تولید و ارزیابی فولاد زنگ نزن آستنیتی 201l فوق ریزدانه/نانوساختار با استفاده از فرایند ترمومکانیکی پیشرفته

امروزه علیرغم ظهور مواد جدید با ویژگی های منحصر به فرد، هنوز هم می توان ادعا نمود که پایه های هر جامعه بر صنعت فولاد آن بنا نهاده شده است. فولاد های زنگ نزن آستنیتی به دلیل مقاومت به خوردگی عالی و انعطاف پذیری مناسب، از جمله مواد مهندسی هستند که مورد توجه بسیار قرار گرفته اند؛ اما خواص مکانیکی پایین این دسته از فولادها، استفاده از آنها را در صنعت محدود کرده است. در میان مکانیزم های استحکام دهی، ریز کردن دانه ها تنها روشی است که باعث بهبود همزمان استحکام و انعطافپذیری می شود. از جمله خصوصیات فولادهای زنگ نزن آستنیتی نیمهپایدار، تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت در حین عملیات تغییر شکل در زیر دمای md30 است. در این پژوهش تاثیر کرنش، نرخ کرنش، مسیر کرنش، دمای نورد سرد، اندازه اولیه دانه های آستنیت و ترکیب شیمیایی فولاد بر روی تشکیل مارتنزیت و کرنش اشباع در فولاد زنگ نزن آستنیتی l201 مورد بررسی قرار گرفت. پس از ریخته گری، همگن سازی و فورج داغ، از فرایند ترمومکانیکی پیشرفته شامل نورد سرد و آنیل به منظور تولید ورق فولاد زنگ نزن آستنیتی l201 فوق ریزدانه/نانوساختار استفاده گردید. نورد نمونه ها در دماهای 40-، 10- و 25 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش های s-1 2/1– 1/0 به میزان 95-0 درصد انجام شد. برای اندازه گیری میزان فاز مغناطیسی و شناسایی فازهای موجود در ریزساختار به ترتیب از دستگاه فریتوسکوپ و الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) استفاده شد. به منظور بررسی ریزساختار و محاسبه اندازه دانه های آستنیت از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و نرم افزارهای آنالیز تصویری استفاده گردید. نتایج آزمایشات نشان داد مقدار کرنش اشباع برای نمونه 95 درصد نورد در دمای محیط و نرخ کرنش s-1 5/0، برابر 5/0 می باشد. افزایش میزان کرنش و اندازه اولیه دانه های آستنیت وکاهش دمای نورد سرد، باعث افزایش کسر حجمی مارتنزیت و کاهش کرنش اشباع گردید. از طرفی تغییر مسیر کرنش در دو جهت عمود بر هم و افزایش نرخ کرنش در صورتیکه از تشکیل گرمای آدیاباتیک جلوگیری شود، منجر به کاهش کرنش اشباع خواهد شد. بررسی ها نشان داد که کاهش دمای نورد سرد و تغییر مسیر کرنش نسبت به سایر متغیرها تاثیر بیشتری بر روی افزایش کسر حجمی مارتنزیت دارند، بطوریکه مقدار کرنش اشباع را از 5/0 به 28/0 کاهش می دهند. نمونه های نورد سرد شده جهت بررسی تاثیر متغیرهای آنیل بر روی بازگشت مارتنزیت ناشی از کرنش، در محدوده دمایی 750 تا 900 درجه سانتیگراد برای زمان های 15 ثانیه تا 30 دقیقه آنیل شدند. آنیل نمونه 95 درصد نورد سرد شده در دمای °c 850 به مدت 30 ثانیه منجر به تولید فولاد زنگ نزن l201 نانوساختار با میانگین اندازه دانه 5 ± 65 نانومتر گردید. سختی، استحکام تسلیم و درصد ازدیاد طول نمونه با این اندازه دانه نیز به ترتیب 386 ویکرز،mpa 1485 و 29 درصد به دست آمد. کلمات کلیدی:فولاد زنگ نزن آستنیتی، نانوساختار، فرایند ترمومکانیکی پیشرفته، نورد سرد، آنیل.