18957

۱۸۹۵۷

بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد Fe-24Ni-0.2C پس از تغيير شكل پلاستيك شديد به روش RCSR

كارشناسي ارشد

شكل دهي فلزات

۱۳۹۴

۱۳۹۶/۱۲/۲۰

دكتر محمد تقي صالحي - دكتر حميدرضا جعفريان

دكتر عليرضا ايواني

مواد و متالورژي

در اين تحقيق، اثر سيكل‌هاي مختلف يكي از روش‌هاي تغييرشكل پلاستيك شديد (SPD) با عنوان كنگره‌دار كردن و صاف كردن متوالي به وسيله نورد (RCSR) و همچنين اثر مسيرهاي مختلف كرنشي در اين روش بر روي يك فولاد آستنيتي-مارتنزيتي با تركيب شيميايي Fe-24Ni-0.2C از ديدگاه مكانيكي و ريزساختاري بررسي شد. براي بررسي خواص مكانيكي آزمايش‌هاي كشش و ريزسختي ويكرز انجام شد. از آزمايش كشش مقادير استحكام كششي، استحكام تسليم، ازدياد طول يكنواخت و توان كارسختي بدست آمد. براي بررسي ريزساختاري از تصاوير ميكروسكوپ نوري و تصاوير به دست آمده از روش پراش الكتروني از الكترون‌هاي برگشتي (EBSD) استفاده شد. از روش EBSD ميزان اندازه دانه متوسط، توزيع اندازه دانه، توزيع زاويه عدم‌انطباق و كسر مرزهاي كوچك‌زاويه بدست آمد. به كمك نتايج داده‌هاي آزمايش پراش اشعه X (XRD)، چگالي نابجايي‌ها و كسر حجمي مارتنزيت محاسبه شد. عمليات RCSR بر روي فولاد مورد بررسي در دو مسير كرنشي A و B انجام شد. بعد از هر سيكل در مسير A ، نمونه 180 درجه و در مسير B 90 درجه چرخانده شد. در اين تحقيق مشاهده شد كه با افزايش تعداد سيكل‌هاي RCSR، كسر حجمي مارتنزيت ناشي از تغيير شكل در مسير A از 3 درصد به 38 درصد و در مسير B به 32 درصد افزايش مي‌يابد. همچنين چگالي متوسط نابجايي‌ها از 1014×5 به 1014×15 در مسير A و به 1014×30 در مسير B افزايش مي‌يابد. در نتيجه ماده كارسخت، استحكام تسليم از 254 مگاپاسكال به 872 مگاپاسكال در مسير A و به 940 مگاپاسكال در مسير B، استحكام كششي از 1210 مگاپاسكال به 1362 مگاپاسكال در مسير A و به 1442 مگاپاسكال در مسير B، ازدياد طول يكنواخت از 48/0 به 08/0 و توان كارسختي از 53/0 به 20/0 در مسير A و به 19/0 در مسير B تغيير مي‌يابد. همچنين مشاهده شد كه با افزايش تعداد سيكل‌هاي RCSR تا 25 سيكل، اندازه دانه به طرز چشمگيري كاهش مي‌يابد كه اين موضوع باعث افزايش استحكام تسليم مي‌شود. اندازه دانه در لبه براي مسير A از 75/11 به 2/0 ميكرومتر و در مسير B به 38/0 ميكرومتر تغيير مي‌كند. تغييرات اندازه دانه در مركز براي مسير A از 75/11 به 43/1 ميكرومتر و در مسير B به 1/2 ميكرومتر مي‌باشد. علاوه بر اين مشاهده شد كه دو مسير كرنشي مختلف تاثير متفاوتي روي چگالي متوسط نابجايي‌هاي فاز آستنيت و كسر حجمي مارتنزيت مي‌گذارد. اين موضوع منجر به تغييرات در تنش تسليم، استحكام كششي نهايي، ازدياد طول يكنواخت و توان كارسختي مي‌شود. تحقيق ما نشان داد كه در مسير B امكان حصول استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي بالاتر (به ترتيب 48 مگاپاسكال و 80 مگاپاسمال بيشتر) در همان مقدار توان كارسختي مسير A وجود دارد.

1397/03/10

Investigation on Mechanical and Microstructural Properties of a Fe-24Ni-0.2C steel during SPD thorough RCSR process

5/31/2018 12:00:00 AM

In this research, the effect of different cycles and routes of Repetitive Corrugation and Straightening by Rolling (RCSR) as one of Severe Plastic Deformation (SPD) methods on a Fe-24Ni-0.2C Q&P Steel from mechanical and microstructural standpoint was investigated. The RCSR process on the studied steel fulfilled in two different strain routes. After each cycle in route A, specimens were rotated 180 degrees while in route B, rotations were 90. It is observed that with the increase in the number of RCSR cycles, dislocation density increase in both strain routes from 4*104 to 15*104. It is found that in 15 cycles dislocation density in route A is two times bigger than B while in 25 cycles, dislocation density in route B is twice as big as A and eventually, dislocation density reaches to mentioned equilibrium amount. It has also observed that with an increase in the number of RCSR cycles, volume fraction of martensite increases. This increase in route A and B is 34 & 49 percent respectively. Furthermore, it is observed that with an increase in the number of RCSR cycles, the average grain size (AGS) from 4.33 micrometer in surface and edge reach 2.98 & 1.68 micrometers respectively. Decreasing average cell size (ACS) in surface and edge were from 3.7 micrometers to 1.22 & 0.55 micrometer respectively. It seems that strain imposed to the edge is more than surface. Increasing dislocation density, decreasing grain size and increasing volume fraction of martensite cause an increase yield strength (YS) from 254 to 872 MPa in route A and to 921 MPa in route B. The other effects of increasing dislocation density and volume fraction of martensite is expanding ultimate tensile strength (UTS) from 1210 to 1362 MPa in route A and to 1460 MPa in route B, decreasing uniform elongation from 0.48 to 0.08 and decreasing work hardening exponent from 0.53 to 0.20. Accordingly, it has observed that in route B, more YS and UTS (48 & 99 MPa respectively) are achievable in the same uniform elongation and work hardening exponent rather than route A.