ارتباط بین کرنش دوقلویی و پدیده‌ی چروکیدگی سطحی در تغییر شکل موم‌سان فولاد آستنیتی منگنزی

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 2، دوره 25، شماره 2 - شماره پیاپی 10، مهر 1393   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v25i2.38888

نویسندگان

مجید عباسی^{* 1}؛ شهرام خیراندیش²؛ جلال حجازی²؛ یوسف خرازی²

¹دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

²دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این مقاله، ارتباط بین پدیده‌های چروکیدگی و ترک‌دار شدن سطحی با کرنش دوقلویی در تغییر شکل موم‌سان فولاد هادفیلد بررسی شده است. نقش عواملی مانند انرژی نقص چیدمان و میزان کرنش دوقلویی در تحلیل این رفتار بررسی می‌شود. نمونه‌هایی از فولاد هادفیلد با مقادیر مشخصی‌ از کربن، منگنز و آلومینیم (یعنی با انرژی‌های نقص چیدمان متفاوت)، به‌روش ریخته‌گری دقیق تولید شدند. نمونه‌ها در دمای محیط تحت آزمون کشش قرار گرفتند. چروکیدگی و ایجاد ترک‌های سطحی به‌همراه سازوکارهای تغییر شکل موم‌سان این فولادها، با استفاده از میکروسکپ‌های نوری و الکترونی روبشی ارزیابی شدند. مشاهدات نشان دادند که چروکیدگی در فولادهای آستنیتی منگنزی با سازوکار کرنش دوقلویی در آن‌ها مرتبط است. این سازوکار تغییر شکل به‌علّت ایجاد کرنش حجمی و چرخش دانه‌ها، سبب چروکیدگی سطوح آزاد دانه‌ها و در ادامه‌ی آن، ترک‌دار شدن نمونه شدند. افزون بر این، مشاهده شد که این چروکیدگی و ترک‌دار شدن با افزایش کرنش، بیش‌تر و خشن‌تر می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

چروکیدگی؛ دوقلویی؛ فولاد آستنیتی منگنزی؛ انرژی نقص چیدمان

مراجع

1. ASM Handbook, Vol. 1, 10th Edition, Properties and Selection: Irons, Steels, and High Performance Alloys, Section: Specialty Steels and Heat-Resistant Alloys: Austenitic Manganese Steels,(2005).

2. Dastur, Y.N. and Leslie, W.C., "Mechanism of work hardening in Hadfield manganese steel", Metallurgical Transaction A, Vol. 12, 749-759, May, (1981).

3. Asgari, S., El-Danaf, E., Kalidindi, S.R. and Doherty, R.D., "Strain hardening regimes and microstructural evolution during large strain compression of low stacking fault energy FCC alloys that form deformation twins", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 28, 1781-1795, September, (1997).

4. Kalidindi, S.R., "Modeling the strain hardening response of low SFE FCC alloys", International Journal of Plasticity, Vol. 14, No. 12, 1265-1277, (1998).

5. Karaman, I., Sehitoglu, H., Gall, K., Chumlyakov, Y.I. and Maier, H.J., "Deformation of single crystal Hadfield steel by twinning and slip", ActaMaterialia, Vol. 48, 1345-1359, (2000).

6. Karaman, I., Sehitoglu, H., Chumlyakov, Y.I., Maier, H.J. and Kireeva, I.V., "Extrinsic stacking faults and twinning in Hadfield manganese steel single crystals", ScriptaMateriala, Vol. 44, 337–343, (2001).

7. Abbasi, M., Kheirandish, Sh., Kharrazi, Y. and Hejazi, J., "On the comparison of the abrasive wear behavior of aluminum alloyed and standard Hadfield steels", Wear, 268, 202-207, (2010).

8. Karaman, I., Sehitoglu, H., Beaudoin, A.J., Chumlyakov, Y.I., Maier, H.J. and Tomea, C.N., "Modeling the deformation behavior of Hadfield steel single and polycrystals due to twinning and slip", ActaMaterialia, Vol. 48, 2031-2047, (2000).

9. Bayraktar, E., Khalid, F.A. and Levaillant, C., "Deformation and fracture behaviour of high manganese austenitic steel", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 147, 145-154, ( 2004).

10. Lai H.J. and Wan C.M., "The study of deformation twins in the austenitic Fe-Mn-C and Fe-Mn-Al-C alloys", Scripta Metallurgica, Vol. 23, Issue 2, 179-182, February, (1989).

11. Zuidema, B.K., Subramanyam, D.K. and Leslie, W.C., "The effect of aluminum on the work hardening and wear resistance of Hadfield manganese steel", Metallurgical Transaction A, Vol. 18, 1629-1639, September, (1987).

12. Canadinc, D., Sehitoglu, H., Maier, H.J. and Chumlyakov, Y.I., "Strain hardening behavior of aluminum alloyed Hadfield steel single crystals", ActaMaterialia, Vol. 53, 1831–1842, (2005).

13. Rittel, D. and Roman, I., "Tensile fracture of coarse-grained cast austenitic manganese steels", Metallurgical Transaction A, Vol. 19, 2269-2277, September, (1988).

14. Rittel, D. and Roman, I., "Tensile deformation of coarse-grained cast austenitic manganese steels", Materials Science and Engineering A, Vol. 110, 77-87, March, (1989).

15. Abbasi, M., Kheirandish, Sh., Kharrazi, Y. and Hejazi, J., "The fracture and plastic deformation of aluminum alloyed Hadfiled steels", Journal of Materials Science and Engineering A, Vol. 513-514, 72-76, (2009).

16. Allain, S., Chateau, J.P., Bouaziz, O., Migot, S. and Guelton, N., "Correlations between the calculated stacking fault energy and the plasticity mechanisms in Fe–Mn–C alloys", Materials Science and Engineering A, Vol. 387–389, 158–162, (2004).

17. عباسی م.، بررسی تاثیر آلومینیم برساختار وخواص مکانیکی فولادهای آستنیتی منگنزی، پایان نامه دکتری، دانشگاه علم وصنعت ایران، (1388).

18. ASM Handbook, Vol. 9, Metallography and Microstructures, Austenitic Manganese Steel Castings, (2004).

19. هرتز برگ، رد.، تغییرشکل و مکانیک شکست مواد وآلیاژهای مهندسی ،ترجمه علی کبر اکرامی،موسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف، (1385).

20. سجادی، س .ع .ک.، رفتار مکانیکی مواد، دانشگاه فردوسی مشهد، (1384).

21. Allain, S., Chateau, J.P. and Bouaziz, O., "A physical model of the twinning-induced plasticity effect ina high manganese austenitic steel", Materials Science and Engineering A, Vol. 387–389, 143–147,(2004).

22. Oh, B.W., Cho, S.J., Kim, Y.G., Kim, Y.P., Kim, W.S. and Hong, S.H., "Effect of aluminum ondeformation mode and mechanical properties of austenitic Fe-Mn-Cr-Al-C alloys", Materials Scienceand Engineering A, Vol. 197, No. 2, 147-156, (1995).

23. Bouaziz, O., Allain, S., Scott, C.P., Cugy, P., Barbier, D., High manganese austenitic twinning inducedplasticity steels: A review of the microstructure properties relationships”, Current Opinion in SolidState and Materials Science 15, 141–168, (2011).