تاثیر کسر حجمی بینیت حاصل از عملیات حرارتی بین بحرانی بر خواص مکانیکی و رفتار شکست فولاد دوفازی فریتی - بینیتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد

2 عضو هیئت علمی دانشگاه سمنان

چکیده

در این تحقیق توسط چرخه های عملیات حرارتی بین بحرانی (آستنیته کردن در C°850 به مدت 1 ساعت، سپس انتقال هر یک از نمونه ها به کوره با دماهای به ترتیب 770 ،760 و °C750 به مدت 15 دقیقه، انتقال به حمام نمک C°360 به مدت 15 دقیقه و در نهایت سرد کردن تا دمای محیط در هوا) از فولاد 4140 AISI ، نمونه هایی با ساختارهای دوفازی فریتی– بینیتی با درصدهای مختلف فاز بینیت حاصل گردید. سپس خواص مکانیکی نمونه ها توسط آزمون های مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می دهد با افزایش کسر حجمی بینیت، استحکام تسلیم و استحکام کششی نهایی افزایش می یابد در حالی که انعطاف پذیری و انرژی ضربه کاهش می یابد. با بررسی سطوح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی، مشاهده شد که نوع شکست در نمونه های دوفازی به صورت مخلوطی از شکست ترد و نرم بوده و ذرات ناخالصی سولفید منگنز منشا و محل رشد و اشاعه ترک می باشد و نیز با افزایش کسر حجمی بینیت، نسبت شکست ترد به نرم افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of banite volume fraction , resulting from Intercritical heat treatment on mechanical properties and Fracture behavior of bainite–ferrite dual phase steels

نویسندگان [English]

  • Reza Piri 1
  • behrouz ghasemi 2
چکیده [English]

In this research, under intercritical heat treatment cycles (Austenitising at 850°C for 1 hour, Then transferring each sample to the furnace at temperatures of 770, 760 and 750°C for 15 minutes, transferring to the salt bath of 360°C for 15 minutes and finally cooling down to room temperature in air) of the AISI 4140 steel, samples of ferritic-bainitic dual phase structures with several percentages of bainite were attained. Then the mechanical properties of the samples have been studied by mechanical tests. Results show that by increasing the bainite volume fraction, the yield strength and the ultimate tensile strength are increased while the ductility and Impact energy is decreased. by investigating the fracture surfaces of the samples by SEM, it was seen that the mode of fracture in dual phase steels is like a mixture of brittle and ductile fractures, and manganese sulfide impurity particles are the places of the nucleation, growth and propagation of cracks and also with increasing the volume fraction of bainite, the ratio of brittle fracture to ductile fracture increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ferite – Bainite
  • Bainite volume fraction
  • Manganese sulfide
 [1]. G.R. Speich, Fundamentals of dual-phase steels , Proceedings of the Metallurgical Society of AIME, Warrendale, USA,pp. 3–39, 1980.

[2].A.Ramazani a, S.Kazemiabnavi, R.Larson “Materials and Processes”.Quantification of ferrite-martensite interface in dual phase steels , Afirst-principles studyfirst-principles study,Acta Materialia, vol 116,pp231-237,2016.

[3]. M.A. Maleque, Y.M. Poon, H.H. Masjuki, The effect of intercritical heat treatment on the mechanical properties of AISI 3115 steel, in: Journal of Materials Processing Technology,pp.482–487,2004.

[4]. R. Bakhtiari, A. Ekrami, The effect of bainite morphology on the mechanical prpperties of a high banite dual phase steel,materials science and engineering A vol 525 , pp. 159-165,2009.

]5[م. مشهدیکریمی "مقایسهخواصمکانیکیفولادفریتی- مارتنزیتیوفریتی- بینیتی" پایانامهکارشناسیارشددانشگاهعلموصنعت1387.

.N. Saeidi∗, A. Ekrami,Materials Science and Engineering A, vol523 , pp125–129,2009.[6]

[7]. M.A. Maleque, Y.M. Poon, H.H. Masjuki, The effect of intercritical heat treatment on the mechanical properties of AISI 3115 steel,Materials Processing Technology, pp.482–487, 2004.

[8]. M. R. Akbarpour, A. Ekrami Materials Science and Engineering A, vol 477,pp 306–310,2008.

[9]. N. Saeidi∗, A. Ekrami Materials Science and Engineering A,vol527, pp 5575–5581,2010.

[10]. K.H Prabhudev, “Handbook of heat treatment of steels, New Delhi, Tata McGraw-Hill Publishing Co. Ltd, 1987.

[11]. N.Ishikawa , K.Yasuda, H.Sueyoshi, S.Endo, H.Ikeda,T.Morikawa, K.Higashida ,Microscopic deformation and strain hardening analysis of ferrite–bainitedual-phase steels using micro-grid method,Acta Materialia, vol 97, pp 257–268,2015.

[12]. G.Krauss , “Principles of Heat Treatment of Steels”in: ASM ,Metal Handpark, pp 240- 245,1980.

[13]. A.K.SINHA ,Physical metallurgy handbook,McGraw-Hill,2002.

[14].M.S. Rashid, Formable HSLA and dual-phase steels,proceedings of the Metallurgical Society of AIME 16,ASM metals handbook, VOL4heat treatingUSA, 1979.

[15]. G.R. Speich, “Fundamentals of dual-phase steels” , in: Proceedings of the Metallurgical Society of AIME, Warrendale, USA, pp3–39,1980.

[16]. ASM metals handbook, VOL4,heat treating.

[17]. Kastakin, O.G. et al , Calculation Models for Determining the Critical Points of Steel”. In Metal Science and Heat Treatment, pp. 27-31,1984.

[18]. Key To Steel Software, third edition,2005.

[19].Matthew Samler,Jominy End Quenching of 4140 Steel:The Effect of Time andTemperatureon Austenitic Grain Growth,Project Number: 0505, 2010.

[20]. H.K.D.H. Bhadeshia, “Bainite in steels: transformations, microstructure and propertice,nded–London, IOM Communications, 2001.

[21]. Rosenfield A., and Shetty D. K., Cleavage Fracture of Steel in the Upper Ductile-Brittle Transition Region,Eng. Frac. Mech, Vol 17, pp 461-470,1983.

[22]. Kroon M., Faleskog J., Micromechanics of Cleavage Fracture Initiation in Ferritic Steels by Carbide Cracking,J. Mech. Phy. Solids, Vol 53, pp171–196,2005.

[23]. B.Tanguy, J.Besson, R.Piques,Ductile to Brittle Transition of an A508 Steel Characterized by Charpy Impact test,experimental results, Eng. Frac. Mech., Vol 72, pp49-72,2005.

[24]. Tanguy B., Besson J., Piques R., Ductile to Brittle Ttransition of an A508 Steel Characterized by Charpy Impact Test, Part II: modeling of the Charpy transition curve,Eng. Frac. Mech, Vol 72, pp 413-434,2005.

[25]. Alan F. Liu,Mechanics and Mechanisms of Fracture,An Introduction , ASM International, 2005.