مقایسه ریزساختار و رفتار مکانیکی یک فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35CHGSA در حالت دو‌فازی فریتی-مارتنزیتی و کوئنچ مستقیم بازگشت داده شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد- دانشگاه یزد

2 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

چکیده

در این پژوهش رفتار مکانیکی یک فولاد عملیات حرارتی شده کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35CHGSA تحت ریزساختارهای دو‌فازی فریتی-مارتنزیتی (DP) و دو‌فازی فریتی-مارتنزیتی بازگشت داده شده (QTDP) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا نمونه‌هایی از فولاد کم آلیاژ سیلیسیم متوسط 35CHGSA در دمای ˚C900 به مدت 15 دقیقه آستنیته شده و بلافاصله به حمام نمک مذاب کوئنچ پله‌ای با محدوده دمایی منطبق بر ناحیه دو‌فازی فریتی و آستنیتی با دمای ˚C720 منتقل و برای مدت‌زمان‌5 دقیقه نگه‌داری شده و متعاقباً در آب کوئنچ شدند تا ریز‌ساختارهای DP فریتی-مارتنزیتی با کسرهای حجمی متفاوتی از فازهای فریت و مارتنزیت حاصل شود. برای مقایسه نمونه‌های DP و QTDP بعد از کوئنچ در آب به مدت 70 دقیقه در دمای ˚C500 تحت عملیات حرارتی بازگشت قرار گرفتند. سختی‌سنجی و مشاهدات ریزساختاری از نمونه‌های دو‌فازی با میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی گسیل میدانی مجهز به EDS انجام شد. نتایج نشان داد، سختی نمونه‌های DP بیشتر از نمونه‌های QTDP است، به گونه ای که سختی نمونه‌های DP و QTDP به ترتیب برابر با 606 و HV30kg429 است که ناشی از حضور فاز سخت مارتنزیت بازگشت داده نشده و کارسخت شدن فریت در اثر استحاله آستنیت به مارتنزیت در مجاور فاز فریت است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  1. [1] T. Baudin, C. Quesne, J. Jura, R. Penelle, Microstruc-

    tural characterization in a hot-rolled, two-phase steel, Materials characterization. 47 (2001) 365-373. https:// doi.org/10.1016/S1044-5803(02)00183-3.

    [2] E. Ahmad, T. Manzoor, K.L. Ali, J. Akhter, Ef-

    fect of microvoid formation on the tensile properties

    of dual-phase steel, Journal of materials engineer-

    ing and performance. 9 (2000) 306-310. https://doi.

    org/10.1361/105994900770345962.

    [3] E. Ahmad, R. Priestner, Effect of rolling in the

    intercritical region on the tensile properties of du-

    al-phase steel, Journal of materials engineering

    and performance. 7 (1998) 772-776. https://doi.

    org/10.1361/105994998770347341.

    [4] H.R.K. Zarchi, A. Khajesarvi, S.S.G. Banadkouki,

    M.C. Somani, Microstructural evolution and carbon par-

    titioning in interstitial free weld simulated APIX60 steel,

    Reviews on Advanced Materials Science. 58 (2019) 206-

    1. https://doi.org/10.1515/rams-2019-0016.

    [5] S.G. Banadkouki, E. Fereiduni, Effect of prior austen-

    ite carbon partitioning on martensite hardening variation

    in a low alloy ferrite–martensite dual phase steel, Mate-

    rials Science and Engineering: A. 619 (2014) 129-136.

    https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.09.041.

    [6] O. Abedini, M. Behroozi, P. Marashi, E. Ranjbar-

    nodeh, M. Pouranvari, Intercritical Heat Treatment

    Temperature Dependence of Mechanical Properties and

    Corrosion Resistance of Dual Phase Steel, Materials Re-

    search. 22 (2019). https://doi.org/10.1590/1980-5373-

    MR-2017-0969.

    [7] M. Alipour, M.A. Torabi, M. Sareban, H. Lashini,

    1. Sadeghi, A. Fazaeli, M. Habibi, R. Hashemi, Finite

    element and experimental method for analyzing the ef-

    fects of martensite morphologies on the formability of

    DP steels, Mechanics Based Design of Structures and

    Machines. (2019) 1-17. https://doi.org/10.1080/153977

    34.2019.1633343.

    [8] B. Sunil, S. Rajanna, Evaluation of mechanical prop-

    erties of ferrite-martensite DP steels produced through

    intermediate quenching technique, SN Applied Sciences.

    2 (2020) 1-8. https://doi.org/10.1007/s42452-020-03246-4.

    [9] P. Huyghe, L. Malet, M. Caruso, C. Georges, S. Godet,

    On the relationship between the multiphase microstruc-

    ture and the mechanical properties of a 0.2 C quenched

    and partitioned steel, Materials Science and Engineer-

    ing: A. 701 (2017) 254-263. https://doi.org/10.1016/j.

    msea.2017.06.058.

    [10] P. Movahed, S. Kolahgar, S. Marashi, M. Pouran-

    vari, N. Parvin, The effect of intercritical heat treatment

    temperature on the tensile properties and work hardening

    behavior of ferrite–martensite dual phase steel sheets,

    Materials Science and Engineering: A. 518 (2009) 1-6.

    https://doi.org/10.1016/j.msea.2009.05.046.

    [11] M. Rashid, B. Rao, Tempering characteristics of

    a vanadium containing dual phase steel, Metallurgi-

    cal transactions A. 13 (1982) 1679-1686. https://doi.

    org/10.1007/BF02647823.

    [12] F. Samuel, Effect of dual-phase treatment and

    tempering on the microstructure and mechanical prop-

    erties of a high strength, low alloy steel, Materials Sci-

    ence and Engineering. 75 (1985) 51-66. https://doi.

    org/10.1016/0025-5416(85)90177-6.

