ریزساختار و خواص مکانیکی یک فولاد پر کربن کم آلیاژ فراوری شده توسط فرایند کوئنچ و پارتیشن بندی

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 6، دوره 26، شماره 1 - شماره پیاپی 11، اسفند 1393، صفحه 105-116   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v26i1.27922

نویسندگان

عبدالله شیرعلی^{* 1}؛ عباس هنربخش رئوف²؛ سهیلا بزاز بنابی¹

¹دانشگاه سمنان

²سمنان

چکیده

فرایند سرمایش سریع و بخش‎بندی (Q&P) ، یک عملیّات حرارتی جدید برای تولید نسل سوّم از فولادهای پیشرفته‎ی استحکام بالا و بر اساس نفوذ کربن از فاز مارتنزیت به فاز آستنیت باقی‎مانده است. به‎کارگیری این فرایند برای فولادهای مختلف، منجر به ایجاد ترکیب جالب توجهی از خواص مکانیکی شامل استحکام بالا همراه با انعطاف‎پذیری خوب می‎شود. استفاده از این فرایند در صنعت خودرو باعث عمل‎کرد مکانیکی بهتر، امنیت بالاتر و کاهش وزن و هزینه‎های تولید می‎شود. در این تحقیق، یک فولاد پرکربن کم آلیاژ با این فرایند عملیّات حرارتی شد و ریزساختار و خواص مکانیکی آن بررسی شد. نتایج نشان دادند که ریزساختار فولاد سریع سرد و بخش‎بندی شده، شامل آستنیت پایدار شده‎ی غنی از کربن و مارتنزیت تخلیه شده از کربن است که با هم باعث افزایش استحکام فولاد به‎ازای انعطاف‎پذیری قابل‎قبول می‎شود. انجام فرایند سرمایش سریع و بخش‎بندی، باعث افزایش کسر فاز آستنیت باقی‎مانده و افزایش سختی فولاد شد. فرایند شکست در نمونه‎ی تولیدی به این روش، از نوع شکست ترد و سطح شکست به‎شکل شبه‎کلیواژ بود.

کلیدواژه‌ها

کوئنچ؛ پارتیشن بندی؛ آستنیت باقیمانده؛ مارتنزیت

مراجع

Speer, J.G., De Moor, E., Findley, K.O., Matlock, D.K., De Cooman, B.C. and Edmonds, D.V.,“Analysis of Microstructure Evolution in Quenching and Partitioning Automotive Sheet Steel”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42A, pp. 3591-3601, (2011).

2. Matlock, D.K., Speer, J.G., De Moor,E. and Gibbs, P.J., “Recent Developments in Advanced High Strength Sheet Steels for Automotive Applications: An Overview”, JESTECH, Vol. 15(1), pp. 1-12, (2012).

3. Qu, H., “Advanced High Strength Steel through Paraequilibrium Carbon Partitioning and Austenite Stabilization”, Master’s Thesis, Department of Materials Science and Engineering, Case Western Reserve University, (2011).

4. Jirkova, H., Kučerova,L. and Mašek, B., “Effect of Quenching and Partitioning Temperatures in the Q-P Process on the Properties of AHSS with Various Amounts of Manganese and Silicon”, Materials Science Forum, Vols. 706-709, pp. 2734-2739, (2012).

5. Edmonds, D.V., He, K., Rizzo, F.C., De Cooman, B.C., Matlock,D.K. and Speer, J.G., “Quenching and partitioning martensite—A novel steel heat treatment”, Materials Science and Engineering A, Vols. 438-440, pp. 25-34, (2006).

6. Santofimia, M.J., Zhao, L., Petrov, R., Kwakernaak, C., Sloof, W.G. and Sietsma, J., “Microstructural development during the quenching and partitioning process in a newly designed low-carbon steel”, Acta Materialia, Vol. 59, pp. 6059-6068, (2011).

7. Speer, J.G.,Edmonds, D.V.,Rizzo,F.C. and Matlock, D.K.,“Partitioning of carbon from supersaturated plates of ferrite, with application to steel processing and fundamentals of the bainite transformation”, Current Opinion in Solid-State and Materials Science, Vol. 8, pp. 219-237, (2004).

8. Santofimia, M.J.,Nguyen-Minh, T., Zhao, L.,Petrov, R.,Sabirov,I. and Sietsma, J.,“New low carbon Q&P steels containing film-like intercritical ferrite”, Materials Science and Engineering A, Vol. 527, pp. 6429-6439, (2010).

9. Santofimia, M.J.,Zhao, L.,Petrov,R. and Sietsma, J.,“Characterization of the microstructure obtained by the quenching and partitioning process in a low-carbon steel”, Materials Characterization, Vol. 59, pp. 1758-1764, (2008).

10. Santofimia,M.J.,Zhao,L.and Sietsma,J.,“Overview of Mechanisms Involved During the Quenching and Partitioning Process in Steels”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42A, pp. 3620-3626, (2011).

11. Sun,J. and Yu,H.,“Microstructure development and mechanical properties of quenching and partitioning (Q&P) steel and an incorporation of hotdipping galvanization during Q&P process”, Materials Science and Engineering A, Vol. 586, pp. 100-107, (2013).

12. Liu,H.,Jin,X.,Dong,H.and Shi, J.,“Martensitic microstructural transformations from the hot stamping, quenching and partitioning process”, Materials Characterization, Vol. 62, pp. 223-227, (2011).

13. Nayak, S.S.,Anumolu, R.,Misra, R.D.K.,Kim,K.H. and Lee, D.L.,“Microstructure–hardness relationship in quenched and partitioned medium-carbon and high-carbon steels containing silicon”, Materials Science and Engineering A, pp. 442-456, (2008).

14. Pastore, E.,De Negri, S.,Fabbreschi, M.,Ienco, M.G.,Pinasco, M.R.,Saccone,A. and Valentini, R.,“Experimental investigation on low-carbon quenched and partitioned steel”, La Metallurgia Italiana, Vol. 9, pp. 25-35, (2011).

15. Kucerova, L.,Aisman, D.,Jirkova, H.,Masek,B.and Hauserova, D.,“Optimization of Q-P process parameters with regard to final microstructures and properties”, Proceedings of the 20th International DAAAM Symposium Intelligent Manufacturing & Automation: Theory, Practice & Education, Vol. 20, No. 1, pp. 1035-1036, (2009).

[16. S.C. Hong, J.C. Ahn, S.Y. Nam, S.J. Kim, H.C. Yang, J.G. Speer and D.K. Matlock, “Mechanical Properties of High-Si Plate Steel Produced by the Quenching and Partitioning Process”, Metals and Materials International, Vol. 13, No. 6, pp. 439-445, 2007.

17. Jatczak, C.F.,Larson,J.A. and Shin, S.W.,“Retained Austenite and Its Measurement by X-Ray Diffraction”, Manual SP-452, SAE, (1979).

18. ASTM Standards, “Standard Practice for X-Ray Determination of Retained Austenite in Steel with Near Random Crystallographic Orientation”, E 975 – 03.

19. Cullity, B.D., “Elements of X-ray Diffraction” Addison-Wesley Publishing Company, Inc., Reading, Massachusetts, (1956).

20. ASTM Standards, “Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”, E8/E8M–09.