عدم تطابق

Investigation of properties and microstructure of TWIP steel similar and dissimilar joint by laser welding Hamid Vahid Dastjerdi hamid@ma iut ac ir September 20 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology IUT Isfahan 84156 83111 IranSupervisors Ahmad Rezaeian1 a rezaeian@cc iut ac ir Mohammad Reza Toroghinejad2 toroghi@cc iut ac irDepartment Graduate Coordinator Mahshid kharazihaAbstractHigh manganese steels with low stacking fault energy due to twinning induced plasticity TWIP arecapable of absorbing high energy at high strains such as accidents In this study high energy beam welding laser was used for similar TWIP TWIP and dissimilar TWIP IF joint due to low input temperature low heat affected zone and high speed compared to other common welding methods According to theproposed model optimal conditions were extracted and welding was performed based on these conditions The results of actual test final strength 800 MPa and model prediction were compared and validated which confirmed the high ability of the model to predict properties Pole figures of the base metal andfusion zone at the fusion boundary region epitaxial growth indicates that the cube cube orientationrelationship 100 100 and 100 100 along the boundary it is formed Investigation of textureevolution and fracture mechanism of the fusion zone after deformation showed that the weak cube typetexture in the fusion zone was removed during the deformation and the brass type texture due to twindeformation intensified Evaluation of the mechanical properties of the TWIP IF dissimilar joint showedthat in the tensile test no fractures occurred in the IF HAZ due to the presence of very strong texture 111 or gamma fiber in the IF HAZ region Keywords Response surface methodology Orientation relationship Texture Special boundaries 1 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology2 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology 1

احمد رضاييان، محمد رضا طرقي نژاد

قاسم ديني

رضا شجاع رضوي، مرتضي شمعانيان، مسعود عطاپور