تأثیر میزان نورد سرد بر تشکیل آستنیت در فولاد کم‌کربن تاب‌کاری شده در ناحیۀ میان‌بحرانی

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• میمنت سادات محسن زاده
• محمد مزینانی

دانشگاه فردوسی مشهد

10.22067/ma.v28i2.38157

چکیده

به‌دلیل اینکه تاب‌کاری میان‌بحرانی یکی از مراحل عمدۀ تولید فولاد دوفازی به‌شمار می‌رود، مطالعۀ تشکیل آستنیت در این فولادها از اهمیّت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، تأثیر میزان نورد سرد اولیّه و دمای تاب‌کاری بر تشکیل آستنیت در فولاد سادۀ کم‌کربن مورد بررسی قرار گرفت. برای اینمنظور، ورق‌های فولادی بهمیزانهای متفاوتی نورد سرد شدند و در دماهای مختلف تحت عملیّات تاب‌کاری میان‌بحرانی قرار گرفتند و سپس، در محلول آب نمک و یخ سریع سرد شدند. برای بررسی روند گسترش ریزساختار و نیز، تعیین تأثیر عوامل مختلف بر جوانه‌زنی و رشد آستنیت (مارتنزیت در دمای اتاق)، نمونه‌ها در طول عملیّات تاب‌کاری در بازه‌های زمانی مشخصی سریع سرد شدند و برای بررسیهای ریزساختاری، مورد استفاده قرار ‌گرفتند. نتایج به‌دست آمده نشان دادند که انجام نورد سرد و فرایندهای دیگری که افزون بر تشکیل آستنیت، حین مراحل مختلف هنگام گرمایش نمونه تا دمای استحاله، اتفاق می‌افتند، می‌توانند بهمیزان زیادی ریزساختار اولیّه و در نتیجه، نحوۀ جوانه‌زنی و رشد آستنیت را تحت تأثیر قرار دهند. در ریزساختار فولادهای نورد نشده و نورد شده بهمیزان 50 درصد، آستنیت (مارتنزیت در دمای اتاق) در محل توده‌های پرلیت تشکیل شد، امّا در ریزساختار فولاد نورد شده بهمیزان 70 درصد، کروی شدن لایه‌های سمنتیت باعث شد تا آستنیت از ریزساختاری شامل ذرات سمنتیت در زمینۀ فریتی تشکیل شود. در این حالت، جوانه‌زنی و رشد آستنیت به‌طور عمده در مرز دانه‌های فریت زمینه صورت گرفت. افزون بر این، مشخص شد که دمای تاب‌کاری میان‌بحرانی تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر سینتیک تشکیل آستنیت دارد. سینتیک تشکیل آستنیت با استفاده از روش (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogrov) JMAK مدل‌سازی شد. بر اساس نتایج مدل‌سازی مشخص شد که تغییر ریزساختار فولاد بوسیله‌ی انجام نورد سرد تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر سرعت تشکیل آستنیت در طول تاب‌کاری میان بحرانی دارد.

کلیدواژه‌ها

• فولاد دوفازی
• تشکیل آستنیت
• نورد سرد
• تاب‌کاری میان‌بحرانی
• گسترش ریزساختار

---

عنوان مقاله [English]

Influence of Cold Rolling on Austenite Formation in Plain Low-Carbon Steel Annealed in Intercritical Region

نویسندگان [English]

• Meymanat Mohsenzadeh
• Mohammad Mazinani

Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

Since intercritical annealing is the main processing stage for the production of dual-phase steels (DPS), studies on the formation of austenite are of great importance. In this research, the effects of the cold rolling and intercritical annealing temperature on the formation of austenite in plain low carbon steel have been investigated. For this purpose, the steel sheets were cold rolled for different amounts of reductions and annealed at different intercritical temperatures followed by quenching into an ice brine solution. In order to investigate the microstructural evolution as well as the effect of controlling parameters on the nucleation and growth processes of austenite (martensite at room temperature) formation, the samples were quenched at various time intervals during intercritical annealing and their microstructures were analyzed using optical and scanning electron microscopes. The results showed that cold rolling and other processes occurring during the formation of austenite significantly influences the initial microstructure and the nucleation and growth of austenite phase. In un-deformed and 50% cold rolled specimens, austenite formed from the pre-existing pearlite colonies. However, in the 70 cold rolled specimens, cementite spheroidization within the deformed pearlite colonies caused austenite to be formed from a microstructure consisting of cementite particles embedded in a matrix of ferrite. In this situation, nucleation and growth of austenite phase took place mainly on the grain boundaries of ferrite matrix. Furthermore, it was found that the temperature of intercritical annealing treatment has a strong effect on the kinetics of austenite formation.

