تأثیر مورفولوژی بینیت بر خواص مکانیکی فولاد سه فازی فریت- بینیت- مارتنزیت

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• امیر طالبی ¹
• مهدی قبیتی حسب ²

¹ آموزشکده فنی و حرفه ای سما، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول

² دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول

10.22067/ma.v30i1.52823

چکیده

فولادهای دو و سه فازی خواص منحصر بفردی همچون رفتار تسلیم پیوسته، نسبت استحکام تسلیم به استحکام کششی کم، سرعت کار سختی بالا و درصد ازدیاد طول همگن زیاد دارند، لذا در صنایع خودروسازی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از این مطالعه، ایجاد ریزساختار سه فازی فریتی- بینیتی - مارتنزیتی با استحکام بالا و شکل پذیری مطلوب می باشد. در این تحقیق، عملیات آستنیته کردن در دمای 850 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت بر روی نمونه­های فولاد 4140  انجام شد. سپس نمونه ها در دمای 720 درجه سانتی گراد (منطقه فریت-آستنیت) به مدت 3 دقیقه نگهداری و جهت بدست آوردن مورفولوژی های متفاوت بینیت، به حمام نمک با دماهای متفاوت 380، 400، 420 و 450 درجه سانتی گراد به مدت 4 دقیقه انتقال داده شدند و در نهایت در آب به منظور تشکیل مارتنزیت کوئنچ گردیدند. مطالعه ریزساختار نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با افزایش دمای آستمپرینگ از 380 تا 450 درجه سانتی گراد، مورفولوژی از بینیت پایین به بینیت بالا تغییر می کند. با انجام آزمون های سختی و کشش مشخص گردید که افزایش دمای آستمپرینگ موجب کاهش مقادیر سختی، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، ازدیاد طول و همچنین کاهش مقادیر n و K  در رابطه هولمن می­شود. شکست نگاری نمونه­های تست کشش به وسیله استریو میکروسکوپ نشان داد که با افزایش دمای آستمپرینگ، سطح شکست از نرم به ترد تغییر می­کند.

کلیدواژه‌ها

• دمای آستمپرینگ
• بینیت پایین
• بینیت بالا
• خواص کششی
• سختی

---

عنوان مقاله [English]

Effect of Bainite Morphology on the Mechanical Properties of a Ferrite- Bainite- Martensite Triple-Phase Steel

نویسندگان [English]

• Amir Talebi ¹
• Mehdi Ghobeiti-Hasab ²

¹ Sama Technical and Vocational Training College, Dezful Branch, Islamic Azad University

² Dezful Branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran

چکیده [English]

Dual and triple phase steels have unique properties such as continuous yielding behavior, low ratio of yield strength to tensile strength, high work hardening rate and high homogenous elongation percentage; thus, they are used widely in automotive industries. The aim of this study is to develop a triple-phase microstructure of ferrite-bainite-martensite with high strength and desirable ductility. In this research, the samples of 4140 steel were austenitized at 850°C for 1 hour. Then, the samples were kept at temperature of 720°C (the ferrite-austenite region) for 3 minutes, and transferred to a salt bath at different temperatures of 380, 400, 420 and 450°C for 4 minutes to obtain various morphologies of bainite, finally quenched in water to form martensite. The observation of the microstructure by a scanning electron microscope showed that with increasing austempering temperature from 380 to 450°C, the morphology changes from lower bainite to upper bainite. Hardness and tensile tests revealed that by increasing the austempering temperature the hardness, yield strength, ultimate tensile strength, elongation and the amounts of “n” and “k” in the Holloman equation, decrease. Fractography of the tensile tested specimens by a stereo-microscope showed that with increasing the austempering temperature, the fracture surface changes from ductile to brittle.

کلیدواژه‌ها [English]

• Austempering Temperature
• Lower Bainite
• Upper Bainite
• Tensile Properties
• Hardness

مراجع

Pouranvari M., "Work hardening behavior of Fe-0.1 C dual phase steel", BHM Berg, Vol. 157, Issue 1, pp. 44–47, (2012).

2. Bakhtiari R., Ekrami A., "The effect of bainite morphology on the mechanical properties of a high bainite dual phase (HBDP) steel", Journal of Materials Science and Engineering A, Vol. 525, pp. 159–165, (2009).

3. Akbarpour M., "High temperature mechanical properties of triple phase steels", Journal of Materials Letters, Vol. 61, pp. 1023–1026, (2007).

4. Akbarpour M., Ekrami A., "Effect of ferrite volume fraction on work hardening behavior of high bainite dual phase (DP) steels", Journal of Materials Science and Engineering A, Vol. 477, pp. 306–310, (2008).

5. Itami A., Takahashi M., Ushioda K., "Plastic stability of retained austenite in the cold-rolled 0.14%C-1.9%Si-1.7%Mn sheet steel", ISU International, Vol. 35, pp. 1121–1127, (1995).

6. Anazadeh Sayed A., Kheirandish Sh., "Effect of the tempering temperature on the microstructure and mechanical properties of dual phase steels", Journal of Materials Science and Engineering A, Vol. 532, pp. 21– 25, (2012).

7. Zare A., Ekrami A., "Influence of martensite volume fraction on tensile properties of triple phase ferrite–bainite–martensite steels", Journal of Materials Science and Engineering, Vol. 530, pp. 440–445, (2011).

8. Zare A., Ekrami A., "Effect of martensite volume fraction on work hardening behavior of triple phase (TP) steels". Journal of Materials Science and Engineering, Vol. 528, pp. 4422–4426, (2011).

9. Samler M., "Jominy End Quenching of 4140 Steel: The effect of time and temperature on austenitic grain growth", Worcester Polytechnic Institute, Bachelor thesis, p. 8, (2010).

10. Lanzillotto C.A.N., Pickering F.B., "Structure-property relationships in dual-phase steels", Journal of Materials Science and Engineering, Vol. 16, pp. 371–382, (1982).

11. Sajjadi S.A., Zebarjad S.M., "Isothermal transformation of austenite to bainite in high carbon steels", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 189, pp. 107–113, (2007).

12. Kim H., Lee J., Barlat F., Kim D., Lee M., "Experiment and modeling to investigate the effect of stress state, strain and temperature on martensitic phase transformation in TRIP-assisted steel", Acta Materialia, Vol. 97, pp. 435–444, (2015).

13. Guo Z., Li L., "Influences of alloying elements on warm deformation behavior of high-Mn TRIP steel with martensitic structure", Journal of Materials & Design, Vol. 89, pp. 665–675, (2016).

14. Kuleshova E.A., Erak A.D., Kiselev A.S., Bubyakin S.A., Bandura A.P., "Influence of operation factors on brittle fracture initiation and critical local normal stress in SE(B) type specimens of VVER reactor pressure vessel steels", Journal of Nuclear Materials, Vol. 467, pp. 927–936, (2015).