23539

بررسي تأثير شرايط كار گرم بر خواص مكانيكي و ريزساختار فولاد TWIP

ارشد

مهندسي مواد

1396

99/11/28

دكتر حسين عربي دكتر بهمن ميرزاخاني

دكتر باقر محمدصادقي

مواد

در مطالعه حاضر تاثير شرايط كار گرم بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد TWIP بررسي شد. فولادهاي TWIP فولادهاي با تركيب شيميايي Fe-Mn-Al-Si هستن كه به دليل داشتن منگنز بالا يعني مقداري حدود 17 تا 35 درصد وزني داراي زمينه آستنيتي حتي در دماي محيط بوده است و مكانيزم عمده تغيير شكل آنها دوقلويي است. فولادهاي TWIP عليرغم داشتن استحكام كششي بالا ) 1000 تا 1500 مگاپاسگال( داراي استحكام تسليم پاييني ) 200 تا 450 مگاپاسگال( هستند. در طراحي بدنه خودروهاي مدرن علاوه بر شكلپذيري خوب استحكام تسليم مواد حائز اهميت است. هدف از اين مطالعه بهبود استحكام تسليم ميباشد. بدين منظور شمش فولاد مورد نظر در كورهي القايي تحت اعمال گاز آرگون ريختهگري و سپس عمليات ذوب مجدد با سرباره (ESR) بر روي آن انجام شد. به منظور همگنسازي ساختار ريختگي، توزيع يكنواخت عناصر آلياژي، از بين بردن ساختار دندريتي و افزايش انعطافپذيري شمش ESR شده تحت عمليات هموژن در دماي C◦1250 به مدت 3 ساعت قرار گرفت. عمليات فورج گرم در دماهاي متفاوت 900 ، 1000 و 1100 درجه سانتيگراد با اعمال يك، سه و پنج ضربه روي هر نمونه صورت گرفت و در نهايت نمونهها در هوا سرد شدند. نتايج حاصل از XRD نشان داد كه ريزساختار فولاد مورد نظر داراي زمينه آستنيت با رسوبات فاز دوم ميباشد. پس از بررسيهاي مكانيكي و ريزساختاري بالاترين استحكام تسليم متعلق به نمونهي فورج شده در دماي C◦1100 و اعمال 6 / 44 % كاهش ضخامت بود كه مقدار حاصل برابر با 554 مگاپاسگال بود كه علت آن ريزدانگي ناشي از انجام عمليات فورج گرم در اين دما بود. علاوه بر اين، بالاترين سختي در نمونه فورج شده در دماي C◦ 900 و اعمال 6 / 53 % مشاهده شد.

1400/02/28

Investigation of the Effect of Hot Working Conditions on Microstructure and Mechanical Properties of TWIP Steel

2/17/2022 12:00:00 AM

In the present study, the effect of hot working conditions on the microstructure and yield strength of twinning induced plasticity (TWIP) steel was investigated. TWIP steels are steels with the chemical composition Fe-Mn-Al-Si, which due to their high manganese content, ie about 17 to 35 wt%, have austenitic structure even at ambient temperature, and their main mechanism of deformation is twinning. TWIP steels, despite having high tensile strength (1000-1500 MPa), have low yield strength (200-450 MPa). In the design of modern automotives good ductility and the yield strength of the material is important. This study aimed to achieve the highest yield strength. For this purpose, the desired steel ingot was cast in a vacuum induction melting by applying argon gas, and then Electro Slag Melting (ESR) operation was performed on it. In order to homogenize the casting structure, uniform distribution of alloying elements, elimination of dendritic structure, and increase flexibility. ESR ingots were subjected to homogeneous operation at 1250 °C for 3 hours. Hot forging operations were performed at different temperatures of 900, 1000, and 1100 ° C with applying one, three, and five impacts on each sample, and finally, the samples were cooled in air. The results of X-ray diffraction showed that the microstructure of the steel is austenitic with carbide particles. After mechanical and microstructural studies, the highest yield strength belonged to the forged sample at 1100 ° C with five shocks; the resulting values is 554 MPa. The reason for the increase in properties is the fine-grained structure due to hot forging operations at this temperature. Besides, the highest hardness was observed in the forged sample at 900 °C with five strokes.

فولاد TWIP ، دوقلويي، تنش تسليم، كار گرم، ريزساختار، تبلور مجدد

TWIP steel, Twins, Yield stress, Hot working, Microstructure, Recrystallization