مقایسه تاثیر عناصر افزودن میکروآلیاژ Ti و Nb بر ریزساختار و خواص مکانیکی یک فولاد ریختگی با عملیات حرارتی تندسرمایی - بخش بندی شده (Q-P)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استاد تمام گروه مهندسی مواد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تبریز ، تبریز، ایران

3 استادیار گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز

10.22034/frj.2021.284913.1135

چکیده

در مقاله حاضر تاثیر عناصر میکروآلیاژ Ti و Nb بر ریزساختار و خواص مکانیکی یک فولاد استحکام بالا (AHSS ) در عملیات حرارتی تندسرمایی بخش بندی (Q-P ) بررسی شد. نمونه های فولادی حاوی عناصر میکروآلیاژ Ti و Nb تحت عملیات حرارتیQ-P و سرمایش سریع ، برگشت (Q-T ) قرار گرفتند. پس از انجام عملیات حرارتی Q-P و Q-T، بررسی خواص نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، آنالیز اشعه ایکس (XRD)، ریزسختی‌سنجی، آزمایش کشش و آزمون اریکسون انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که عملیات حرارتیQ-P نسبت به عملیات حرارتی Q-T از خواص مکانیکی بهتری برخوردار است. در عملیات حرارتیQ-P حاوی میکروآلیاژ Ti، میزان آستنیت باقیمانده (γ_R) نمونه نسبت به نمونه حاوی میکروآلیاژ Nb بیشتر است. استحکام وکرنش شکست نمونه حاوی میکروآلیاژ Ti به ترتیب MPa 1070 و 24 درصد گزارش شد. استحکام و کرنش شکست نمونه حاوی میکروآلیاژ Nb نیز به ترتیب MPa 980 و 19 درصد گزارش شد. در عملیات حرارتی Q-P، شکل پذیری نمونه حاوی میکروآلیاژ Ti نسبت به نمونه میکروآلیاژ Nb بیشتر می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Bhadeshia H.K.D.H. Honeycombe R., Steels: Microstructure and Properties, 3th Edn. Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 2006.
[2] Edmonds, D.V., He, K., Rizzo, F.C., De Cooman, B.C., Matlock,D.K. and Speer, J.G., Quenching and partitioning martensite—A novel steel heat treatment, Materials Science and Engineering A, 2006, 438-440, 25-34.
[3] Santofimia M.J., Zhao, L., Petrov, R., Kwakernaak, C., Sloof, W.G. and Sietsma, J., Microstructural development during the quenching and partitioning process in a newly designed low-carbon steel, Acta Materialia, 2011, 59, 6059-6068.
[4] Speer, J.G.,Edmonds, D.V.,Rizzo,F.C. and Matlock, D.K.,Partitioning of carbon from supersaturated plates of ferrite, with application to steel processing and fundamentals of the bainite transformation, Current Opinion in Solid-State and Materials Science, 2004, 8,  219-237.
[5] Sun,J. and Yu,H., Microstructure development and mechanical properties of quenching and partitioning (Q&P) steel and an incorporation of hotdipping galvanization during Q&P process, Materials Science and Engineering A, 2013, 586, 100-107.
[6] Liu H., Jin X., Dong H., Shi, J., Martensitic microstructural transformations from the hot stamping, quenching and partitioning process, Materials Characterization, 2011, 62,  223-227.
]7 [شیرعلی ع.، هنربخش رئوف ع.، بزازبنایی س.،1392، بررسی فرایند سرمایش سریع و بخش‌بندی روی یک فولادکربن متوسط کم آلیاژ، دومین همایش بین المللی و هفتمین همایش مشترک انجمن مهندسی متالورژی ایران و انجمن علمی ریخته‌گری ایران، سمنان، https://civilica.com/doc/224119
]8 [شیرعلی ع.، هنربخش رئوف ع.، بزازبنایی س.، ریزساختار و خواص مکانیکی یک فولاد پرکربن و کم آلیاژ فراوری شده با فرایند سرمایش سریع و بخش‌بندی فصلنامه مهندسی متالورژی و مواد، 1393، 26، 1، 105-115.
