بخشی از مقاله
چکیده
در طول تغییر شکل گرم ، رفتار مواد در دماهای بالا پیچیده و متفاوت می باشد . و این وابسته به تغییرات و فرایند های همچون دما و سرعت کرنش می باشد و به علت بالا بودن درجه حرارت در حین کار گرم ، فرایند ترمیم نیز همزمان با آن و به طور دینامیک اتفاق می افتد.
فرایند ترمیم دینامیکی اتفاق افتاده در فولاد های زنگ نزن دو فازی توسط دو مکانیزم مهم بازیای دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی انجام می شود. بازیابی دینامیکی که در آن منحنی تنش - کرنش حقیقی همراه با یک پیک تنشی خواهد بود و سپس با افزایش کرنش ، تنش پیک کاهش یافته و به حالت پایداری می رسد .
از آنجایی که فرایند ترمیم تاثیر بسیار زیادی بر روی خواص مکانیکی وفیزیکی و همچنین میکروساختار فولاد ها می گذارد لذا بررسی رفتار کار گرم فولادهای دو فازی در دما هایی بالا از اهمیت فوق العاده ای برخوردار خواهد بود .
اطلاعات و پژوهش های زیادی بر روی رفتار کار گرم فولاد های زنگ نزن دو فازی در حالت کار شده انجام گرفته است در حالی که در حالت ریختگی به نسبت کمتر تحقیق شده است.
.1مقدمه
در این پژوهش ، تاثیر ریزساختار اولیه بر روی رفتار تغییر شکل گرم فولاد زنگ نزن دوفازی 2304 مورد بررسی قرار گرفته است .نمونه ها در دماهای پایین کارگرم 850 و 950 درجه سانتی گراد و دمای بالایی کارگرم 1050 و 1150 درجه سانتی گراد و در سرعت کرنش های مختلف 0/001 ، 0/01 ، 0/1 و 1 - بر ثانیه - با استفاده از آزمون فشار گرم مورد تغییر شکل قرار گرفتند .
نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در فولاد زنگ نزن دو فازی 2304 ، در فاز فریت با انرژی نقص چیدمان بالا، فرایند ترمیم به وسیله میکرومکانیزم بازیابی صورت گرفته است در حالی که در فاز آستنیت با انرژی نقص در چیدمان پایین ، ساز وکار ترمیم توسط وقوع فرایند تبلور مجدد رخ داده است . میزان انرزی اکتیواسیون ظاهری کار گرم ، 237 کیلو ژول بر مول محاسبه گردید .
فشار گرم ، باز یابی و تبلور مجدد دینامیکی مشخص می باشد که تفاوتهای زیادی بین ساختار ریختگی و کار شده وجود دارد که می توان به مواردی همچون ، پراکندگی عناصر آلیاژی ، اندازه دانه و مرفولوژی میکروساختار اشاره نمود که این تفاوتها می تواند منجر به تغییرات زیادی در رفتار این فولادها در دماهای بالایی کارگرم در حالت ریختگی نسبت به حالت کار شده شود
فولاد های زنگ نزن دوفازی اغلب از نظرمیکروساختاری شامل دو فاز فریت و آستنیت می باشند که وجود این دو فاز در کنار همدیگر باعث می گردد که فولادهای دو فازی دارای خواص خوبی نسبت به فولادهای تک فاز باشند.فولادهای دو فازی دارای چقرمگی بالا ،جوش پذیری خوب و مقاومت به خوردگی عالی در مقایسه با حالت تک فاز فریت یا آستنیت می باشد .وقتی که یک فولاد دو فازی در دماهای بالا تغییر شکل داده می شود رفتار کار گرم آن به وسیله عواملی همچون خواص مکانیکی ، حساسیت ، مرفولوژی ، پراکندگی و اندازه فاز های ثانویه کنترل خواهد شد.
