ایجاد ساختار فوق ریزدانه/ نانو در یک فولاد بینیتی- مارتنزیتی با استفاده از فرایند ترمومکانیکی پیشرفته

فرایند ترمومکانیکی پیشرفته شامل نورد سرد و آنیل ساختارهایی با درصد بالای مارتنزیت یکی از راههای موثر جهت کاهش اندازه دانه و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی فولادها می باشد. در این تحقیق این فرایند بر روی یک فولاد کربنی کم آلیاژ صورت گرفت و به منظور بررسی اثر بینیت، از ساختاری متشکل از بینیت و مارتنزیت برای نورد سرد استفاده شد. برای تعیین نوع و درصد فازها قبل از نورد سرد، از روش متالوگرافی رنگی استفاده شد. نمونه های با بیشترین درصد بینیت و مارتنزیت شناسایی و تحت عملیات نورد سرد با کاهش ضخامتهای زیاد قرار گرفت. سپس فرایند آنیل در دماها و زمانهای مختلف بر روی نمونه های نورد شده انجام گرفت. تغییرات ریزساختاری در مراحل مختلف فرایند توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت و اثر دما و زمان آنیل و همچنین میزان تغییر فرم سرد بررسی شد. خواص مکانیکی فولاد نیز با استفاده از آزمون کشش تک محوری و سختی سنجی بررسی گردید. نتایج نشان داد که تغییر فرم تیغه های مارتنزیتی و بینیتی درحین نورد سرد، باعث افزایش چشمگیر مکان های مناسب برای جوانه زنی تبلورمجدد در مرحله آنیل و درنتیجه ریزتر شدن دانه ها می شود. بررسی های ریزساختاری نشان داد که در نمونه های بینیتی- مارتنزیتی نورد سرد شده به میزان 70% ، 80% و 90% ، کمترین اندازه دانه پس از آنیل به ترتیب 350 ، 300 و 125 نانومتر بود. ریزساختار حاصل متشکل از دانه های هم محور فریت، رسوبات بسیار ریز کاربیدی و جزایری از مارتنزیت تمپر شده بود. خواص مکانیکی ریزساختار فوق ریزدانه بدست آمده در سطح بسیار مطلوبی بود، به گونه ای که استحکام کششی فولاد مذکور پس از ریز شدن دانه ها تا حدود 3 برابر بهبود یافت و افزایش استحکام همراه با افزایش چشمگیر تافنس فولاد نیز بود. نتایج بدست آمده از فولاد مارتنزیتی که به طور کاملاٌ مشابه تحت عملیات ترمومکانیکی پیشرفته قرار گرفته بود نشان داد که اندازه دانه و سختی نمونه ها بسیار نزدیک به نمونه های بینیتی- مارتنزیتی می باشد. این نتایج مشابه در شرایطی حاصل شد که نورد سرد ساختار بینیتی- مارتنزیتی به دلیل سختی پایین تر بسیار آسانتر و همراه با ترکهای عرضی کمتری نسبت به نمونه های کاملاً مارتنزیتی بود. نتایج کار حاضر نشان داد که بینیت به عنوان یک فاز اولیه بسیار مفید و با رفتار ریزکنندگی دانه مشابه مارتنزیت، می تواند برای فرایند ترمومکانیکی پیشرفته فولادها مورد استفاده قرار گیرد.