ارزیابی ریزساختار و خواص مکانیکی یک فولاد ساده کربنی نانو/فوق ریزدانه شده با اعمال تغییر شکل گرم در فرایند مارتنزیت

امروزه ریزدانه کردن آلیاژهای فلزی از مهمترین موضوعات در بهبود خواص مکانیکی آن ها است چرا که در میان مکانیزم های استحکام دهی، ریز کردن دانه ها تنها روشی است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطاف پذیری می شود. تغییر شکل پلاستیکی سرد و آنیل متعاقب ساختار مارتنزیتی در فولادهای کم کربن که تحت عنوان فرایند مارتنزیت شناخته می شود یکی از روش های ترمومکانیکی پیشرفته جهت دستیابی به ساختار های فوق ظریف و نانومتری است. با این حال کاهش ضخامت سرد نسبتاً زیاد در طی فرایند نورد سرد، زمان های نسبتاً طولانی آنیل و ازدیاد طول یکنواخت پایین باعث ایجاد محدودیت در تولید این گونه فولادها شده است. از آنجایی که بخش وسیعی از فولاد های صنعت از طریق فرایند های تغییرشکل گرم از قبیل نورد گرم، آهنگری و اکستروژن تولید می شوند لذا در تحقیق حاضر سعی شده با اعمال تغییر شکل گرم در فرایند مارتنزیت روشی نوین جهت ریزشدن دانه های فریت و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی ارائه شود. بدین منظور دو فولاد ساده کربنی و فولاد حاوی نیوبیوم (04/0 درصد وزنی) ریخته گری شد. عملیات حرارتی شامل آستنیته کردن در دماهای 1000 و 1200 درجه سانتی گراد و کوئنچ در محیطی با دمای 15- درجه سانتی گراد انجام گردید. جهت بررسی ریزساختار از اچ رنگی و پراش پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. عملیات نورد سرد در دمای اتاق به میزان 50% کاهش در ضخامت بر روی هر دو فولاد انجام گرفت. سپس فرایند نورد گرم به میزان 50% کاهش در ضخامت در دماهای 450 الی 700 درجه سانتی گراد با فاصله دمایی 50 درجه سانتی گراد پس از نورد سرد بر روی هر دو فولاد انجام شد. نتایج ریزساختاری حاکی از آن بود که با نورد گرم در دمای 600 و 650 درجه سانتی گراد می توان به ترتیب به اندازه دانه فریت با میانگین nm102 و nm198در فولاد حاوی نیوبیوم و ساختار فریتی با اندازه دانه nm236 و ?m 8/3 در فولاد ساده کربنی دست یافت. علت کاهش اندازه دانه در فولاد میکروآلیاژ شده در این دماها به تأثیر کاربید نیوبیوم در جلوگیری از رشد دانه ها نسبت داده شد. نتایج حاصل از سختی سنجی نمونه ها در دماهای مختلف نوردگرم، رسوب گذاری دینامیکی نیوبیوم را در فولاد حاوی نیوبیوم تأیید نمود. بر اساس نتایج حاصل از آزمون کشش، بهترین خواص کششی در فولاد حاوی نیوبیوم شامل استحکام تسلیم mpa 846 و ازدیاد طول یکنواخت 2/10% و در فولاد ساده کربنی شامل استحکام تسلیم mpa 521 و ازدیاد طول یکنواخت 3/16% بدست آمد.