ارزیابی خواص مکانیکی و ریزساختاری فولاد if و کامپوزیت if/sic نانوساختار تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی

در این پژوهش به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد عاری از عناصر بین نشین نانوساختار پرداخته شده است. بدین منظور از فرایند نورد تجمعی چهارلایه در دمای محیط و افزودن میکروذرات و نانوذرات کاربید سیلیسیم در حین فرایند به فولاد عاری از عناصر بین نشین جهت دستیابی به ساختار نانو استفاده گردید. قبل از انجام فرایند نورد تجمعی، استحکام پیوند بین ورق ها و پارامترهای تاثیرگذار روی آن مانند مقدار کاهش ضخامت، مقدار ذرات و اندازه ی ذرات توسط آزمون لایه کنی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی و پراش الکترون برگشتی انجام شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون های کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده گردید. نتایج آزمون لایه کنی نشان داد که با افزایش مقدار کاهش ضخامت و نیز با کاهش مقدار نانوذرات، استحکام پیوند بهبود می یابد. با افزایش مقدار ذرات، میزان تغییرشکل آستانه ای نیز افزایش یافت. در مقدار ثابتی از ذرات کاربید سیلیسیم، حضور نانوذرات نسبت به میکروذرات استحکام پیوند را بیشتر تحت تاثیر قرار داد. در نمونه های ساخته شده توسط فرایند نورد تجمعی با استفاده از ذرات کاربید سیلیسیم، افزایش تعداد سیکل موجب یکنواختی بیش تر ذرات در زمینه گردید. نتایج به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی نشان داد که می توان با دخیل کردن توامان چند عامل یعنی نورد تجمعی چهار لایه، نورد تجمعی در دمای محیط و افزودن ذرات حین فرایند، اندازه دانه ی فولاد عاری از عناصر بین نشین را به nm 55 رساند. حتی بدون حضور ذرات نیز می توان به ریزساختاری با اندازه دانه ی nm 95 در این فولاد دست پیدا کرد. وقوع تبلورمجدد برای نمونه های مختلف در سیکل های متفاوتی اتفاق افتاد. در واقع برای نمونه های فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت، تبلورمجدد به ترتیب در سیکل های سوم، دوم و اول به طور گسترده رخ داد. با انجام فرایند آنیل در دمای °c 600 به مدت 30 دقیقه روی نمونه های نهایی حاصل از نورد تجمعی، اندازه ی دانه ها به شدت افزایش یافت. اندازه دانه ی نهایی نمونه های فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت پس از فرایند آنیل به ترتیب برابر با 9/1، 8/1 و ?m 5/1 بود. نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش تعداد سیکل، مقدار استحکام کششی به طور مداوم افزایش می یابد به طوری که پس از سیکل چهارم، استحکام کششی فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت به ترتیب 5/4 برابر (mpa 980)، 5/5 برابر (mpa 1225) و 6 برابر (mpa 1323) مقدار استحکام کششی نمونه ی اولیه بود. نتایج نشان داد که استحکام کششی کامپوزیت در تمامی سیکل ها کم تر از استحکام کششی نانوکامپوزیت است. همچنین پس از سیکل اول، افزایش شدیدی در مقادیر سختی مشاهده شد که تقریبا 6/2 (برای فولاد خالص)، 8/2 (برای کامپوزیت) و 9/2 (برای نانوکامپوزیت) برابر سختی نمونه ی اولیه بود. با انجام فرایند آنیل، استحکام و انعطاف پذیری به ترتیب کاهش و افزایش یافتند. بافت غالب موجود در تمامی نمونه ها اعم از فولاد خالص، کامپوزیت و نانوکامپوزیت می بایست از نوع بافت نورد می بود؛ اما بافت برشی در سیکل سوم برای فولاد خالص، سیکل دوم برای کامپوزیت و سیکل اول برای نانوکامپوزیت غالب بود.