فولادهاي زنگ‌نزن مارتنزيتي كه بر پايه سيستم Fe-Cr-C قرار دارند از سختي و استحكام بيشتري نسبت به فولادهاي آستنيتي برخوردارند. اين فولادها به دليل استحكام و مقاومت به خوردگي داغ بالا در صنايع توربيني و گاز و پتروشيمي كاربرد وسيعي پيدا كرده‌اند . اما اين گروه از فولادها نسبت به فولادهاي زنگ‌نزن فريتي و آستنيتي، مقاومت به خوردگي كم‌تري نشان مي‌دهند. از طرفي در صنايع توربيني استحكام آلياژ پارامتر مهمي درميان خواص مختلف فولادها محسوب مي‌شود. از اين رو هدف از پژوهش حاضر، بررسي تأثير كربن و نيكل بر ريزساختار و رفتار تغيير شكل گرم فولاد 410، با استفاده از آناليز حرارتي تفاضلي (DTA)، طيف‌سنجي پراش پرتو ايكس (XRD)، آزمايش فشار گرم، تعيين معادلات بنيادي حاكم بر فرآيند تغيير شكل، ارائه نقشه‌هاي فرآيند تغيير شكل گرم و بررسي ريزساختار است. بدين منظور، دو فولاد 420B و 414 كه به ترتيب كربن و نيكل بيش‌تري نسبت به فولاد 410 دارند، انتخاب و آزمون فشار گرم در 5 دما در محدوده دمايي °C 1150-950 و 4 نرخ كرنش در محدوده s-1 1-001/0 روي اين آلياژها انجام شده است. با توجه به منحني‎‌هاي سيلان دو آلياژ و ريزساختار آن‌ها مشخص شده است كه در نرخ كرنش پايين (s-1 001/0)، تبلور مجدد ديناميكي مكانيزم غالب فرآيند ترميم بوده اما درصد كمي از ساختار دچار ترميم شده است. اين مساله در نرخ كرنش بالا (s-1 1) نيز ديده شد كه درصد ترميم و كار نرمي حاصل از آن به شدت كاهش مي‌يابد. در اين حالت مكانيزم غالب ترميم، بازيابي است. اما در نرخ كرنش‌هاي s-1 01/0 و s-1 1/0 مقدار بيشينه كار نرمي حاصل شد كه اين پديده به دليل شرايط مناسب وقوع تبلور مجدد ديناميكي (دما و زمان)، بوده است. با توجه به نتايج آناليز حرارتي تفاضلي آلياژهاي مورد بررسي مشخص شد كه دماي شروع استحاله آستنيت به فريت دلتا براي فولادهاي 420B و 414 به ترتيب °C 1046 و °C 1092 است كه در نتيجه جهت جلوگيري از تشكيل فريت دلتا كه فاز تردي محسوب مي‌شود، بايستي از تغيير شكل گرم اين آلياژها در دماهاي بيش‌تر از دماي شروع اين استحاله خودداري شود. در نتيجه محدوده تغيير شكل گرم آلياژ 420B، در محدوده دمايي °C 1046-950 و نرخ كرنشي s-1 1/0-01/0 و آلياژ 414، در محدوده دمايي °C 1092-950 و نرخ كرنشي s-1 1/0-01/0 بدست آمده است. با توجه به نتايج DTA نشان داده شد كه با افزايش كربن و نيكل منطقه پايداري آستنيت افزايش يافته كه در نتيجه جهت افزايش مقاومت به خوردگي اين آلياژها مي‌توان درصد كروم آلياژها را افزايش داد.

1396/07/12

1/1/1900 12:00:00 AM

Martensitic stainless steels, developed based on Fe-Cr-C tertiary systems, have superior hardness and strength comparing to austenitic categories. Such classes of heat resistant ferrous alloys have obtained extensive applications in gas turbines due to their hot corrosion resistance and high strength. Although martensitic stainless steels have inferior corrosion resistance with respect to ferritic and austenitic ones, strength is the most significant parameter among all design factors in high temperature turbine components. In this study, the effect of carbon and nickel content on microstructure and deformation behavior of 410 steel was investigated using differential thermal analysis, X-ray diffraction, and hot compression experimental test together with the development of constitutive equations, processing maps and microstructural evolutions. Two steel grades of 414 and 420B containing a higher amount of nickel and carbon, respectively comparing to 410 steel were chosen and their hot deformation characteristics were studied at temperature range of 950-1150°C and strain rate ranging from 0.001 to 1s-1. It was deduced from the results that dynamic recrystallization is the dominant restoration mechanism at lower strain rate (0.001s-1) but fully recrystallized microstructure was not detected while at high strain rate (1s-1), restoration and thermal softening reduce significantly. In the latter situation, dynamic recovery phenomenon is the key governing involved mechanism. However, in middle ranges of strain rates i.e. 0.01 and 0.1s-1, the maximum recovery rate was achieved that was stemmed by the appropriate occurrence of dynamic recrystallization (time and temperature). The transition temperatures of austenite to brittle ferrite delta were recorded to be 1046°C and 1092°C for 420B and 414 steels, respectively and hence, thermomechanical treatment in higher temperatures is prohibited. The hot deformation conditions of 420B and 414 stainless steels in strain rate range of 0.001-1s-1 are the temperature range of 950-1046°C and 950-1092°C, respectively. According to DTA results, austenite stability domain was extended due to carbon and nickel addition and for improving the corrosion resistance of these alloys, Chromium can be added to the composition.