بررسی رفتار مکانیکی غیرمتعارف فولاد کم‌آلیاژ فنر حاوی %wt Si7/1%wt C- 5/0 در شرایط سه فازی بینیتی- مارتنزیتی-آستنیت باقیمانده

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• شیما پشنگه ¹
• حمیدرضا کریمی زارچی ²
• سید صادق قاسمی بنادکوکی ¹

¹ دانشگاه یزد

² Yazd University

10.22067/ma.v31i1.73680

چکیده

توسعه فولادهای پیشرفته میکروکامپوزیتی در سال‌های اخیر مورد توجه بسیار قرار گرفته است. فولادهای چند فازی، خانواده‌ای جدید از این فولادها می‌باشند که با انتخاب ترکیب شیمیایی و پروسه عملیات حرارتی مناسب می‌توان ریزساختارهای میکروکامپوزیتی شامل مخلوطی از فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده در آن‌ها به منظور دستیابی به خواص مهندسی بهینه ایجاد نمود. در پژوهش حاضر نمونه‌ ورق فولادی سیلیسیم بالا انتخاب شد؛ و سپس عملیات حرارتی به صورت آستنیته کردن در دمای oC900 به مدت 5 دقیقه، انتقال سریع به حمام نمک oC350 و نگهداری در آن به مدت‌ زما‌ن‌های 5 ثانیه تا 5 ساعت و در نهایت سریع سرد کردن در آب به منظور دستیابی به ریزساختارهای سه فازی صورت گرفت. بررسی خواص مکانیکی و ریزساختاری با استفاده از آزمون‌های ماکروسختی‌سنجی، کشش، میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت. مشاهده تصاویر به دست آمده نشان داد درصدهای مختلفی از فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده در نمونه‌ها تشکیل شده که باعث تغییرات شدید و غیر متعارفی در نتایج خواص مکانیکی کششی و سختی‌‌سنجی در مقایسه با خواص مکانیکی فولادهای نسل سوم استحکام بالا شده است. نتایج آزمون کشش نشان داد استحکام کششی نمونه‌ها از 5 تا 50 ثانیه از 1850 تا MPa2052 افزایش و سپس به مقدار MPa1386 در زمان 300 ثانیه کاهش و مجددا به مقدار MPa1460 در زمان یک ساعت افزایش یافته است. این روند تغییرات بر اساس کسر حجمی و رفتار مکانیکی متفاوت فازهای بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده تحلیل گردید. بهترین شرایط به منظور دستیابی به بیشترین چقرمگی که با حاصلضرب استحکام کششی در درصد ازدیاد طول ( GPa%9/25) قابل محاسبه است در نمونه‌های عملیات حرارتی شده در حمام نمک مذاب oC350 به مدت 200 ثانیه به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

• فولاد سیلیسیم بالا
• عملیات حرارتی در حمام نمک مذاب
• خواص مکانیکی
• ریزساختار سه فازی بینیت- مارتنزیت- آستنیت باقیمانده

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of Abnormal Mechanical Behaviour of a Low Alloy Spring Steel containing 0.5wt%C-1.7wt%Si Under Bainitic- Martensitic- Retained Austenitic Condition

نویسندگان [English]

• Shima Pashangeh ¹
• Hamid Reza Karimi Zarchi ²
• Seyyed Sadegh Ghasemi Banadkouki ¹

¹ Yazd University

² Yazd University

چکیده [English]

In recent years, more attention has been paid to the development of advanced micro-compositic high strength steels. Multiphase steels are a new family of these steels. It is possible to create the micro-composite phases containing bainite, martensite and retained austenite in their microstructures by selecting the appropriate chemical composition and heat treatment cycles in order to achieve the optimum engineering properties. In the present research work, high silicon steel sheets were selected and then heat treated to achieve triple phase steels. The heat treatment cycles included austenitizing at 900oC for 5 min, quick transferring to 350oC salt bath, holding for different times between 5 seconds to 5 hours and finally quenching in water in order to achieve the triple phase microstructures. The mechanical properties and microstructural investigations were carried out by using macro-hardness tester, tensile test, optical and scanning electron microscopes, respectively. The observation of resulted microstructures showed the various amounts of bainite, martensite and retained austenite phases have been formed in the specimens that are responsible for sharp and uncommon changes in tensile and macrohardness properties in comparison with those of third generation of advanced high strength steels. The results indicated the ultimate tensile strength was increased from 1850 to 2052MPa for the specimens treated from 5s to 50s and then decreased to 1386 MPa in 300s and again increased to 1460MPa for 1 hour specimens. These changes in properties were analyzed on the basis of the volume fractions and different mechanical behavior of bainite, martensite and retained austenite phases. The best condition for achieving the highest toughness which can be calculated by the product of tensile strength and elongation (25.9 GPa%) was obtained in the specimens heat treated in 350oC salt bath for 200 seconds.

کلیدواژه‌ها [English]

• High Silicon Steel
• Heat treatment in Molten Salt Bath
• Mechanical properties
• Bainite- Martensite- Retained Austenite Triple Phase Microstructure