از آنجایی که رفتار کار گرم یک فولاد دو فازی متاثر از هر کدام از فاز های تشکیل دهنده آن می باشد لذا فرایند ترمیمی که در این فولاد ها نسبت به فولادهای تک فاز فریت و آستنیت اتفاق می افتد بسیار پیچیده و متفاوت خواهد بود .فولاد 2304 یک فولاد زنگ نزن دوفازی می باشد که شامل دو فاز فریت و آستنیت با کسر حجمی نزدیک به هم که در ان فاز زمینه ، فریت می باشد و فاز ثانویه آن ، آستنیت می باشد و دارای مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی بالایی می باشد
مواد اولیه از سیستم راهگاهی یک شمش ریختگی تهیه گردید . هدف از این پژوهش بررسی رفتار فولاد زنگ نزن دو فازی 2304 در دماهای بالایی تغییر شکل ارتفاع 15 میلیمتر و قطر 10 میلیمتر جهت انجام تست فشار گرم می باشد که توسط یک سری پروسه های تئوری در فرایند کار گرم توسط دستگاه ترمومکانیکل آماده سازی شدند . نمونه ها قبل از می باشد .
شکل -1 شماتیک آزمون فشار گرم نمونهها
3. نتایج
1.3.رفتار تنش-کرنش
منحنی های سیلان فولاد زنگ نزن دو فازی مورد نظر در شکل - 2 - نشان داده شده است. به خوبی از منحنی های سیلان و در دماهای پایین تغییر شکل گرم دیده می شود که تنش سیلان تا تنش بیشینه ای به سرعت افزایش یافته و سپس با افزایش کرنش ، تغییر محسوسی در آن صورت نگرفته است .وقتی دمای تغییر شکل گرم افزایش می یابد - دمای 1050 و - 1150 یک پیک تنش تکی در منحنی ها مشاهده می شود که در پی کاهش تدریجی تا کرنش حدود 0/7 ایجاد خواهد شد.
این موارد نشان می دهد که یک رابطه ای بین منحنی های تنش سیلان و کرنش با مکانیزم های بازیابی و تبلور مجدد دینامیکی وجود دارد .می توانیم از این منحنی ها استنباط کنیم که تنش پیک ، با افزایش درجه حرارت کاهش یافته و کرنش در نقطه ای که تنش بیشینه است با افزایش دما، کاهش می یابد.و ملاحظه می گردد که عمتدا پیک ها با افزایش درجه حرارت ظاهر شده اند.
شکل -2 منحنیهای تنش حقیقی-کرنش حقیقی حاصل از تغییر شکل گرم در دماهای مختلف
.3.2میکروساختار
شکل 3 - ب - به خوبی دیده می شود که شکل فاز آستنیت به طور ریز ساختار نمونه ها قبل و بعد از تغییر شکل گرم در شکل - 3 - قابل ملاحظه ای تغییر نکرده است ولی اندازه آن نسبت به حالت نشان داده شده است.در شکل 3 - الف - زرات فاز آستنیت به صورت قبل از تغییر شکل گرم، درشتر شده است.در حالی که از شکل های
یکنواخت در داخل زمینه فریت پراکنده شده اند و شکل اکثر آنها مشاهده می شود که شکل فاز آستنیت به صورت کروی می باشد .
میکرو ساختار نمونه ها بعد از تغییر شکل گرم و منطقی از حالت کروی به حالت کشیده شده در آمده است.و
در دماهای مختلف آزمون فشار گرم در شکل های فوق و همچنین ذرات کوچک فریت تشکیل خواهد شد .و به عنوان یک 3 - د - نشان داده شده است.با مقایسه شکل 3 - الف - با شکل های نتیجه از شکل 3 - د - میتوان گفت که یک فرایند تبلور مجدد به وضوح دیده می شود که کسر حجمی فاز دینامیکی در طول تغییر شکل گرم اتفاق افتاده است.های فریت و آستنیت، بعد از تغییر شکل گرم تغییر کرده است .