کلیدواژه‌ها [English]

• Dual-Phase Steel
• Austenite Formation
• Cold Rolling
• Intercritical Annealing
• Microstructure Evolution

مراجع

1. Speich G.R., Demarest V.A., Miller R.L., "Formation of Austenite During Intercritical Annealing of Dual-Phase Steels", Metallurgical Transactions A, Vol. 12A, pp. 1419-1428, (1981).

2. Garcia C.I., Deardo A.J., "Formation of austenite in 1.5 pct Mn steels", Metallurgical Transactions A, Vol. 12A, pp. 521-530, (1981).

3. Yang D.Z., Brown E.L., Matlock D.K., Krauss G., "Ferrite Recrystallization and Austenite Formation in Cold-Rolled Intercritically Annealed Steel", Metallurgical Transactions A, Vol. 16A, pp. 1385-1392, (1985).

4. Huang J., Poole W.J., Militzer M., "Austenite Formation during Intercritical Annealing", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 35A, pp. 3363-3375, (2004).

5. San Martin D., de Cock T., Garcia-Junceda A., Caballero F.G., Capdevilla C., Garcia de Andres C., "In situ study of austenite formation by dilatometry in a low carbon microalloyed steel", Materials Science and Technology, Vol. 58, pp. 926-929, (2008).

6. Azizi-Alizamini H., Militzer M., Poole W.J., "Austenite Formation in Plain Low-Carbon Steels", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42A, pp. 1544-1557, (2011).

7. Judd R.R., Paxton H.W., "Kinetics of Austenite Formation from a Spheroidized Ferrite-Carbide Aggregate", Transactions of the metallurgical society of AIME, Vol. 242, pp. 206-214, (1968).

8. Molinder G., "A Quantitative Study of the Formation of Austenite and the Solution of Cementite at Different Austenitizing Temperatures for a 1.27% Carbon Steel", Acta Metallurgica, Vol. 4, pp. 565-571, (1956).

9. Yi J.J., Kim I.S., Choi, H.S., "Austenitization during Intercritical Annealing of an Fe-C-Si-Mn Dual-Phase Steel", Metallurgical Transactions A, Vol. 16A, pp. 1237-1245, (1985).

10. Mohant, R.R., Girina O.A., Fonstein N.M., "Effect of Heating Rate on the Austenite Formation in Low-Carbon High-Strength Steels Annealed in the Intercritical Region", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42A, pp. 3680-3690, (2011).

11. Navara E., Bengtsson B., Easterling K.E., "Austenite formation in manganese-partitioning dual-phase steel", Materials Science and Technology, Vol. 2, pp. 1196-1201, (1986).

12. Savran V.I., Van Leeuwen Y., Hanlon D.N., Kwakernaak C., Sloof W.G., Sietsma J., "Microstructural Features of Austenite Formation in C35 and C45 alloys", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 38A, pp. 946-955, (2007).

13. Tokizane M., Matsumura N., Tsuzaki K., Maki T., Tamura I., "Recrystallization and Formation of Austenite in Deformed Lath Martensitic Structure of Low Carbon Steels", Metallurgical Transactions A, Vol. 13A, pp. 1379-13838, (1982).

14. Beswick J., "Effect of Prior Cold Work on the Martensite Transformation in SAE 52100", Metallurgical Transactions A, Vol. 1A, pp. 299-306, (1984).

15. Mazinani M., "Deformation and Fracture Behavior of a Low Carbon Dual Phase Steel", Ph.D. Thesis, The University of British Columbia, (2006).

16. Rudnizki J., Bottger B., Prahl U., Bleck W., "Phase-Field Modeling of Austenite Formation from a Ferrite plus Pearlite Microstructure during Annealing of Cold-Rolled Dual-Phase Steel", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 42A, pp. 2516-2525, (2011).

17. بهادری ن.، مزینانی م.، "تولید فولاد دوفازی با مورفولوژی متفاوت فاز مارتنزیت و مدل‌سازی رفتار سیلان آن"، پایان نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد، (1390).