بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش خواص مکانیکی و ریزساختار فولاد دوفازی جدید لایهای تولید شده با روش نورد سرد پیوندی - CRB - و آنیل بین بحرانی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از دو نوع فولاد فاقد عناصر بین نشین - IF - و ساده کربنی Fe0.4Mn0.07C استفاده گردید، این ورقها بعد از عملیات آماده سازی سطحی، با استفاده از نورد به یکدیگر متصل شدند و 4 کرنش مختلف بر نمونه وارد گردید. سپس نمونهها تحت عملیات حرارتی قرار گرفته تا ساختار دوفازی لایه ای فریتی- مارتنزیتی حاصل شود.
استفاده از روش نورد سرد پیوندی برای ساخت فولاد دوفازی، روش جدیدی بود که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت. بررسیهای میکروسکوپ نوری و آزمایش کشش نشان دادند که این ساختار لایه ای دوفازی جدید شکل پذیری و استحکام کششی مناسبی را دارا است، که دلیل این امر میزان قابل توجه فاز مارتنزیت ضمن ریزدانه شدن هر دو فاز فریت و مارتنزیت است. استحکام کششی در این فولاد جدید با فولاد DP980 تجاری قابل مقایسه است و از طرفی ازدیاد طول بالاتری نسبت به DP980 دارا است.
مقدمه
پیشرفتهای دهه اخیر سبب شده است که در صنایع مختلف نیاز به وجود و ساخت مواد جدید با خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب احساس شود. کاهش وزن خودرو، بهحداقل رساندن هزینهها و بهبود عملکرد محصولات، افزایش ایمنی مسافر اهدافی راهبردی در صنایع خودروسازی محسوب میشوند.[1] به همین دلیل صنایع فولاد بسیاری از انواع فولادها با خواص موردنظر را توسعه دادهاند و نیاز به کاهش ضخامت ورق و حفظ استحکام و قابلیت شکل پذیری در صنایع خودروسازی مطرح میشود.
رسیدن به این نیاز در گروی دست یافتن به ساختارهای پایه فولادی با استحکام و انعطافپذیری بالا است. فولاد دوفازی فریتی - مارتنزیتی از مواردی است که در این حوزه شناخته شدهاست، این فولادها گروهی از فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا - - HSLA هستند که شکل پذیری خوبی از خود نشان دادهاند دلیل این امر، حضور ذرات سخت مارتنزیت در فاز انعطافپذیر فریتی است، افزایش استحکام عمدتا با کسر حجمی فاز سخت مارتنزیت کنترل می شود. سیلان پیوسته و ترکیبی از استحکام تسلیم کم و استحکام نهایی بالا و در نتیجه میزان کارسختی بالا مشخصه این نوع فولاد است.
همچنین دارای جذب انرژی زیاد قبل از شکست می باشند و این خواص باعث شده که این فولاد را از دیگر فولادهای مدرن با استحکام بالا متمایز کند2 ]و.[3 نورد سرد پیوندی یک فرایند اتصال بین فلزات مشابه و غیرمشابه میباشد. این فرایند معمولا در دمای اتاق جهت ساخت کامپوزیت از فلزات مختلف توسط نورد مورد استفاده قرار میگیرد.[4] در این روش برای اتصال بین لایهها و افزایش استحکام، تغییرشکل، لایههای سخت سطحی روی ورقها که معمولا میتواند اکسیدفلزیلایههای فلزی سخت شده و یا پوشش باشد دچار شکست میشود، در اثر این شکست ترکهایی بسیاری برروی ورق تشکیل شده و فلز از میان ترکها اکسترود کرده و با رسیدن سطوح تازه به یکدیگر پیوند بین لایهها ایجاد میگردد4]و.[5
مواد و روش تحقیق
در این پژوهش از فولاد عاری از عناصر بیننشین IF و فولاد ساده کربنی استفاده شدهاست. ترکیب شیمیایی این دو نوع فولاد در جدول 1 آورده شده است. ورقهایی به ابعاد 150mm × 30mm × 0/7mm در جهت نورد ورقهای فولادها تهیه گردید. دو ورق فولاد IF در دوطرف ورق فولاد ساده کربنی قرار گرفت. برای ایجاد پیوند مناسب در نورد سرد پیوندی، برطرف کردن آلودگیهای سطحی ضروری است. بنابراین نمونهها ابتدا توسط استن، چربیزدایی شدند و سپس سطح آنها توسط برس فولادی زبر گردید.
پس از آمادهسازی سطح، ورق فولاد ساده کربنی در وسط دو ورق فولاد IF قرار گرفت و سپس بوسیله سیم به یکدیگر متصل شدند و سپس به سرعت نورد انجام گرفت تا از تشکیل دوباره اکسیدها در سطوح برس زده شده جلوگیری شود. عملیات نورد با استفاده از دستگاه نورد با قطر غلتک 220mm و سرعتی برابر با 4m/min بدون حضور روانکار انجام شد. شکل نمایشی فرایند نورد سرد پیوندی در شکل 1 نشان داده شده است. در این فرایند میتوان به کاهش ضخامت بالا در یک پاس دست یافت که در این پژوهش بین 75 تا 90 درصد کاهش ضخامت اعمال شد.
پس از آماده شدن نمونه ها در یک سیکل مشابه عملیات حراتی نمونهها در کوره با دمای 900 درجه سانتیگراد قرار گرفت تا به صورت کامل آستنیته شود و سپس به سرعت در آب سرد کوئنچ شدند. به منظور ارزیابی ساختار فولاد دوفازی تولید شده از میکروسکوپ نوری و برای بررسی سطوح شکست نمونهها از میکروسکوپ الکترونی روبشی PHILIPS XL30 استفاده شد. نمونههای کشش براساس استاندارد ASTM: E8M و موازی با جهت نورد از نمونهها با استفاده از دستگاه برش با سیم تهیه شد. سپس نمونه ها توسط دستگاه کشش Hounsfield H50KS مورد آزمایش قرار گرفت.
ازدیاد طول کل نمونهها از طریق اندازهگیری اختلاف طول سنجه قبل و بعد از آزمون کشش بدست آمد. جهت متالوگرافی نمونهها، ابتدا تحت عملیات سنباده زنی با شمارههای 80 تا 2400 قرار گرفتند و سپس پولیش نمونهها با پودر آلومینای پنج میکرونی انجام گرفت. برای حکاکی نمونه ها از مجلول نایتال %2 استفاده شد و ریزساختار میکروسکوپی نمونهها بوسیله میکروسکوپ نوری بررسی گردید.
