تأثير افزودن عنصر كروم روي استحاله‌ي فازي، ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد پيشرفته‌ي استحكام بالا

The effects of Cr addition on the phase transformation, microstructure and mechanical properties of advanced high-strength steel

در تحقيق حاضر اثر افزودن 2/5 درصد وزني عنصر كروم روي استحاله‌ي فازي، ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد منگنز متوسط پيشرفته‌ي استحكام بالا با 4/5 درصد وزني منگنز بررسي‌شده است. افزودن عنصر كروم، باعث افزايش سختي‌پذيري گرديد و همين امر باعث شد تا بعد از فرآيند نورد داغ و سرمايش ورق نورد شده در هوا، بدون انجام فرآيند آستنيته كردن و سرمايش سريع كه جزئي از فرآيند توليد ورق‌هاي فولاد‌هاي منگنز متوسط است ساختار تماماً مارتنزيتي تشكيل‌شده و اين مرحله از فرآيند توليد فولاد منگنز متوسط پيشرفته‌ي استحكام بالا حذف شود. همچنين وجود عنصر كروم با تغيير ماهيت فازهاي كاربيدي و تشكيل فازهاي كاربيدي با دماي پايداري بالاتر، انتخاب دماي بالاتر آنيل را امكان‌پذير ساخت. بررسي‌هاي ريزساختاري، فازي و سختي سنجي، تشكيل فاز مارتنزيت با سختي 461 ويكرز بعد از فرآيند نورد داغ را تأييد كردند. انجام فرآيند آنيل بين دماهاي بحراني در دماي 700 درجه‌ي سانتي‌گراد به مدت 10 دقيقه باعث برگشت فاز آستنيت به ساختار شد و خواص مكانيكي مطلوب نظير استحكام كششي نهايي 940 مگا پاسكال و ازدياد طول نهايي 17 درصد حاصل گرديد. وجود فاز آستنيت باقي‌مانده و كاهش قابل‌ملاحظه‌ي سختي و افزايش ازدياد طول بعد از آنيل، انجام فرآيند آنيل بين دماهاي بحراني را تأييد كرد.

The present study investigates the effects of adding 2.5 wt,% of chromium on the phase transformation, microstructure, and mechanical properties of an advanced medium-manganese high-strength steel containing 4.5 wt.% of manganese. The addition of chromium enhanced the hardenability and a fully martensitic structure formed after the hot-rolling process and air-cooling the rolled sheet and consequently austenitization and rapid cooling which are part of the production route of medium-manganese steel sheets was eliminated. Also, the addition of chromium made it possible to choose higher annealing temperatures because of transforming the carbide phases into carbides stable at higher temperatures. The investigation of the microstructure, phases, and hardness verified the formation of martensite with a Vickers hardness of 461 after hot rolling. Performing intercritical annealing at 700°C for 10 min caused the austenite phase to return to the structure and produced satisfactory mechanical properties, including an ultimate tensile strength of 940 MPa and an elongation of 17%. The reverse austenite phase, the considerable reduction in hardness, and the enhancement of elongation after annealing verified the intercritical annealing process.