ارزیابی رفتار سیلان گرم و تحولات ریزساختاری فولاد یوتکتوییدی بدون و با وانادیم به منظور ایجاد ذرات سمنتیت کروی نانومتری

در این پژوهش به ارزیابی رفتار سیلان گرم و تحولات ریزساختاری فولاد یوتکتویدی با ساختار کاملا پرلیتی در محدوده دمایی 770-620 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش حقیقی 10-01/0 برثانیه پرداخته شده است. اهداف مورد نظر شامل توسعه رسم نقشه های فرایند جهت شناسایی دامنه ایمن (دما و نرخ کرنش مناسب) برای وقوع مکانیزم کروی شدن دینامیکی جهت تبدیل لایه¬های سمنتیت نانومتری به ذرات سمنتیت فوق¬ریز/نانومتری، بررسی رفتار تغییرشکل گرم سریع بوسیله کارگرم در دمای استحاله یوتکتویدی (720 درجه سانتیگراد)، محاسبه ثوابت و انرژی اکتیواسیون ظاهری تغییرشکل گرم و همچنین ارزیابی تاثیر افزودن عنصر میکروآلیاژی وانادیم بر رفتار کارگرم فولاد یوتکتویدی بوده است. رفتار ترمومکانیکی بوسیله آزمون فشار گرم و دستگاه شبیه ساز ترمومکانیکی gleeble 1500 مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که بوسیله کارگرم در محدوده دمایی 720-640 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش 1/0-01/0 برثانیه، مکانیزم کروی شدن دینامیک با بازدهی اتلاف انرژی 30-21 درصد فعال گردیده و امکان تبدیل لایه¬های سمنتیت با ضخامت 5±35 نانومتر به ذرات کروی سمنتیت با اندازه کمتر از 100 نانومتر وجود دارد. همچنین کارگرم در دمای 720 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش سریع 1 برثانیه منجر به وقوع مکانیزم کروی شدن دینامیکی و تشکیل نانو ذرات سمنتیت گردیده است. این روش می تواند یک روش تبدیل ریزساختاری نوین برای تغییرشکل گرم سریع فولاد یوتکتویدی بدون ایجاد هرگونه عیب ریزساختاری باشد که برای اولین بار توسعه یافته است. از طرف دیگر، در نواحی ناپایداری انواع عیوب ریزساختاری از قبیل تمرکز سیلان، لغزش لایه¬ای، خم شدگی لایه¬ای، ترک خوردگی لایه¬ای و ترک خوردگی در مرزدانه های اولیه آستنیت مشاهده گردید. همچنین افزودن عنصر میکروآلیاژی وانادیم و به دنبال آن تشکیل نانورسوبات کاربید وانادیم با اندازه متوسط 10 نانومتر در نواحی مرزهای با زاویه کم و زیاد، از وقوع برخی عیوب ریزساختاری نظیر ترک خوردگی مرزدانه ای و تمرکز سیلان در حین کارگرم با نرخ کرنش بالا جلوگیری نمود؛ در حالی که وقوع مکانیزم کروی شدن دینامیکی نیز به تاخیر افتاد. محاسبه انرژی اکتیواسیون ظاهری تغییرشکل گرم (qapp) نشان داد که این مقدار برای فولاد یوتکتویدی ساده و میکروآلیاژی شده با وانادیم به ترتیب برابر 455 و kj/mol 498 می¬باشد. افزودن وانادیم از طریق اثرات استحکام دهی محلول جامد و رسوب سختی باعث افزایش مقاومت به لغزش نابه-جایی¬ها و به تاخیر انداختن مکانیزم نرم شدن درحین تغییرشکل گرم و در نتیجه افزایش انرژی اکتیواسیون به میزان kj/mol 43 گردید.