عنوان

ریزساختار و خواص مکانیکی دو ترکیب فولاد بینیتی نانوساختار در نرخ کرنش-های کم و زیاد

IR

۴۲۷۸پ

فارسی

IR

ریزساختار و خواص مکانیکی دو ترکیب فولاد بینیتی نانوساختار در نرخ کرنش-های کم و زیاد

[پایان‌نامه]

Microstructure and mechanical properties of two nanostructured bainite steel compounds at low and high strain rates

/مجید چرچی اقدم

: مهندسی مواد

، ۱۴۰۰

۹۲ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی مواد- شناسایی و انتخاب مواد فلزی

۱۴۰۰/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

فولادهای بینیتی دما پایین نانوساختار دسته‌ای از فولادهای فوق مستحکم هستند که ساختار آن‌ها با استفاده از عملیات حرارتی هم‌دما ایجاد می‌شود .استحکام کششی و خستگی بالا، چقرمگی مناسب، خواص سایشی مطلوب و قابلیت تولید ارزان فولادهای بینیتی نانوساختار سبب شده است که این فولادها در زمره‌ی مواد با کارایی بالا قرار بگیرند .حضور Si تا ۲ درصد وزنی رسوب سمنتیت و کاربید را در ساختار به تاخیر می‌اندازد و باعث می‌شود فولادهای بینیتی نانوساختار دما پایین در مقابل شکست ترد مقاوم باشند .فولادهای نانو بینیتی کاربرد وسیعی در صنایع خودرو و ریل‌سازی و نظامی دارند و به تبع آن باید در مقابل بارگذاری‌های ناگهانی مقاوم باشند و در صورت تغییرشکل از شکست ترد جلوگیری شود .به همین علت باید افزایش استحکام، همراه با افزایش خواص انعطافی در بارگذاری‌های ناگهانی باشد .در این پژوهش به بررسی رفتار این دسته از فولادها در نرخ کرنش پایین توسط آزمون کشش استاتیکی و نرخ کرنش بالا( ۱۰۵_۱۰۳) توسط آزمون هاپکینسون فشاری پرداخته شد .در این راستا دو فولاد با ترکیب‌های متفاوت با استفاده از مدل ترمودینامیکیMUCG ۸۳ انتخاب و طراحی شدند .فرآوری فولاد توسط آلیاژسازی و شمش‌ریزی تحت حفاظت گاز آرگون انجام گرفت .به منظور به-دست آوردن فولادی تمیز، ذوب مجدد تحت سرباره الکتریکی انجام شد .جهت کاهش ضخامت شمش ریختگی و ریزدانه-کردن، عملیات نورد گرم در ۱۲۰۰ انجام گرفت .به منظور ارزیابی مدل ترمودینامیکی، فولادها در دمای ۹۰۰ به مدت ۳۰ دقیقه آستنیته شدند .سپس برای تعیین زمان بهینه آستمپر در دمای ۲۰۰ در زمان‌های ۱۲ تا ۲۴۰ ساعت دگرگونی همدمای بینیتی(آستمپر) انجام گرفت .با بررسی ریزساختار با میکروسکوپ نوری و نتایج آزمون سختی سنجی زمان بهینه آستمپر ۷۲ساعت در دمای ۲۰۰ برای هر دو فولاد تعیین شد .در ادامه تحقیق با آزمون ضربه شارپی و آزمون کشش و آزمون XRD و تصاویر FESEM و تصاویر SEM فولادها بررسی شدند .برای بررسی رفتار مکانیکی در نرخ‌های بالای کرنش، نمونه‌های عملیات حرارتی شده در حالت بهینه تحت آزمون هاپکینسون فشاری قرارگرفتند و منحنی-های تنش-کرنش بدست آمد .نتایج آزمون هاپکینسون در بالاترین نرخ کرنش، استحکام نهایی برابر با MPa۳۱۱۰ و کرنش ۴۰ برای فولاد شماره ۱ و استحکام نهایی MPa۲۸۱۸ و کرنش ۳۱ برای فولاد شماره ۲ بدست آمدند .نتایج حاصل از آزمونXRD ، تشکیل فاز آلفا و کاهش میزان آستنیت باقی‌مانده را نشان می‌دهد .نتایج استحکامی حاصل از آزمون هاپکینسون فشاری در نرخ‌کرنش‌های متفاوت به وضوح رابطه مستقیم تنش فشاری نهایی و کرنش فشاری نهایی و نرخ‌کرنش و میزان انرژی جذب شده با یکدیگر و رابطه معکوس کرنش فشاری نهایی و نرخ‌کرنش و میزان انرژی جذب شده با مقدارآستنیت باقی‌مانده را نشان می‌دهد .در حالت کلی استحکام فشاری فولاد شماره۱ برعکس حالت کشش استاتیکی از فولاد شماره۲ بیشتر بوده و دلیل این رفتار را می‌توان به خواص انعطافی بهتر اعم از ریزساختار ظریفتر و کرنش بیشتر ربط داد .کرنش بیشتر نیز خود باعث اتفاق افتادن پدیده TRIP در وسعت بیشتری می‌شود .با افزایش این پدیده شاهد افزایش میزان فاز آلفا پرایم در ریزساختار و به تبع آن باعث افزایش استحکام فشاری نهایی هستیم .

