تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی در اثر کار سرد و دگرگونی مارتنزیتی معکوس در فولاد مارتنزیتی Fe-18Ni

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشگاه تهران، ایران، تهران

چکیده

در مقاله حاضر تاثیر کارمکانیکی سرد بر دگرگونی مارتنزیتی معکوس در فولاد مارتنزیتی Fe-18Ni به‌وسیله تست‌های کشش، سختی سنجی و متالوگرافی بررسی شده است. یکی از روش‌های دستیابی به ریزساختار دانه ریز استفاده از دگرگونی مارتنزیتی معکوس است که می تواند استحکام و شکل‌پذیری را در کنار هم حفظ نماید. ..در این تحقیق، آلیاژ مورد مطالعه ابتدا تحت عملیات کار سرد به میزان 10، 20 و 50 درصد نورد سرد قرار داده شدند. سپس در دمای 700 در جه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی مارتنزیتی معکوس با میزان سیکل های متفاوت قرار داده شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که آستنیته شدن بر اثر عملیات‌حرارتی با استفاده از استحاله جامد-جامد با اعمال تغییر شکل پلاستیک باعث افزایش دانسیته نابجایی‌ها و افزایش نرخ تبلورمجدد و دستیابی به ساختار ریزدانه تر است. همچنین بررسی های حاصل از پژوهش نشان داد که بهترین سیکل اعمال شده یعنی 50% کار سرد و سپس 5 سیکل دگرگونی معکوس مارتنزیتی صفر ثانیه ای، سختی 270 ویکرز و استحکام 760 مگاپاسکال بدست آمد. و هم استحکام و هم انعطاف پذیری بهبود قابل ملاحظه ای داشته اند. نمونه خام اولیه سختی در حدود 223 ویکرز و استحکامی در حدود 620 مگاپاسکال را داشته‌است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Microstructure Evolution and mechanical properties during Cold Rolling and Reverse Transformation in Fe-18 Ni Martensitic Steel

نویسندگان [English]

  • Mohammad Falaki Tarazkouhi 2
  • Ashkan Ghorbanian 1
2 Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, the effect of cold rolling on the reverse transformation in Fe-18Ni Martensitic alloy were studied by means of microstructure development, mechanical properties by means of tensile and hardness tests. One of promising way to obtain fine grained materials is using reverse martensitic transformation in specific in martensitic steels. This means reverse the alpha phase to the parent phase of gama and quench rapidly. In the present research, the studied alloy was subjected to different amount of cold rolling consisting of 10, 20 and 50%. Then the cold rolled samples was conducted to reverse transformation heat treatment at 700 C for different cycles. It si found that the 50% cold rolled sample followed by reverse transformation at 7000 C for 0 second demonstrated considerable elongation and relatively high strength of 760 MPa and harness of 270 HV. It should be noted that the starting material has strength of 620 MPa and hardness of 223 HV.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grain Refining
  • Martensitic Alloy
  • Austenite Memory
  • Cold Roll
1. Krauss, G.Steels-Heat Treatment and Processing Principles. Materials Park, OH : ASM International, 1990.

2. Examination of microstructures and microanalysis of an Fe-9% Ni alloy. S. H. Chong, A. Sayles, R. Keyse, J. D. Atkinson, E. A. Wilson,. 179, s.l. : JIM, 1998, Vol. 39.

3. Continuous cooling transformation kinetics versus isothermal transformation kinetics of steels: a phenomenological rationalization of experimental observations. J. C. Zhao, M. R. Notis. 4-5 (135-207), s.l. : Material Science and Eng., 1995, Vol. 15.

4. Developments in martensitic and bainitic steels: role of the shape deformation. Bhadeshia, HDKH. 1-2 (34-39), s.l. : Material Science and Eng., 2004, Vol. 378.

5. The martensite transformation in thin foils. Z. Nishiyama, K. Shimizu, K Sugino. s.l. : Acta Metallurgica, 1961.

6. On the classification of displacive phase transformations. M. Cohen, G. B. Olson, P. C. Clapp,. Cambridge : Proceedings of International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT-79), 1979.

7. The morphology of iron-nickel massive martensite(Structural features of Fe-Ni massive martensite observed by light, electron and hot stage microscopies …. J. M. Marder, A. R. Marder. s.l. : ASM Transactions Quarterly, 1969, Vol. 62.

8. Characteristics of lath martensite: Part I. Crystallographic and substructural features and Part II. The martensite-austenite interface. B. P. J. Sandvik, C. M. Wayman. 4 (809-822), s.l. : Metallurgical transactions A, 1983, Vol. 14.

9. The morphology and crystallography of lath martensite in Fe-C alloys. S. Morito, H. Tanaka, R. Konishi, T. Furuhara, T. Maki. 6 (1789-1799), s.l. : Acta Materialia, 2003, Vol. 51.

