9358

8640

كارشناسي ارشد

مواد- شناسايي و انتخاب مواد

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد

1393

چهارده،94ص.: مصور،جدول،نمودار

ص.ع.به فارسي و انگليسي

احمد كرمانپور، عباس نجفي زاده

18/9/93

محمدحسين عنايتي، مرتضي شمعانيان

مهندسي مواد

ID8640

چكيده فولادهاي زنگ نزن آستنيتي با وجود داشتن خواص منحصربهفرد به دليل داشتن استحكام تسليم پائين كمتر درصنايع مختلف مورد استفاده قرار ميگيرند موثرترين راه براي افزايش همزمان استحكام و چقرمگي ريزدانه كردن فولاد است يكي از مهمترين فرايندهايي كه براي توليد فولاد زنگ نزن آستنيتي شبهپايدار نانو فوق ريزدانه مورد استفاده قرار ميگيرد فرايند ترمومكانيكي مارتنزيت است اين فرايند شامل نورد سرد براي تشكيل مارتنزيت ناشي از كرنش و در ادامه آنيل بازگشتي براي دستيابي به آستنيت نانو فوق ريزدانه است ازآنجاييكه در حين نورد سرد با توجه به شرايط اعمالي ميزان نورد نرخ كرنش دماي نورد و اندازه دانه اوليه آستنيت نرخ تشكيل مارتنزيت و درنتيجه مورفولوژي مارتنزيت حاصلشده تغيير مييابد در اين پژوهش اثر مورفولوژي مارتنزيت در دو نمونه فولاد زنگ نزن آستنيتي 102 با درصدهاي مختلف كاهش ضخامت 05 و 09 بر تشكيل ساختار ميكروسكوپي حين آنيل در طي دماها و زمانهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت نتايج نشان داد كه پس از 05 نورد مورفولوژي غالب لايهاي و پس از 09 نورد ساختار فاقد هرگونه لايههاي مارتنزيت بوده و تقريبا تمامي ساختار بهصورت سلول نابجايي است با كاهش كرنش اشباع و افزايش كرنش كسر ساختار سلول نابجايي افزايش و اندازه كريستالهاي اين ساختار از 50 nm براي 05 نورد به 10nm براي 09 نورد كاهش مييابد مشخص شد كه در طي آنيل بازگشتي در تمامي دماها نرخ جوانهزني آستنيت در ساختار سلول نابجايي به دليل تعداد بالاتر مراكز جوانهزني در مقايسه با مارتنزيت لايهاي بيشتر است حتي با انجام آنيل در دماي 900 C مارتنزيت لايهاي پس از گذشت زمان 01 دقيقه كاملا بازگشت مييابد در حاليكه براي ساختار سلول نابجايي اين زمان در حدود 2 دقيقه است مكانيزم بازگشت در تمامي دماها مكانيزم نفوذي جوانهزني و رشد تعيين شد به دليل بزرگتر بودن جوانههاي حاصل از مارتنزيت لايهاي و كمتر بودن نيرو محركه و همچنين جلوگيري مارتنزيت باقيمانده اين ساختار از رشد سريع دانهها نرخ رشد دانهها در آستنيت حاصل از مارتنزيت لايهاي كمتر است در آنيل در دماهاي 007 و 800 C به دليل نرخ كم رشد دانهها همواره آستنيت حاصل از ساختار سلول نابجايي كوچكتر است در زمانهاي ابتدايي آنيل در دماي 900 C اندازه دانههاي آستنيت بازگشتي از مارتنزيت با ساختار سلول نابجايي كوچكتر بوده اما با افزايش زمان به دليل بالاتر بودن نرخ رشد دانهها در اين دما اندازه دانههاي آستنيت بزرگتر از آستنيت حاصل از مارتنزيت لايهاي ميشود كوچكترين اندازه دانه فولاد با كسر حجمي مناسب آستنيت در اين حالت براي نمونه 09 نورد شده پس از 03 ثانيه 120 nm با استحكام تسليم 1050 MPa و ازدياد طول 03 و براي نمونه 05 نورد شده پس از 06 ثانيه 500 nm با استحكام تسليم 830 MPa و ازدياد طول 53 بدست آمد كلمات كليدي فولاد زنگ نزن آستنيتي 102 عمليات ترمومكانيكي مارتنزيت مورفولوژي مارتنزيت مارتنزيت لايهاي ساختار سلول نابجايي آنيل بازگشتي

Investigating the effect of strain induced martensite morphology on formation of nano ultrafine grained structure in 201 austenitic stainless steel through martensite thermomechanical process Salman pirestany s pirestany@ma iut ac ir 22nd September 2014 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiA Kermanpur Assoc prof Supervisor E mail ahmad k@cc iut ac irA Najafizadeh prof Supervisor E mail a najafi@cc iut ac irAbstractAustenitic stainless steels ASSs despite having unique properties are less used in variousindustries due to their low yield strength Grain refinement is the most effective way toincrease strength and toughness at the same time Martensite thermomechanical process isa promising method to produce nano ultrafine grained metastable ASSs This processinvolves cold rolling to form strain induced martensite followed by reversion annealing toachieve nano ultrafine grained austenite According to the conditions imposed during coldrolling strain strain rate rolling temperature and austenite grain size the martensiteformation rate and therefore the obtained martensite morphology can be changed In thiswork effect of the martensite morphology in AISI 201 ASS with 50 and 90 thicknessreduction on microstructure formation during annealing at different temperatures and timeswere investigated The result showed that after 50 cold rolling the dominant morphologywas lath martensite while it was cell dislocation structure without any martensite lathsafter 90 reduction By decreasing saturation strain and increasing strain the volumefraction of cell dislocation structure increased and the crystal size of this structuredecreased from 50 nm for 50 to 10 nm for 90 reduction It was found that duringannealing at all temperatures the austenite nucleation rate in the cell dislocation structureswas higher than that of the lath martensite due to higher number of nucleation sites Forannealing at 900 C the lath martensite was fully reversed after 10 min but this time wasabout 2 min for the cell dislocation structure The reversion mechanism at all temperatureswas determined diffusional mechanism nucleation and growth Due to the larger austenitegrains formed from lath martensite lower driving force and also prevention of the residualmartensite from rapid grain growth of austenite growth of austenite grains formed fromthe lath martensite was lower than the cell dislocation martensite By annealing at 700 and800 C the austenite grain size formed from the cell dislocation structure was finer Duringthe early stages of annealing at 900 C the reversed austenite grain size formed from thecell dislocation martensite was smaller however it was larger than the austenite formedfrom lath martensite in later stages Under this annealing condition the smallest austenitegrain size with suitable austenite volume fraction was 120 nm with 1050 MPa yieldstrength and 30 elongation for the 90 cold rolled specimen after annealing for 30 s while it was 500 nm with 830 MPa yield strength and 35 elongation for the 50 coldrolled steel after annealing for 60 s Key words 201 Austenitic stainless steel Martensite thermomechanical process Martensite morphology lath martensite cell dislocation structure reversion annealing

احمد كرمانپور، عباس نجفي زاده

محمدحسين عنايتي، مرتضي شمعانيان