Low-temperature nanostructured bainite steels are a class of high strength steels that could obtained using isothermal heat treatment. High tensile strength and fatigue fracture prevention, good toughness, good abrasion properties and the ability to produce cheap nanostructured bainite steels have made them a high performance material. The presence of Si up to 2 delays the precipitation of cementite and carbide in the structure and makes low temperature nanostructured bainite steels resistant to brittle fracture. Nano bainitic steels are widely used in the automotive, rail and military industries, also must be resistant to sudden loads and prevent brittle fracture if they deformed. Therefore, the increase in strength should be accompanied by an increase in flexural properties in sudden loads. In this study, the behavior of these steels at low strain rate and high strain rate were investigated by static tensile tests and Hopkinson tests. Two steels with different compositions were selected and designed using the MUCG83 thermodynamic model. All steels processing was done under the protection of Argon gas. In order to obtain clean steels, electro slag remelting was performed. Hot rolling operation was performed to reduce the thickness of casting ingots and refining of microstructure. In order to evaluate the thermodynamic model, the steels were austenitized at 900, for 30 minutes. Then, to determine the optimal time of austempering process at 200 samples were heated for 12 to 120 hours for steel No. 1 and 12 to 240 hours for steel No. 2. Optimum time for isothermal transformation (Austempering) was determined by examining the microstructure with an optical microscope and hardness tests. The optimal time of Austempering was determined 72 hours at 200 for both steels. Then, the mechanical properties of steels were investigated by charpy impact tests, tensile tests, XRD tests, FESEM images and SEM images. To investigate the mechanical behavior at high strain rates, heat treated specimens were subjected to Hopkinson compression tests and stress-strain curves were obtained. The results of Hopkinson tests were obtained to 3110 MPa for ultimate compressive strength and strain of 40 for steel No. 1 and ultimate compressive strength of 2818 MPa and strain of 31 for steel No. 2. The results of XRD test show the formation of alpha phase and reduction of residual austenite. The strength results of the Hopkinson compression tests at different strain rates clearly show the direct relationship between the ultimate compressive stress and the ultimate compressive strain and the strain rate and the amount of absorbed energy by each other and the inverse relationship between the ultimate compressive strain and the strain rate and the amount of absorbed energy with the amount of retained austenite. In general, the compressive strength of steel No. 1, in contrast to the static tensile state result, is higher than steel No. 2, and the reason for this behavior can be related to better flexural properties such as having finer microstructure. Further strain also causes the TRIP phenomenon to occur on a larger scale. With the increase of this phenomenon, we could see an increase in the amount of alpha phase in the microstructure and consequently, we increase the ultimate compressive strength

ba

Microstructure and mechanical properties of two nanostructured bainite steel compounds at low and high strain rates

فولادهای بینیتی

نانو بینیت

دگرگونی هم‌دما

فولادهای فوق مستحکم

نرخ‌کرنش بالا

آزمون هاپکینسون

Benitic steels, Nanobainite, high stregth steels, High strain rate, Hopkinson bar test

فولادهای بینیتی، نانو بینیت، دگرگونی هم‌دما، فولادهای فوق مستحکم، نرخ‌کرنش بالا، آزمون هاپکینسون

چرچی اقدم، مجید

یزدانی، ساسان، استاد راهنما

توانگر، رضا، استاد مشاور

موسالو، حمید، استاد مشاور

ایران

20230913

مواد ،۷۰۶۶۱ ،۱۴۰۰

ش‌نرک‍ خ‌رن‍ رد راتخاسونان‍ ی‌تینیب‍ دلاوف‍ ب‌یکرت‍ ود ی‌کیناکم‍ ص‌اوخ‍ و راتخاسزیر-دایز و م‌ک‍ ی‌اه‍.pdf

عادی

عادی

73.pdf

p70661.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۲۷۸

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y