بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند نورد تجمعی - Accumulative Roll Bonding - به عنوان یکی از روشهای تغییر شکل شدید پلاستیکی - SPD - بر روی نمونههای فولاد IF، انجام شد. در این فرآیند، نمونههای ورقهای شکل، تا ده سیکل در دمای 500ºC، تحت فرآیند ARB قرار گرفتند. تغییرات ساختار، به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM مشاهده شد. ضخامت متوسط دانههای فریت در این نمونهها، تا 170 نانومتر کاهش پیدا کرد. با افزایش دمای فرآیند، عمل bonding بین ورقهها بهتر صورت میگیرد، اما در عین حال از رسیدن به اندازه دانههای ریزتر جلوگیری مینماید. با افزایش تعداد پاسهای ARB، لبه نمونهها دچار شکست میشود.همچنین، با افزایش کاهش در سطح مقطع، کاهش در اندازه دانه و همچنین پیوندهای مناسبتری قابل دستیابی است. علاوه بر تصاویر ریزساختار، تغییرات سختی با افزایش تعداد پاسهای ARB، همچنین تغییرات آن در ضخامت نمونه بررسی گردید. مقدار افزایش سختی در این نمونهها، بیش از %270 میباشد.علاوه بر این اثر برسکاری بر روی سختی در نمونههایARB بررسی گردید.
مقدمه
به موادی که دارای ساختار ریزتر از 1µm داشته باشند، اصطلاحا UltraFine Grain - UFG - گویند .[1] بر اساس رابطه هال-پچ، اینگونه مواد داری خواص مکانیکی مطلوبی میباشند. در سازهها، استفاده از مواد با استحکام بالا، از اهمیت خاصی برخوردار است؛ چرا که استفاده از مواد با استحکام بالا، میتواند وزن سازهها را کاهش دهد. همچنین، ریز کردن اندازه دانه ها، بدون آلیاژسازی، میتواند از لحاظ اقتصادی نیز مورد توجه قرار گیرد. یکی از راههای رسیدن به ساختارهای UFG فرآیندهای Severe Plastic Deformation - SPD - میباشد. در اینروشها، با اعمال تغییر فرم شدید پلاستیکی، اندازه متوسط دانهها ریزتر میشود. روشهایمختلف SPD وجود دارد.
از جمله Equal Channel Angular Pressing - ECAP - و High. Pressing Torsion - HPT - با این روشها میتوان به ساختارهای UFG نایل آمد.[2] ایرادی که بر چنین فرآیندهایی وارد است، مشکل محدودیت ابعادی نمونهها میباشد. همچنین به خاطر پیوسته نبودن این روشها، نمیتوان از آنها در صنعت استفاده نمود. لذا در دهه اخیر برای رفع چنین مواردی، روشهای مذکور تکامل یافته وروشهای جدیدی ابداع گردیده است؛فرآیندهایی مانند، Cyclic Bending، Extrusion Cyclic، Constraining Groove Pressingو - .[3] Accumulative Roll Bonding - ARB در این فرآیندها، علاوه بر اینکه محدودیت ابعاد نمونه وجود ندارد، مشکل پیوسته نبودن روشهای گذشته نیز مرتفع شده است.
لذا قابلیت ورود به صنعت و UFG نمودن مواد مهندسی که دارای ابعاد و اندازه بزرگ هستند، را دارند.فرآیند ARB، یکی از روشهای جدید SPD است، که در سال 1998 توسط Tsuji و Saitoمطرح شد .[4] در این روش، نمونه ورقهای شکل بعد از آمادهسازی سطح روی هم قرار گرفته و نورد میشوند. بایستی توجه داشت که هر چه دمای انجام فرآیند بالاتر باشد، عمل پیوند دو ورقه به هم بهتر صورت میپذیرد. همچنین انجام آزمایش در دمایی بالاتر از دمای تبلورمجدد، اثر تجمع کرنش در نمونه ها را از بین میبرد.
فولادهای عاری از عنصر بین نشین یا Interstitial Free - IF - از جمله فولادهای کم کربن، کم نیتروژن است، که در سالهای اخیر، به عنوان نسل جدیدی از ورقههای بهکار رفته در بدنه اتومبیلها، شناخته شده است. از این فولاد، علاوه بر بدنه خودرو، در ساخت قطعات مهندسی مختلف نیز استفاده میکنند. این نوع فولاد، دارای ساختار BCC فاز فریت است که از عناصر بین نشین کربن و نیتروژن تقریبا عاری میباشد. مشخصه اصلی این فولاد، شکل پذیری بالای آن و همچنین، عدم وجود عیب پیرکرنشی قبل از شکلدهی نهایی می باشد.هدف از انجام این تحقیق، بررسی فرآیند ARB بر روی فولاد IF و مشاهده تغییرات به وجود آمده در حین فرآیند، بر روی این نوع از فولادها میباشد.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق، از فولاد عاری از عناصر بین نشین - IF steel - استفاده شد. آنالیز این فولاد در جدول - - 1 آمده است. در ابتدا نمونههای ورقهای شکل اولیه با ضخامت 2mm، در حالت آنیل تهیه گردید. سپس در ابعاد 170*30mm برش خورده شد. بعد از آماده سازی سطح، تحت فرآیند ARB، قرار گرفتند. آماده سازی سطح، شامل چربیزدایی توسط استون و برسکاری سطح به وسیله برس سیمی میباشد. جهت انجام فرآیند ARB دو نمونه آمادهسازی شده روی یکدیگر قرار گرفته و در گوشههای نمونه توسط پرچ به هم متصل شدند. نمونهها، بعد از اینکه به مدت 300s حرارت دیدند، در دمای 500ºC، تحت %50 کاهش در سطح مقطع قرار گرفتند.
همانطور که در شکل - - 1 مشخص شده است, برای پاس بعد، نمونههایی که قبلا نورد شدهاند,تحت آمادهسازی و به دنبال آن %50 کاهش در سطح مقطع، قرار گرفتند. فرآیندهای مذکور تا10 پاس و در شرایط بدون روغنکاری، ادامه یافت. فرآیند نورد، به وسیله دستگاه نورد دو غلطکی آزمایشگاهی با قطر غلطک 127mm و سرعت نورد 5mm/s انجام پذیرفت.برای بررسی پیوندهای به وجود آمده در حین فرآیند، محلهای اتصال به وسیله میکروسکوپ نوری مشاهده گردید. همچنین جهت مشاهده تغییرات ریزساختار در فرآیند