10. M. A. Mostafaee, M. H. Moghim. Severe Plastic Deformation (SPD). edu.nano.ir. [Online] [Cited: 1 26, 2017.] http://edu.nano.ir/oldversion/index.php?actn=papers_view&id=265.

11. Novel Ultra-High straining process for bulk materials-develpment of the accumulative roll-bonding (ARB) process. Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji, T. Sakai. 1999, Acta Mater., Vol. 47, pp. 579-582.

12. Microstructure and Mechanical Properties of ultra-fine grains (UFGs) aluminium strips produced by ARB process. M. Eizadjou, H. D. Manesh, K. Janghorban. 406-415, s.l. : Journal of Alloys and Compounds, 2009, Vol. 474.

13. A. Kelly, R. B. Nicholson.Strengthening Methods in Crystal. London : Applied Science, 1971.

14. Developing superplastic properties in an aluminum alloy through severe plastic deformation. S. Lee, P. R. Berbon, M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, N. K. Tsenev, R. Z. Valiev, T. G. Langdon. 1 (63-72), s.l. : Materials Science and Engineering: A, 1999, Vol. 272.

15. Enhanced structural refinement by combining phase transformation and plastic deformation in steels. N. Tsuji, T. Maki. 12 (1044-1049), s.l. : Acta. Mater., 2009, Vol. 60.

16. Martensite-to-fcc reverse transformation in an Fe-Ni alloy. S. Jana, C. M. Wayman. 1187, s.l. : Trans. Metall. Soc. AIME, 1967, Vol. 239.

17. The role of the constituent phases in determining the low temperature toughness of 5.5 Ni cryogenic steel. J. I. Kim, H. J. Kim, J. W. Morris. 12 (2213-2219), s.l. : Metallurgical Transactions A, 1984, Vol. 15.

18. The effect of heating rate on the martensite to austenite transformation in Fe-Ni-C alloys. C. A. Apple, G. Krauss. 7 (849-856), s.l. : Acta Metallurgica, 1972, Vol. 20.

19. The mechanical stability of austenite in maraging steels. Y. Katz, H. Mathias, S. Nadiv. 4 (801-808), s.l. : Metallurgical Transactions A, 1983, Vol. 14.

20. A repetitive thermomechanical process to produce nano-crystalline in a metastable austenitic steel. Y. Ma, Jae-Eun Jin, Young-Kook Lee. 12 (1311-1315), s.l. : Scripta Materialia, 2005, Vol. 52.

21. Martensite → austenite phase transformation kinetics in an ultrafine-grained metastable austenitic stainless steel. S. Rajasekhara, P. J. Ferreira. 2 (738-748), s.l. : Acta Materialia, 2011, Vol. 59.

22. Strengthening steel by austenite grain refinement. Grange, R. A. 26, s.l. : Trans. ASM, 1966, Vol. 59.

23. Strengthening and annealing of austenite formed by reverse martensitic transformation. G. Krauss, M. Cohen. 1212, s.l. : Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1962, Vol. 224.

24. Phase Transformation from Fine-grained Austenite. T. Furuhara, K. Kikumoto, H. Saito, T. Sekine, T. Ogawa, S. Morito, T. Maki. 1038-1045, s.l. : ISIJ International, 2008, Vol. 48.

25. Fine structure of austenite produced by the reverse martensitic transformation. Jr, G. Krauss. 6 (499-509), s.l. : Acta Metall., 1963, Vol. 11.

26. Martensite-to-austenite reverse transformation in Fe-Ni-Co alloys. Colling, D. A. 6 (1677-1682), s.l. : Metallurgical Transactions, 1970, Vol. 1.

27. Magnetic properties of Co−Nb and Co−Nb−Fe unidirectionally solidified eutectic composites. Colling, D. A. 6 (1523-1527), s.l. : Metallurgical Transactions, 1971, Vol. 2.

28. Strengthening of an Fe−Ni−V−C alloy by cyclic phase transformation. C. A. Apple, G. Krauss. 7 (1785-1791), s.l. : Metallurgical Transactions, 1971, Vol. 2.

29. The reversion of martensite to austenite in certain stainless steels. H. Smith, D. R. F. West. 10 (1413-1420), s.l. : J. Mater. Sci., 1973, Vol. 8.

30. Correlation of coercive force to microstructure in cyclic martensite → austenite transformations in an fe-ni-co alloy. R. Kossowsky, D. A. Colling. 3 (799-806), s.l. : Metallurgical Transactions, 1973, Vol. 4.

31. Shirazi, H. Microstructure evolution during reverse transformation in Fe-high Ni martensitic alloys. Tohoku : s.n., 2013.