بررسی رفتار کششی و شکست نرم فولاد دو فازی تولید شده با عملیات آنیل میان بحرانی

امروزه توسعه فولادهای با قابلیت عملکرد بالا با بهبود استحکام و قابلیت انعطاف بالا، شامل اصلاح اندازه دانه و همچنین حضور دو یا تعداد بیشتری فاز در ریزساختار مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق نیز به منظور درک بهتر خواص فولادهای دو فازی و ارتباط میان خواص مکانیکی و شکست با ریزساختار آن ها، نمونه های فولاد دو فازی با ترکیب شیمیایی و مورفولوژی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند. در ابتدا با استفاده از فولاد ساده ی کربنی شامل 15/0 و 09/0 درصد کربن و فولاد مولیبدنی شامل 06/0 درصد کربن، نمونه های فولاد دو فازی با مقدار مارتنزیت و ریزساختار مختلف تولید شدند. در ادامه به منظور کاهش اندازه دانه فریت، یک گروه از نمونه های فولاد مولیبدنی شامل 06/0 درصد کربن به میزان 60 درصد نورد سرد شده و سپس به مدت 2 دقیقه آنیل میان بحرانی شدند. این میزان کار سرد و عملیات حرارتی کنترل شده باعث کاهش اندازه دانه ی فریت از 2/6 به 3/3 میکرومتر در این نمونه ها شد. با تحلیل نتایج آزمایش کشش مشخص شد که پارامترهای ریزساختاری اندازه دانه ی فریت، مقدار مارتنزیت، مورفولوژی و مقدار کربن مارتنزیت عوامل موثر بر خواص فولاد دو فازی هستند. به طور کلی با افزایش درصد مارتنزیت نمونه های فولاد دو فازی استحکام افزایش و قابلیت انعطاف کاهش یافتند. تنها در شرایطی که فاز مارتنزیت قابلیت انعطاف خوبی در مقادیر بالا داشته باشد، فولاد دو فازی قابلیت انعطاف بهتری از خود نشان می دهد. همچنین در مقدار مارتنزیت مشابه نمونه های با مقدار کربن مارتنزیت بیشتر دارای استحکام بالاتر و قابلیت انعطاف کمتری بودند. با کاهش اندازه دانه فریت استحکام و کرنش یکنواخت افزایش یافت. اما به دلیل افزایش تعداد جزایر مارتنزیت در نمونه با اندازه دانه فریت کوچک تر و در نتیجه تعداد مکان های جوانه زنی حفره بیشتر، کرنش شکست کاهش پیدا کرد. در نمونه های با مورفولوژی جزایر مارتنزیت کشیده به دلیل تحمل نیروی بیشتر نسبت به مارتنزیت با مورفولوژی هم محور استحکام افزایش یافت، اما از طرفی جوانه زنی حفرات بیشتر مشاهده شد. با تحلیل رفتار کار سختی نمونه ها مشاهده شد که در نمونه های فولاد دو فازی با مقدار کربن بالا و جزایر مارتنزیت درشت، با افزایش مقدار مارتنزیت نرخ کار سختی افزایش یافت. اما در نمونه های فولاد دو فازی با مقدار کربن پایین و مورفولوژی جزایر مارتنزیت ریزتر با افزایش مقدار مارتنزیت نرخ کار سختی کاهش پیدا می کند. که دلیل آن تشکیل شبکه ی پیوسته مارتنزیت در مرزهای فاز فریت و قابلیت مومسانی بیشتر فاز مارتنزیت در نمونه های با مقدار مارتنزیت بیشتر ذکر شد. همچنین در نمونه های فولاد دو فازی ساده ی کربنی با مقدار مارتنزیت بالا شکست ذرات مارتنزیت و یا جدایش فصل مشترک فریت با مارتنزیت در منطقه ی تغییر شکل یکنواخت مشاهده شد که باعث رفتار کار سختی غیر معمول این نمونه ها شد. بررسی ریزساختار سطح شکست نشان داد که در تمام نمونه ها شکست ذرات مارتنزیت بیش از جدایش فصل مشترک فریت با مارتنزیت اتفاق افتاده است.