تولید فولاد زنگ نزن آستنیتی فوق ریز دانه / نانو ساختار AISI 301 حاوی نیوبیم توسط فرایند مارتنزیت

حصول به فولاد فوق ریز دانه/نانو ساختار از طریق ایجاد مارتنزیت ناشی از کرنش و در ادامه بازگشت آن در فولادهای شبه پایدار آستنیتی اصطلاحا فرایند مارتنزیت گفته میشود. در پژوهش حاضر به بررسی اثر متغیرهای نورد سرد و انیل بازگشتی بر ریز ساختار فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 301 حائی 0/15% نیوبیم پرداخته شد. بدین منظور پس از ریخته گری فولاد در کوره القایی و قالب فلزی، نمونه ها در دمای 1200 درجه سانتیگراد به مدت 10 ساعت همگن شدند. سپس در محدوده دمایی 1000 تا 1200 درجه سانتیگراد تحت عملیات فورج داغ قرار گرفتند. جهت حذف فازهای ثانویه؛ نمونه ها به مدت 6 ساعت در 1200 درجه سانتگراد آنیل انحلالی شدند. به منظور تولید فولاد فوق ریز دانه /نانو ساختار، از نورد سرد تا میزان کاهش ضخامت 90% و آنیل بازگشتی استفاده شد. نورد سرد در دماهای صفر و 25 درجه سانتگراد و آنیل بازگشتی در محدوده دمایی 700 تا 900 درجه سانتگراد به مدت 10 تا 1800 ثانیه انجام شد. ریز ساختار و خواص مکانیکی آنها توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، فریتوسکوپ و دستگاه میکروسختی سنج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با انجام عملیات همگن سازی، فورج داغ و آنیل انحلالی درصد فاز فریت دلتا از 6/8 در حالت ریختگی به ترتیب به 3/5 و 0/51 و 0/12 کاهش یافت و اندازه دانه پس از 6 ساعت آنیل انحلالی در 1200 درجه سانتیگراد به 200μm رسید. بررسی دقیق توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز EDS وجود ذرات کاربید کروم را در مرزدانه های نمونه ی فورج داغ شده تایید کرد که پس از عملیات آنیل انحلالی تجزیه شدند. با افزایش درصد کاهش ضخامت، کاهش دمای نورد و انجام نورد دو جهته کسر حجمی مارتنزیت افزایش و کرنش اشباع کاهش پیدا می کند. همچنین با افزایش دما و زمان آنیل درصد بازگشت آستنیت از مارتنزیت افزایش می یابد. بیشترین بازگشت در نمونه ی آنیل شده در دمای 850 درجه سانتیگراد به مدت 300 ثانیه به دست آمد. اندازه دانه، استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و سختی در این حالت به ترتیب nm 19±130 و 1012MPa و 46% و 313 ویکرز یود. نورد در دمای صفر درجه سانتیگراد و سپس آنیل در 850 درجه سانتیگراد به مدت 300 ثانیه باعث حصول به اندازه دانه ی nm8±90 شد.

کلیدواژه ها:

فولاد زنگ نزن آستنیتی ، آنیل بازگشتی ، نیوبیم ، فرایند مارتنزیت