مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

بررسی اثر روش عملیات حرارتی فولاد دوفازی بر سختی و استحکام فولاد NiCrMoV

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشکدگان فنی دانشگاه تهران
چکیده
در این پژوهش به مقایسه دو روش عملیات حرارتی فولادهای دوفازی یعنی کوئنچ میانی و کوئنچ پله‌ای برای فولاد کم‌آلیاژ NiCrMoV با استفاده از آزمون سختی سنجی، آزمون کشش و آنالیز تصویری پرداخته شد. نتایج این آزمایش‌ها مشخص کردند که در دمای ثابت بین‌بحرانی °C۷۶۰ روش کوئنچ پله‌ای به علت تک مرحله‌ای بودن فرآیند، زمان کمتری برای تکمیل شدن احتیاج دارد و در روش کوئنچ میانی فرآیند به صورت چند مرحله‌ای است که همین موضوع باعث وجود مارتنزیت تمپر شده و مارتنزیت تازه در کنار هم می‌شود. همچنین با توجه به آنالیز تصویر، می‌توان مدعی شد که کسر مارتنزیت بیشتری نیز در روش کوئنچ پله‌ای تولید کرده است. همچنین نتایج سختی‌سنجی نشان دادند که در نمونه کوئنچ میانی شده با وجود کسر مارتنزیت بین‌بحرانی و تمپر‌نشده‌ی کمتر، در زمان ۶۰ دقیقه میزان سختی با روش کوئنچ پله‌ای برابر است اما به علت افزایش شدید نرخ تولید فریت نسبت به مارتنزیت بین‌بحرانی، سختی نمونه کوئنچ میانی شده از ۶۰ دقیقه به بعد کاهش دارد و از ۳۳۸ ویکرز به ۲۸۷ ویکرز می‌رسد. در نمونه کوئنچ پله ای شده با افزایش زمان از 60 دقیقه تغییرات خاصی مشاهده نمی‌شود و این مشخص می‌کند که فرآیند کوئنچ پله‌ای تقریبا در ۶۰ دقیقه تقریبا به پایان می‌رسد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the effect of dual-phase steel production heat treatment method on the hardness and strength of NiCrMoV steel

نویسندگان English

Muhammad ali Aghamorshedi
shahram raygan
Jafar Rasizadeh Ghani
School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran
چکیده English

In this research, two dual-phase heat treatment methods- intermediate quenching and step quenching- on NiCrMoV low alloy steel were compared using microstructural analysis, Vickers hardness, and tensile test. The results demonstrated that at 760 °C, a constant intercritical temperature, the step quenching method was much faster due to the single-step process contrary to intermediate quench, which is a multi-step that causes complex microstructure, including tempered martensite and fresh martensite. According to the microstructural analysis, this method produces more martensite fraction. After 60 minutes, the hardness of the intermediate quenched sample was almost equal to that of the step-quenched sample, though it had a smaller intercritical martensite fraction. However, due to the increase in ferrite production rate compared to the intercritical martensite, the hardness of the intermediate quenched sample was decreased after 60 minutes from 338 to 287 vickers. In the step-quenched sample, no specific changes were observed by increasing the time more than 60 minutes. This issue indicated that the step-quenching process was almost completed after 60 minutes

