لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"
فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحات:190
چکیده
فولادهای میکروآلیاژی به عنوان خانواده‌ای از فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا هستند تولید فولادهای میکروآلیاژی یکی از مهمترین پیشرفت های متالورژیکی چند دهه اخیر بوده است ، این فولادها به خاطر داشتن ترکیب عالی از خواصی همچون استحکام بالا ، چقرمگی مطلوب ، انعطاف پذیری و قابلیت جوشکاری مناسب ،از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند مقادیر بسیار جزئی از عناصر میکروآلیاژی می توانند تأثیر به سزایی بر خواص نهایی فولاد داشته باشند .
از آنجایی که این فولادها هنوز در دست تحقیق می باشند و همچنین از آنجائیکه یکی از روش های بهبود خواص در فولادهای میکروآلیاژی فرآیندهای ترمومکانیکی (از قبیل Hot rolling Forgingو...) می باشند لذا در این پروژه هدف ، بررسی این فرآیند ها و همچنین معرفی و طبقه‌بندی فولادهای میکروآلیاژی می باشد .
کلید واژه : فولادهای میکروآلیاژی ، ترمومکانیکال، آهنگری
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول مقدمه ........................ 1
فصل دوم :مروری بر منابع .............. 4
1-2- فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا 5
1-1-2- طبقه بندی فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام بالا ...................................... 6
2-1-2- اثرات افزودنی های میکروآلیاژ کننده 8
3-1-2- انواع گوناگون فولادهای فریت – پرلیت میکروآلیاژ شده .................................. 8
4-1-2- اثرات عناصر میکروآلیاژی روی مشخصه های به عمل آوری ................................. 18
5-1-2- به عمل آوری فولادهای پتک کاری میکروآلیاژ شده ...................................... 19
6-1-2- کنترل خصوصیات .............. 19
7-1-2-اثرات عناصر میکروآلیاژی شده روی پتک کاری 20
2-2- مهندسی محصولات آهنگری فولادهای ساختمانی میکروآلیاژی ...................................... 22
3-2- تبلور مجدد استاتیکی فولاد آستنیت تغییر شکل یافته و رسوب سینتیک القا شده در فولادهای میکروآلیاژی وانادیوم ...................................... 35
1-3-2- تبلور مجدد استاتیکی ........ 37
2-3-2- نمودارهای دما و زمان رسوب PTT 48
3-3-2- مقایسه ی بین Tnr , SRCT ....... 51
4-2- ریز ساختار و ویژگی های فولاد کم آلیاژ مقاوم به دما...................................... 54
1-4-2- ترکیب شیمیایی .............. 58
2-4-2-پردازش و عمل آوری ترمو مکانیکی 59
3-4-2- ریز ساختار ................. 62
4-4-2- تنش تسلیم دمای فزاینده ..... 63
5-4-2- سختی ضربه ای ............... 65
6-4-2- مقاومت به دما............... 66
5-2- فرآیند ترمو مکانیکی و ریز ساختار فولاد میکرو آلیاژی و محصولات میله ای سیمی.......... 68
1-5-2- میکروساختار و خواص آن ...... 72
2-5-2- پیشرفت های بعدی ............. 76
6-2- بهبود استحکام ضربه و خواص کششی در فولاد میکروآلیاژی آهنگری گرم وانادیوم – نیوبیوم از طریق کنترل میکروساختار ...................................... 77
1-6-2- خواص مکانیکی ................ 80
2-6-2- میکروساختار ................. 85
3-6-2- میکروساختار ................. 90
4-6-2- خواص مکانیکی ................ 93
فصل سوم:نتیجه گیری و پیشنهادات........ 95
نتیجه گیری ........................... 96
پیشنهادات............................. 98
مراجع ................................ 99
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل (1-2)- اثر میزان سرد کاری روی افزایش استحکام تسلیم ناشی از قوی ساختن رسوب در یک فولاد 15/0 درصد وانادیوم ...................................... 10
شکل(2-2)- اثر مقدار منگنز روی قوی ساختن رسوب فولاد میکروآلیاژ شده وانادیوم با ترکیب پایه 08/0 درصد کربن و 30/0 درصد سیلیسیوم ................... 11