    [13] X. Fang, Z. Fan, B. Ralph, P. Evans, R. Underhill,

    Effects of tempering temperature on tensile and hole ex-

    pansion properties of a C–Mn steel, Journal of materials

    processing technology. 132 (2003) 215-218. https://doi.

    org/10.1016/S0924-0136(02)00923-8.

    [14] H. Li, S. Gao, Y. Tian, D. Terada, A. Shibata, N.

    Tsuji, Influence of tempering on mechanical properties of

    ferrite and martensite dual phase steel, Materials Today:

    Proceedings. 2 (2015) 667-671. https://doi.org/10.1016/j.

    matpr.2015.07.372.

    [15] A.A. Sayed, S. Kheirandish, Affect of the tempering

    temperature on the microstructure and mechanical prop-

    erties of dual phase steels, Materials Science and Engi-

    neering: A. 532 (2012) 21-25. https://doi.org/10.1016/j.

    msea.2011.10.056.

    [16] A. Kamp, S. Celotto, D. Hanlon, Effects of tempering

    on the mechanical properties of high strength dual-phase

    steels, Materials Science and Engineering: A. 538 (2012)

    35-41. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.01.008.

    [17] M. Erdogan, R. Priestner, Effect of martensite

    content, its dispersion, and epitaxial ferrite content on

    Bauschinger behaviour of dual phase steel, Materials

    science and technology. 18 (2002) 369-376. https://doi.

    org/10.1179/026708302225001679.

    [18] A. Joarder, J. Ojha, D. Sarma, The tempering be-

    havior of a plain carbon dual-phase steel, Mater, Char-

    act. 25 (1990) 9-209. https://doi.org/10.1016/1044-

    5803(90)90010-H.

    [19] A. Norma, E3-01, Standard Guide for Preparation of

    metallographic specimens, American Society for Testing

    and Materials ASTM International, West Conshohocken,

    PA.

    [20] P. Fazio, Annual Book of ASTM Standards, Phil-

    adelphia, Pa.: American Society for Testing Materials,

    1993.

    [21] A. Kardak, L. Bilich, G. Sinclair, Stress concentra-

    tion factors for ASTM E8/E8M-15a plate-type specimens

    for tension testing, Journal of Testing and Evaluation. 45

    (2017) 2294-2298.

    [22] A. Khajesarvi, S.G. Banadkouki, Investigation of

    carbon and silicon partitioning on ferrite hardening in a

    medium silicon low alloy ferrite-martensite dual-phase

    steel. 17 (2020), 25-33. https://dx.doi.org/10.22034/ijis-

    si.2021.527641.1189.

    [23] E. Fereiduni, S.G. Banadkouki, Improvement of

    mechanical properties in a dual-phase ferrite–marten-

    site AISI4140 steel under tough-strong ferrite forma-

    tion, Materials & Design. 56 (2014) 232-240. https://doi.

    org/10.1016/j.matdes.2013.11.005.

    [24] M.S. Htun, S.T. Kyaw, K.T. Lwin, Effect of heat

    treatment on microstructures and mechanical properties

    of spring steel, Journal of metals, materials and minerals.

    18 (2008) 191-197.

    [25] D. Das, P.P. Chattopadhyay, Influence of martensite

    morphology on the work-hardening behavior of high

    strength ferrite–martensite dual-phase steel, Journal

    of materials science. 44 (2009) 2957-2965. https://doi.

    org/10.1007/s10853-009-3392-0.

    [26] A. Bag, K. Ray, E. Dwarakadasa, Influence of mar-

    tensite content and morphology on tensile and impact

    properties of high-martensite dual-phase steels, Metal-

    lurgical and Materials Transactions. A 30 (1999) 1193-

    1. https://doi.org/10.1007/s11661-999-0269-4.

    [27] A. Ebrahimian, S.G. Banadkouki, Effect of alloying

    element partitioning on ferrite hardening in a low alloy

    ferrite-martensite dual phase steel, Materials Science

    and Engineering: A. 677 (2016) 281-289. https://doi.

    org/10.1016/j.msea.2016.09.073.

    [28] R. Davies, R. Kot, B. Bramfitt, Fundamentals of

    dual phase steels, Conference proceedings (Metallurgical

    society of AIME), 1981, pp. 265-277.

    [29] R.W.K. Honeycombe, Steels microstructure and

    properties, Metallurgy and materials science. 1 (1995).

    [30] A.S. Ghorabaei, S.G. Banadkouki, Abnormal Me-

    chanical Behavior of a Medium-Carbon Steel under

    Strong Ferrite-Pearlite-Martensite Triple-Phase Mi-

    crostructures, Materials Science and Engineering: A.

    (2017). https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.06.035.

    [31] Y. Liu, D. Fan, S.P. Bhat, A. Srivastava, Ductile frac-

    ture of dual-phase steel sheets under bending, Interna-

    tional Journal of Plasticity. 125 (2020) 80-96. https://doi.

    org/10.1016/j.ijplas.2019.08.019.

    [32] F. Sorbello, P. Flewitt, G. Smith, A. Crocker, The

    role of deformation twins in brittle crack propagation in

    iron–silicon steel, Acta Materialia. 57 (2009) 2646-2656.

    https://doi.org/10.1016/j.actamat.2009.02.011.

    [33] G.E. Dieter, D.J. Bacon, Mechanical metallurgy,

    McGraw-hill New York 1976.

    [34] H. Beladi, I. Timokhina, X.-Y. Xiong, P.D. Hodgson,

    A novel thermomechanical approach to produce a fine

    ferrite and low-temperature bainitic composite micro-

    structure, Acta materialia. 61 (2013) 7240-7250. https://

    doi.org/10.1016/j.actamat.2013.08.029.