بررسی تاثیر عملیات بازپخت بر ریزساختار و خواص کششی فولادهای سه فازی فریت-بینایت-مارتنزیت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه

2 استادیارگروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

فولادهای دوفازی با خواص منحصر بفردی نظیر تسلیم پیوسته، نسبت استحکام تسلیم به استحکام کششی کم، سرعت کار سختی بالا و درصد ازدیاد طول همگن و قابل توجه در کاربردهای مختلفی نظیر خودروسازی همواره مورد توجه می‌باشند. فولادهای سه فازی نیز گسترش یافته فولادهای دوفازی بوده که ریزساختار آنها شامل فازهای فریت، مارتنزیت و بینایت می باشد. در این تحقیق،  ریزساختار سه فازی با کسر حجمی فریت برابر با 34% برای فولاد AISI4140 با استفاده از عملیات حرارتی مناسب ایجاد شده است. در ادامه، عملیات حرارتی بازپخت در دماهای 250، 450 و oC650 به مدت min90 در مورد ریزساختار سه فازی انجام شده  و بررسی های ریزساختاری و آزمون های مکانیکی شامل سختی سنجی و کشش مورد استفاده قرار گرفته اند. بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی وجود سه فاز در ریزساختار و امکان بازپخت مارتنزیت و تشکیل کاربیدهای ثانویه حین بازپخت را تایید نمود. نتایج آزمون کشش، کاهش پیوسته استحکام تسلیم و استحکتم کششی نهایی و افزایش انعطاف پذیری با افزایش دمای بازپخت را نشان داد. بررسی سطوح شکست نمونه های کششی نیز نشان داد که در دمای oC650 رفتار نرم تر بوده که مطابق با دیگر نتایج آزمون های مکانیکی در این دمای بازپخت می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of tempering treatment on microstructure and tensile properties of a ferrite- bainitie- martensite triple-phase steel

نویسندگان [English]

  • Amir Talebi 1
  • Reza Bakhtiari 2
  • Bijhan Abbasi Khazaei 2
چکیده [English]

    Dual phase steels have unique properties such as continuous yielding, low ratio of yield strength to tensile strength, high work hardening rate and homogenous elongation percent which are applicable for vehicle industries. Triple phase steels are a developed type of dual phase steels which contains ferrite, bainite and martensite. In this study, triple phase microstructure with 34Vol.% ferrite was obtained for AISI4140 steel using appropriate heat treatment. Then, tempering was performed for triple phase microstructures at 250, 450 and 650oC temperatures for 90 min and microstructural studies and mechanical tests including tensile and hardness were used for the related microstructures. Microstructural studies using optical and scanning electron microscops revealed the three phases as well as tempered martensite and secondary carbides formed during tempering. The results of tensile test showed continuously reduction of yield strength and ultimate tensile strength and also increase of elongation with increasing tempering temperature. The fracture surfaces of tensile tested specimens showed more ductile behavior at 650oC tempering temperature which was in agreement with other mechanical properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tempering treatment
  • ferrite
  • Bainite
  • martensite
  • tensile properties
  1. Akbarpour, M., Ekrami, A. (2008). Effect of ferrite volume fraction on work hardening behavior of high bainite dual phase (DP) steels. Journal of Materials Science and Engineering, Vol(477), 306–310.
  2. Anazadeh Sayed, A., Kheirandish, Sh. (2012). Effect of the tempering temperature on the microstructure and mechanical properties of dual phase steels. Materials Science and Engineering, Vol(532), 21– 25.
  3. ATLAS SPECIALTY METALS, (2005). The Atlas Specialty Metals Technical Handbook of Bar Products. Atlas Specialty Metals.
  4. Baik, S.C., Kim, S., Jin, Y.S., Kown, O. (2001). Effect of alloying elements on mechanical properties and phase transformation of Cold rolled TRIP steel sheets. ISIJ International, Vol( 41), No. 3, 290-297.
  5. Bakhtiari, R., Ekrami, A. (2009). The effect of bainite morphology on the mechanical properties of a high bainite dual phase (HBDP) steel. Journal of Materials Science and Engineering, Vol( 525), 159–165.
  6. Bhat, M. S., Garrison, W. M., Zackay, V. F. (2012). Relations between Microstructure and Mechanical Properties in Secondary Hardening Steels. Journal of Materials Science and Engineering, vol(41), 1- 15.
  7. Davut, K., Hakan GÜR, C. (2006). Characterisation of Quenched and Tempered Steels by Magnetic Barkhausen Noise Method. Poster 108.
  8. HoneyCombe R.W.K., Bhadeshia H.K.D.H. (2006). Steels Microstructure and Properties. Third edition: London, 183-215.
  9. Kampa, A., Celottob, S., Hanlonb, D.N. (2012). Effects of tempering on the mechanical properties of high strength dual-phase steels. Journal of Materials Science and Engineering, Vol(538), 35– 41.
  10.  
  11.  
  12. Lopez Ferreira, H. (1985). MartnsiteTemper Ernbrittlement in a 4140 Steel. Journal of Revista Latinoamericana de Metalurgiy Materiales, Vol(5), 1-8.
  13. London, B., Nelson, D.V., Shyned, J. C., Nelsond, V. (1988).  The Effect of Tempering Temperature on Near-Threshold Fatigue crack Behavior in Quenched and Tempered 4140 Steel. Journal of Metallurgical and Materials Transactions, Vol(19A), 1-6.
  14. Olson, G.B., Azrin, M. (1992). Transformation behavior of TRIP steels.Journal of metallurgical Transaction, Vol(9A), 713-721.
  15. Sakuma, Y., matlock, D.K., Krauss, G. (1990). Mechanical behavior of an intercritically annealed and isothermally transformed low C alloy steel with ferrite-bainite-austenite microstructure. Journal of Heat  Treating, Vol(8), 109-120.
  16.  Sakuma, Y., Itami, A., Kawano, O., Kimura, N., Hiwatashi, S. and Sakata, K. (1996). Next-gencration higth-strength sheet steel utilizing transformation-Induced plasticity (TRIP) effect. Nippon steel Technical Report, No(64),20-25.
  17. Yan, F., Shi, H., Fan, J., Xu, Z. (2008). An investigation of secondary Carbides in the spray-formed high alloyed Vanadis 4 steel during tempering. Journal of Materials Characterization, Vol( 59), 883 – 889.
  18. Zare, A., Ekrami, A. (2011). Influence of martensite volume fraCtion on tensile properties of triple phase ferrite–bainite–martensite steels.Journal ofMaterials Science and Engineering, Vol( 530), 440–445.
  19. Zare, A., Ekrami, A. (2011). Effect of martensite volume fraction on work hardening behavior of triple phase (TP) steels. Journal ofMaterials Science and Engineering, Vol( 528), 4422–4426.