شکل(2-2)- اثر کاربید نیوبیوم روی استحکام تسلیم برای اندازه های متفاوت ذرات کاربیدنیوبیوم ...................................... 12
شکل a(3-2)- در زبری دانه آستنیت طی گرم کردن مجدد و بعد از نورد گرم برای نگهداری به مدت 30 دقیقه که مقدار تیتانیوم بین080/0% و 022/0% درصد می باشد. 15
شکلb (3-2)- وابستگی استحکام دهی رسوب روی اندازه متوسط رسوب (X) و کسر آن مطابق با تئوری و مشاهدات آزمایشی برای افزودنی های میکروآلیاژ کننده ی داده شده 16
شکل (4-2)- خصوصیات عمق -کشیدگی درجه های ورق فولاد 18
شکل (5-2)- سیکل های به عمل آوری برای فولادهای قراردادی و میکروآلیاژ شده (قسمت پایین) ]فولادهای قراردادی کوئنچ شده و تمپر شده: قسمت بالا]............. 19
شکل (6-2)- شکل تهیه اجزا آهنگری برای فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا با استفاده از عملیات ترمومکانیکی 25
شکل(7-2)- افزودن تیتانیوم به آهن نوع A با تمرکز 005/0 درصد به طور کامل در آستنیت در درجه حرارت 1250 درجه سانتیگراد صورت می گیرد................ 27
شکل (8-2)- حین سرد شدن کل نیتروژن از فلز حذف نمی شود. اضافه ی نیتروژن ایجاد نیتریدهای BN و ALN حین سرد شدن می کند................................ 28
شکل (9-2)- گرمای لازم برای آهنگری بر اساس اندازه ی دانه ی اولیه آستنیت نمونه های شسته شده از افزایش حرارت آستنیت کردن مشخص می شود............... 29
شکل(10-2)- زمان نگهداری هم دما اندازه دانه آستنیت زمان بعد از کار گرم در دمای 900 درجه سانتیگراد قبل از سرد شدن .................................. 30
شکل(11-2)- ساختار دانه خوب آستنیت اولیه بعد از عملیات ترمومکانیکی و بعد از آبدیده
شدن ................................. 30
شکل (12-2)- ساختار دانه خوب آستنیت اولیه بعد از عملیات ترمو مکانیکی و بعداز آبدیده
شدن.................................. 31
شکل (13-2)- ساختار مارتنزیت – بینیت فولاد نوع B کوئنچ شده .................................. 31
شکل (14-2)- ساختار مارتنزیت لایه ای فولاد نوع C خیس شده ...................................... 32
شکل (15-2)- در داخل لایه های مارتنزیت حضور اجزاء متفاوت سمنتیت به اثبات رسیده
است.................................. 32
شکل (16-2)- در دیواره های آستنیت اولیه نوع M23(C,B)6 اجزاء منتشر شده یافت
شده اند .............................. 33
شکل (17-2)- اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 043/. وانادیوم.................. 39
شکل (18-2) - اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 043/. وانادیوم ................. 39
شکل (19-2)- اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 060/. وانادیوم ................. 40
شکل (20-2)- اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 060/. وانادیوم.................. 40
شکل (21-2)- اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 093/. وانادیوم ................. 41
شکل (22-2)- اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 093/. وانادیوم.................. 41
شکل (23-2)- اختلاف کسر تبلور مجدد Xa با زمان برای فولاد دارای 093/. وانادیوم ................. 42
شکل (24-2)- طرح 5/0t در برابر دمای معکوس فولاد 043/0 وانادیوم.............................. 43
شکل (25-2)- طرح 5/0t در برابر دمای معکوس فولاد 060/0 وانادیوم.............................. 43
شکل (26-2)- طرح 5/0t در برابر دمای معکوس فولاد 093/0 وانادیوم.............................. 44
شکل (27-2)- طرح انرژی فعال سازی Q در برابر دمای معکوس فولاد 043/0 وانادیوم................... 44
شکل (28-2) – طرح انرژی فعال سازی Q در برابر دمای معکوس فولاد 060/0 وانادیوم................... 45
