مقایسه تحولات ریزساختاری فولاد کم کربن فوق ریزدانه/نانوساختار، تحت اثر کرنش صفحه ای و نورد سرد در فرایند مارتنزیت

تغییر شکل پلاستیکی سرد و آنیل متعاقب ساختار مارتنزیتی در فولادهای کم کربن که با عنوان فرایند مارتنزیت شناخته می شود یکی از روش های پر کاربرد ترمومکانیکی پیشرفته جهت دستیابی به ساختار دانه بندی بسیار ریز و نانومتری است. هدف از پژوهش حاضر مقایسه فرایندهای نورد سرد-آنیل و فشار کرنش صفحه ای-آنیل بمنظور ایجاد ساختار فوق ریز دانه/ نانو در فولاد کم کربن حاوی 13/0 درصد کربن است. بدین منظور پس از دستیابی به ریزساختار مارتنزیتی، تغییر شکل پلاستیکی با استفاده از دو روش فوق الذکر به میزان 65 تا 85 درصد کاهش در ضخامت روی ورق های فولادی انجام شد. سپس عملیات آنیل متعاقب در دماهای بین 550-400 درجه سانتیگراد به مدت زمان 180-0 دقیقه بمنظور ارزیابی و مقایسه تغییرات ریزساختاری و دستیابی به ریزترین اندازه دانه در هر یک از این فرایندها انجام گرفت. بررسی تغییرات ریزساختاری حین فرایند با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام شد. از روش متالوگرافی رنگی بمنظور تعیین درصد فاز مارتنزیت در ریزساختار قبل از تغییر شکل پلاستیکی استفاده شد. مقایسه پارامتر بافت برای نمونه های کرنش یافته به وسیله دو روش اعمال کرنش، بعد از تغییر شکل پلاستیک انجام گرفت. علاوه بر آن جهت بررسی سینتیکی مکانیزم های بازگشت حین آنیل نمونه های کرنش یافته، از منحنی های لگاریتمی ارزیابی سختی استفاده شد. نتایج نشان داد که خرد شدن تیغه های مارتنزیتی درحین تغییر شکل پلاستیک در هر دو روش، باعث افزایش قابل ملاحظه مکان های مناسب برای جوانه زنی تبلورمجدد در مرحله آنیل و درنتیجه ریزتر شدن دانه ها می شود. مقایسه پارامتر بافت ناشی از تغییر شکل پلاستیک به وسیله دو روش، حاکی از فراگیر شدن بافت شامل صفحه (110) از شروع تغییر شکل پلاستیک برای نورد سرد و از کرنش های بیشتر از 35 درصد برای فشار کرنش صفحه ای بود. در تمامی دماهای آنیل، نمونه های تغییر شکل یافته به وسیله فشار کرنش صفحه ای افت سختی شدیدتری از خود در برابر دما و زمان آنیل نسبت به نمونه های کرنش یافته به وسیله نورد سرد نشان دادند. همچنین دمای 500 درجه سانتیگراد مناسب ترین دما جهت تبلور مجدد کامل دانه ها در دو روش تشخیص داده شد. ریزساختار حاصله بعد از آنیل، دانه های هم محور فریت، رسوبات بسیار ریز کاربیدی و بسته های ریز مارتنزیت تمپر شده بود. بررسی های ریزساختاری و سینتیکی نشان داد که افزایش میزان کرنش در هر دو روش، زمان آنیل جهت تبلور مجدد کامل و میانگین اندازه دانه فولاد را کاهش می دهد. کوچکترین میانگین اندازه دانه به دست آمده از هر دو روش در 85% کاهش ضخامت به دست آمد که برای روش نورد سرد-آنیل حدود 155 نانومتر و برای روش فشار کرنش صفحه ای-آنیل حدود 125 نانومتر بود. همچنین نزدیک ترین میانگین اندازه دانه به دست آمده از دو روش، در نمونه های 65% کرنش یافته مشاهده شد. میزان اختلاف اندازه دانه در این درصد کرنش، تنها 11 نانومتر بود. با افزایش میزان کرنش تا 85% کاهش ضخامت، به علت بیشتر شدن تفاوت در مسیر کرنش، اختلاف میانگین اندازه دانه در دو روش اعمال کرنش بیشتر شد.