بررسی سینتیک نرم شدن و تحولات ریزساختاری فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 aisi در حین و پس از تغییر شکل داغ

فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 aisi به شکل ورق، میله و لوله یکی از مواد سازه ای اصلی صنایع پتروشیمی و پالایشگاه ها، نیروگاه ها و راکتورهایی هسته ای می باشد. فرایند تولید آن شامل ریخته گری پیوسته و تغییر شکلهای متوالی به شکل داغ، گرم و سرد است. تغییرات ریزساختاری این فولاد در فرایند تغییر شکل داغ شامل رشد دانه در حین پیشگرم، تبلور مجدد دینامیکی در حین تغییر شکل و تبلور مجدد استاتیکی و متادینامیکی در زمانهای عبور بین پاسی است که شناخت آنها سبب بهبود طراحی خط نورد می شود. لذا در این تحقیق رشد دانه در حین پیشگرم فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 و سینتیک نرم شدن آن در حین و پس از تغییر شکل داغ توسط آزمایش فشار داغ مورد بررسی قرار گرفت. رشد دانه بر حسب تغییر اندازه دانه متوسط و توزیع اندازه دانه توسط چهار روش جنسن- گاندرسن، روش مقطع زدن متوالی، شبیه سازی سه بعدی مونت کارلو و روش ابراز- لوک بررسی شد. مشاهده شد که توزیع اندازه دانه در حین رشد دانه می تواند با فرض توزیع نرمال لگاریتمی از روش جنسن- گاندرسن از مقطع دوبعدی به دست آید. سینتیک نرم شدن در حین تغییر شکل داغ در دو اندازه دانه اولیه 15 و ?m 40 بررسی شد. نتایج نشان داد زمانی مکانیزم گردنبندی بر توسعه تبلور مجدد دینامیکی حاکم است که نسبت پارامتر زنر هولمن (z) به ثابت a (پارامتر z/a ) بیش از 1000 باشد. رابطه اورامی جهت بررسی سینتیک تبلور مجدد دینامیکی به کار گرفته شد. توان اورامی و کرنشی که در آن 50% تبلور مجدد دینامیکی رخ می دهد از دو روش بررسی ریزساختاری و نمودار تنش کرنش به دست آمد و مقایسه شد. جهت بررسی سینتیک نرم شدن بین پاسی از آرایه l27 در روش تاگوچی استفاده شد. مقادیر پیش کرنش اعمالی در محدوده 25/0 تا 2 برابر کرنش اوج و در چهار گروه انتخاب شد و در هر گروه رابطه اورامی بر حسب توان اورامی و زمان 50% نرم شدن به دست آمد و به این ترتیب سینتیک تبلور مجدد استاتیکی و متادینامیکی مشخص شد. با رسم زمان 50% نرم شدن نرمالیزه بر حسب کرنش نرمالیزه، کرنش انتقالی و زمان 50% نرم شدن مربوط به آن بر حسب پارامتر زنر- هولمن به دست آمد و تشریح شد. با مشخص شدن کرنش انتقالی، موقعیت آن روی منحنی تنش کرنش مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. سه سری آزمایش شامل بررسی سختی سنجی ویکرز، آزمایش تفرق اشعه x و الگوی تفرق میکروسکوپ الکترونی عبوری بر نمونه های کوئنچ شده در کرنشهای مختلف بکار گرفته شد. همچنین شبیه سازی ریزساختاری سلولار اتوماتو به این منظور انجام شد. نتایج نشان داد که اختلاف چگالی متوسط نابجایی در دانه های تبلور مجدد یافته دینامیکی و زمینه پس از کرنش انتقالی به مقدار ثابتی می رسد. در نهایت، روش تصحیح نمودار تنش کرنش حاصل از آزمایش فشار داغ توسط نرم افزار abaqus بررسی شد و با کاربرد آرایه l16 در روش تاگوچی و استفاده از تحلیل میانگین روابطی برای یافتن ضریب اصطکاک و تصحیح نمودار تنش کرنش ارائه شد. نتایج تحقیق شامل ارائه روابطی برای تصحیح نمودار تنش کرنش در حین آزمایش فشار داغ، نحوه ارزیابی رشد دانه در حین پیشگرم، ارائه روابط سینتیکی تبلور مجدد دینامیکی، استاتیکی و متادینامیکی و ارائه روشی برای یافتن کرنش انتقالی از منحنی تنش کرنش می باشد.