توسعه فولادهاي نانو ساختار بينيتي به روش عمليات حرارتي دومرحله‌اي

Development of Nanostructured Bainitic Steel by Utilizing the Two Steps Austempering Heat Ttreatment

امروزه فولادهاي نانوساختار بينيتي به دليل خواص مكانيكي ويژه، از جمله استحكام، سختي بالا، چقرمگي قابل قبول و هم‌چنين هزينه‌هاي توليد نسبي پايين مورد توجه قرار گرفته‌اند. مشكل اصلي براي صنعتي شدن اين نوع فولادها مدت زمان طولاني استحاله هم‌دماي بينيتي است كه به موجب آن، زمان و هزينه‌هاي توليد افزايش مي‌يابد. در اين پژوهش براي كاهش زمان توليد و تسريع استحاله هم‌دماي بينيتي از فولاد كربن متوسط به‌جاي فولاد پركربن، و براي جلوگيري از رشد صفحات ضخيم از عمليات آستمپرينگ دومرحله‌اي استفاده شده است. براي انجام عمليات حرارتي، نمونه‌ها ابتدا در دماي 1000 درجه سانتي‌گراد به مدت 15 دقيقه آستنيته شده و سپس در كوره حمام نمك قرار داده شدند تا در بازه هاي زماني 1 تا 12 ساعت در دماي بين 250 تا 300 درجه سانتي‌گراد در طي يك يا دومرحله، استحاله هم‌دماي بينيتي انجام شود. نمونه‌ها تحت بررسي‌هاي ريزساختاري، آزمون كشش، سختي‌سنجي ويكرز و پراش پرتو ايكس قرار گرفتند. نتايج اين تحقيق نشان داد كه كاهش مقدار كربن و اعمال آستمپرينگ دومرحله‌اي به سبب كاهش زمان استحاله و هم‌چنين كاهش دماي استحاله در مرحله دوم، موجب مي‌شود صفحات بينيتي هرچه ظريف‌تر شده و از تشكيل آستنيت هاي ناپايدار جلوگيري كند كه اين خود باعث بهبود خواص مكانيكي در اين فولاد شد.

Special mechanical properties of nano structure bainitic steel such as high tensile strength, hardness, toughness and low manufacturing cost have attracted considerable attention in the past few years. However, the main problem for this type of steels to be industrialized, long austempering process period which increases production costs. In this research, in order to accelerate the bainitic transformation, carbon concentration was decreased and two steps austempering process was employed to prevent the bainite laths thickening. Specimens were austenetized at 1000 ᵒC for 15 min and were kept in the salt bath between 1-12 hours at temperatures in the range of 250-300ᵒC in one step or two step bainite transformation. Standard metallography, XRD and scanning electron microscopy techniques were utilized for the microstructural characterization and the tensile and hardness test were employed for mechanical properties evaluation. The obtained results show that two steps austempering process and lower carbon concentration lead to lower austempering period as well as formation of more stable retained austenite which results in higher mechanical properties.