کلیدواژه‌ها English

NiCrMoV steel
dual phase steels
step quench
intermediate quench
 
.1         Wegst CW. Stahlschlussel(Key to Steel). Verlag Stalschlussel Wegst GmbH. 1983:548.
.2         Salemi A, Abdollah-Zadeh A. The effect of tempering temperature on the mechanical properties and fracture morphology of a NiCrMoV steel. Materials Characterization. 2008;59(4):484-7.
.3         Bjorhovde R. Development and use of high performance steel. Journal of Constructional Steel Research. 2004;60(3-5):393-400.
.4         Rajan K, Deshpande P, Narasimhan K. Effect of heat treatment of preform on the mechanical properties of flow formed AISI 4130 Steel Tubes—a theoretical and experimental assessment. Journal of materials processing Technology. 2002;125:503-11.
.5         Badkoobeh F, Mostaan H, Rafiei M, Bakhsheshi-Rad HR, Berto F. Microstructural characteristics and strengthening mechanisms of ferritic–martensitic dual-phase steels: a review. Metals. 2022;12(1):101.
.6         Sir Harshad Bhadeshia H, Robert William Kerr. Steels microstructure and properties. 4 ed: Elsevier Ltd; 2017.
.7         Fonstein N. Dual-phase steels.  Automotive steels: Elsevier; 2017. p. 169-216.
.8         Ren D, Wang C, Wei X, Lai Q, Xu W. Building a quantitative composition-microstructure-property relationship of dual-phase steels via multimodal data mining. Acta Materialia. 2023;252:118954.
9.         خیراندیش ا. فولادهای دوفازی. ۱ ed. مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران۲۰۱۲.
.10       Balbi M, Alvarez-Armas I, Armas A. Effect of holding time at an intercritical temperature on the microstructure and tensile properties of a ferrite-martensite dual phase steel. Materials Science and Engineering: A. 2018;733:1-8.
.11       Das D, Chattopadhyay PP. Influence of martensite morphology on the work-hardening behavior of high strength ferrite–martensite dual-phase steel. Journal of materials science. 2009;44:2957-65.
.12       Trzaska J. Calculation of critical temperatures by empirical formulae. Archives of metallurgy and materials. 2016;61.
.13       Conshohocken AIW. ASTM E8/E8M-11. Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. PA, USA2011.
.14       Fu J, Li F, Sun J, Cui K, Du X, Wu Y. Effect of crystallographic orientations on the corrosion resistance of Fe-17Cr ferritic stainless steel. Journal of electroanalytical chemistry. 2019;841:56-62.
.15       Sinha AK. PHYSICAL METALLURGY HANDBOOK: McGraw-Hill.
.16       Baltazar Hernandez V, Nayak S, Zhou Y. Tempering of martensite in dual-phase steels and its effects on softening behavior. Metallurgical and Materials Transactions A. 2011;42:3115-29.
.17       Zhang X, Miyamoto G, Kaneshita T, Yoshida Y, Toji Y, Furuhara T. Growth mode of austenite during reversion from martensite in Fe-2Mn-1.5 Si-0.3 C alloy: A transition in kinetics and morphology. Acta Materialia. 2018;154:1-13.
.18       Yang D, Wu D, Yi H. Reverse transformation from martensite into austenite in a medium-Mn steel. Scripta Materialia. 2019;161:1-5.
.19       López-Martínez E, Vázquez-Gómez O, Vergara-Hernández HJ, Campillo B. Effect of initial microstructure on austenite formation kinetics in high-strength experimental microalloyed steels. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2015;22:1304-12.
.20       Nakada N, Tsukahara M, Fukazawa K, Misaka Y. Very fine structured DP steel with tempered-martensite matrix fabricated by fast heating. Materials Transactions. 2018;59(2):166-71.
.21       Zhang X, Ren Y, Zhang J, Yang X, Xie X, Liu H, Yang W. Effects of prior austenite grain size on reversion kinetics of different crystallographic austenite in a low carbon steel. Materials Characterization. 2022;190:112025.
.22       Ravikanth KV, Verma A, Singh JB, Vishwanadh B, Rai SK, Karri M. Effect of prior microstructure on carbide precipitation in a Cr-Mo-V pressure vessel steel at 650 °C. Journal of Nuclear Materials. 2024;602:155359.
.23       Najafkhani F, Mirzadeh H, Zamani M. Effect of intercritical annealing conditions on grain growth kinetics of dual phase steel. Metals and Materials International. 2019;25:1039-46.
.24       Park M-h, Shibata A, Tsuji N. Effect of grain size on mechanical properties of dual phase steels composed of ferrite and martensite. MRS Advances. 2016;1(12):811-6.
.25       Peng-Heng C, Preban AG. The effect of ferrite grain size and martensite volume fraction on the tensile properties of dual phase steel. Acta Metallurgica. 1985;33(5):897-903.
.26       Wang Z, Hui W, Chen Z, Zhang Y, Zhao X. Effect of vanadium on microstructure and mechanical properties of bainitic forging steel. Materials Science and Engineering: A. 2020;771:138653.
دوره 28، شماره 2
تابستان 1404
صفحه 116-124

  • تاریخ دریافت 15 آبان 1403
  • تاریخ بازنگری 25 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 05 خرداد 1404