شکل (29-2)- طرح انرژی فعال سازی Q در برابر دمای معکوس فولاد 093/0 وانادیوم................... 46
شکل (30-2)- نمودارهای PTT فولاد 043/0 وانادیوم 49
شکل (31-2)- نمودار های PTT فولاد 063/0 وانادیوم 50
شکل (32-2)- نمودارهای PTT فولاد 093/0 وانادیوم 50
شکل (33-2)- نمودارهای PTT فولاد 060/0 وانادیوم 51
شکل (34-2) – طرح TMP برای صفحه و تیر.. 61
شکل (35-2)- ریز ساختارهای نوری بعضی فولادها در موقعیت قبل از نورد کاری...................... 61
شکل (36-2) – فضای روشن میکروسکوپی ... 63
شکل (37-2)- وابستگیa -تنش تسلیم وb-UTS 64
شکل (38-2)- افزایش دمای متوسط فولاد مقاوم به دما و فولاد نرم .................................. 67
شکل(39-2)– وابستگی‌رسانندگی‌حرارتی‌با‌دما‌برای‌آهن خالص و فولادهای ساختمانی...................... 68
شکل (40-2)- منحنی های دما – زمان برای قسمتهای مختلف...................................... 74
شکل (41-2)- تغییرات انرژی ضربه ای شارپی با پارامتر آهنگری................................ 80
شکل (42-2)- a - نمودار شماتیکی فرایند ترمو مکانیکی 81
شکل (43-2)- درصد تغییرات طول با سرعت سرد سازی و گرم کردن مجدد و دماهای تغییر شکل.......... 82
شکل (44-2)- تغییرات درصد کاهش فضا با سرعت سرد کردن 82
شکل (45-2)- منحنی های مهندسی فشار- کشش 83
شکل (46-2)- اختلاف استحکام تسلیم و استحکام کشش با سرعت سرد سازی.............................. 84
شکل (47-2)- اختلاف استحکام تسلیم و استحکام کشش با دماهای تغییر شکل ..................... 84
شکل (48-2)- تغییرات اندازه متوسط دانه آستنیت با دمای گرم کردن مجدد......................... 85
شکل (49-2)- میکروساختار نمونه هایی که مجدداً در دمای 1200 درجه ی سانتیگراد گرم شده‌اند ..... 87
شکل (50-2)- نمونه های بارزی از حضور و توزیع آستنیت گرم شده است............................... 88
شکل (51-2)- تأثیر دمای گرم کردن مجدد و سرعت سرد سازی روی نمودارهای پراش اشعه ی ایکس نمونه ها 89
شکل (52-2)- افزایش درصد حجم آستنیت مجدد گرم شده بر اساس سرعت سرد کردن.................... 89
شکل (53-2)- افزایش درصد فازها برای تغییر شکل 75 درصدی ...................................... 91
شکل (54-2)- انرژی ضربه‌ای شارپی بر اساس حجم فریت سوزنی و میزان آستنیت باقی مانده........ 92
شکل (55-2)- منحنی های مهندسی فشار- کشش نمونه هایی که کاهش ارتفاع 75 درصدی در 1200 درجه ی سانتیگراد دارند 93
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (1-2): ترکیبات بعضی از فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا پوشش یافته در خصوصیات ASTM را بر می شمارد 7
جدول(2-2)- اثر مقدار منگنز روی قوی ساختن رسوب فولاد میکروآلیاژ شده وانادیوم با ترکیب پایه 08/0 درصد کربن و 30/0 درصد سیلیسیوم ................... 11
جدول (3-2)- مقدار اعداد ثابت A و B در معادله 1 برای کاربیدها و نیتریدهای انتخاب شده....... 23
جدول (4-2)- خواص مکانیکی محصولات انتخاب شده فولادهای میکروآلیاژی برای عناصر آهنگری شده..... 24
جدول (5-2) – ترکیب شیمیایی فولادها .... 37
جدول (6-2) – اندازه ی ذرات آستنیت .... 37
جدول (7-2)- دمای بحرانی تبلور مجدد و ساکن [SRCT , C] 46
جدول (8-2)- مقایسه ی بین مقادیر عملی SRCT(c) , Tnr (c) 52
جدول (9-2)- ترکیب شیمیایی فولادها...... 58
جدول (10-2) – پارامترهای فرایند و داده های میکروساختاری...................................... 60
جدول (11-2)- خواص کششی فولادهای آلیاژی. 66
جدول (12-2) – سختی ضربه ای دمای محیط . 66
جدول (13-2)- ترکیب شیمیایی فولاد ...... 77
جدول(14-2)- ترکیب شیمیایی فولادهای آزمایش شده 77
جدول (15-2)- نتایج خواص مکانیکی و سختی پذیری فولادهای نام برده شده.......................... 33
فصل اول
مقدمه
یکی از انواع فولادهای میکروآلیاژی، فولادهای میکروآلیاژی آهنگری می باشند .