]9 [شارتی ف.، قاسمی بناد کوکی س. ص. و مهرابی ف. و پشنگه ش.، متالوگرافی بینایت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده در یک فولاد میکروکامپوزیتی سرمایش سریع و بخش‌بندی شده، هشتمین کنفرانس و نمایشگاه بین‌المللی مهندسی مواد و متالورژی و سیزدهمین همایش ملی مشترک انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران و انجمن ریخته‌گری ایران، تهران، 1398.
]10 [گل‌زاده باباجان ن.، کیان‌وش ع.، بررسی تاثیرعملیات حرارتی سرمایش سریع - بخش‌بندی بر روی ریز ساختار و خواص مکانیکی فولاد حاوی عناصرآلیاژی Si وMn و عناصرمیکرو آلیاژ  Alو Nb، هشتمین کنفرانس و نمایشگاه بین‌المللی مهندسی مواد و متالورژی و سیزدهمین همایش ملی مشترک انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران و انجمن ریخته‌گری ایران، تهران، 1398.
]11 [گلعذار م.ع.، اصول و کاربرهای عملیات حرارتی فولادها و چدن‌ها، اصفهان، نشر ارکان، 1376.
[12] Wang S.C. , Journal of Material Science, 1990, 25, 187.
[13] Irvine K. J., Pickering F. B.,  Gladman T. , Grain – Refined C–Mn Steels, JISI, February 1967, 161-182.
[14] Honeycombe R.W.K., Fundamental aspects of precipitation in Microalloyed steel, Proc. Of Inter. Conf. on HSLA steelsʼ85, 4-8, Beijing, Nov., 1985, 243-250
[15] I. Andersen, Grong O., Acta Metall. Mater, 1995, 7, 2673-2688.
[16] Krauss G., Steels Heat Treatment and Processing Principles, ASM, 2005
[17] Alogab K.A., Matlock D.K., Speer J.G., The influence of niobium microalloying on austenite grain coarsening behavior of Ti-modified SAE 8620 steel, ISIJ International, 2007, 47(2) 307-316.
[18] Wang, L.  Speer, J.G.  Quenching and Partitioning Steel Heat Treatment, Metallogr. Microstruct. Anal., 2013, 2, 268–281
[19] Rowland E.S., Lyle S.R., The application of MS points to case depth measurement, Trans. ASM, 1946, 37, 27–47.
]20 [الماسی ا.، کیان‌وش ع.، بررسی تاثیر عملیات حرارتی سرمایش سریع - بخش‌بندی - برگشت (Q-P-T)  بر ریزساختار و خواص مکانیکی یک فولاد استحکام بالای حاوی میکروآلیاژ Ti، هشتمین کنفرانس مهندسی مواد و متالورژی 1398، https://civilica.com/doc/963733
[21] ASTM Standards, Standard Practice for X-Ray Determination of Retained Austenite in Steel.
[22] Mairtrepierre P. , Proceedings Int. Symposium on Boron in Steels, Met. Soc. AIME, Wisconsion, 1979, 1.
]23 [دانشمندی م.، بیات ا.، هادوی م.، بهمنی م.، تاثیر ترکیبات مختلف سرباره در فرآیند ESR بر خواص مکانیکی فولاد محتوی نیکل ،کروم، مولیبدن و وانادایم، پنجمین کنگره سالانه انجمن مهندسین متالورژی ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1384.
[24] Pressuyre G.M., Pirimon G., Bloneau R. , Beguinot J., Thomas J., Proceedings, ASM International Conference on HSLA Steels, Metallurgy and Applications, Beijing, China, November 1985, 335.
[25] Mohrbacher H., The effects of niobium microallloying in second generation advanced high strength steels, International steel, Technologies symposium, Taiwan, 2008
[26] Pichler A., Hebesberger Th., Traint S., Tragl E., Kurz T., Krempaszky C. , Tsipouridis P., Werner E., The role of niobium in advanced sheet steels for automotive applications, Proc. of the Int. Symp. on Nb Microalloyed Sheet Steel for Automotive Appl. TMS 2006, 245.
[27] Hosford W.F., Caddell R.M., Metal forming: mechanics and metallurgy, Cambridge: Cambridge University Press, 2011.
[28] ASTME 643-84, Standard Test Method for Ball Punch Deformation of Metallic Sheet Material, Annual Book of ASTME Standards, Section 3, 1989, 03(01) 885-888.