فولادهای میکروآلیاژی آهنگری اولین بار اواخر دهه 70 معرفی شدند لازمه ی استفاده از این فولادها رسیدن به استحکام کششی بالا حین آهنگری بود . همچنین از این طریق روش های سرد کردن و آبدیده کردن که پر هزینه و برای محیط زیست مضر بود حذف می شد با این حال بخش هایی که از فولاد آهنگری میکروآلیاژی ساخته می شوند در مقایسه با روش های دیگر استحکام کمتری داشته این موضوع کاربرد آنها را به ویژه در بخش های ایمنی محدود می کرد اولین نسل فولادهای میکروآلیاژی (وانادیوم – منگنز – کربن ) دارای میکروساختار فریت – پرلیت بودند که استحکام پایینی داشتند بنابراین در سالهای اخیر تحقیقات روی حذف یا کاهش پرلیت تشکیل شده پس از جوشکاری متمرکز شده، که دارای میکروساختار فریت – پرلیت دارای استحکام ضربه بالا است. مانند فریت نوک تیز که آن را از طریق کنترل پارامترهای پرداخت و ترمومکانیکی اصلاح می کنند هدف نهایی این تلاش تولید بخش هایی با استحکام و سختی بالا که برای کاربرد در بخش های ایمنی اتومبیل مناسب هستند می باشند یک فریت نوک تیز در دمای پایین تر از فریت – پرلیت پرویوتکتویید و بالا تر از دمای آغاز مارتنزیت شکل می گیرد بنابراین دامنه ی دمای تغییر شکل آن مانند بینیت است همچنین گزارش شده است که مکانیزم تغییر شکل بینیت با فریت نوک تیز مشابه است . ولی سایت های هسته سازی مربوط به آنها متفاوت می باشد در بینیت ضخامت فریت در محدوده های دانه آستنیت آغاز می شود و دسته هایی از صفحات موازی با جهت کریستالوگرافی یکسان تشکیل می دهند. در مقابل به خوبی پذیرفته شده است که فریت نوک تیز به شکل درون دانه ای[1] یا مرز دانه ای در دسته هایی درون دانه های بزرگ آستنیت هسته سازی می کنند و سپس در جهت های گوناگون پخش می شوند همچنین گفته می شود فریت نوک تیز در حقیقت همان بینیت است که بصورت درون دانه ای یا مرز دانه ای هسته سازی شده است یا اینکه از برخوردهای چند گانه فریت و یدمن اشتاتن و فریت پلی گونال که به صورت درون دانه ای یا مرز دانه ای یا هسته سازی شده است به وجود آمده است حالت هسته سازی فریت نوک تیز به گونه ای است که باعث تنظیم آشفته و بی نظمی صفحات و دانه های نرم می شوند و دانه های آن نرم می شود که حاصل آن میکروساختاری است که در مقایسه با بینیت عادی نظم کمتری دارد این ساختار بهتر ، بیشتر شکافها را منحرف می کند و بنابراین از دیدگاه استحکام مناسب تر هستند.
رشد صفحات فریت باعث می شود که میزان کربن آستنیت های باقیمانده بیشتر شوند که ممکن است بدون تغییر باقی بماند یا به مارتنزیت یا بینیت و یا کاربید های درهم تبدیل شوند .
با به کارگیری کشش، آستنیت تغییر شکل نداده و به مارتنزیت تبدیل می شود که سختی کشش را افزایش می دهد در میکروساختار لایه ای[2] فریت ، حذف پرلیت و کاهش تولید کاربیدهای بین لایه ای[3] و کنترل میزان آستنیت باقیمانده برای رسیدن به استحکام بهینه و خواص سختی مناسب ضروری است .
در قسمتی از این پروژه اثر پارامترهای فرآیند ترمومکانیکی روی ویژگی های میکروساختاری که در بالا ذکر شد مورد بررسی قرار گرفته است .
هدف این قسمت توسعه ی فرآیند آهنگری برای رسیدن به استحکام و سختی بالا می باشد تا بتوان بخش های ایمنی اتومبیل را توسط آنها ساخت .
اما بطور کلی هدف ما از انتخاب این موضوع و بحث و بررسی در مورد انواع فولادهای میکروآلیاژی بررسی روش های بهبود خواص مکانیکی این فولادها بطور مثال همین فولاد میکروآلیاژی آهنگری و سایر فولادها می باشد .
برای بررسی روش های بهبود خواص مکانیکی فولادهای میکروآلیاژی روش های مختلفی وجود دارد از جمله روش عملیات حرارتی ، ترمومکانیکی و ... می باشد که ما در این پروژه از روش ترمومکانیکال استفاده می کنیم که شامل بخشهای زیر می باشد .
1-بهبود استحکام ضربه و خواص کششی در فولاد میکرو آلیاژی آهنگری گرم Nb-V
2- مهندسی محصولات آهنگری فولادهای ساختمانی میکروآلیاژی
3- فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا[4]
4- تبلور مجدد استاتیکی فولاد آستنیت تغییر شکل یافته و سینتیک رسوب القا شده در فولادهای میکروآلیاژی و انادیوم
5- ریز ساختار و ویژگی فولاد کم آلیاژ مقاوم به دما
6- فرآیند ترمومکانیکی و ریز ساختار فولاد میکرو آلیاژی و محصولات میله ای سیمی
مقاله فولادهای میکروآلیاژی