تأثير دما و زمان آنيل بين بحراني بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد پيشرفته‌ استحكام بالاي منگنز متوسط

Effect of intercritical annealing temperature and time on the microstructure and mechanical properties of medium Mn advanced high strength steel

در تحقيق حاضر تأثير دما و زمان عمليات حرارتي بر خواص مكانيكي و ريزساختار فولاد پيشرفته‌ استحكام بالاي منگنز متوسط با 5 درصد وزني منگنز و 1/0 درصد وزني بور موردبررسي قرار گرفت. سه دماي 680، 700 و 710 درجه‌ي سانتي‌گراد بر اساس پايداري فاز آستنيت (دماهاي پايداري 50، 70 و 90 درصد) به‌عنوان دماهاي آنيل انتخاب شدند. مشخصه يابي مكانيكي توسط آزمون كشش تك‌محوره و بررسي‌هاي فازي و ريزساختاري نيز توسط پراش پرتوي ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) انجام گرديد. شمش‌هاي آلياژي، نورد داغ و سپس نورد سرد شدند. نمونه‌ي نورد سرد شده قبل از فرآيند آنيل داراي ساختار مارتنزيت بوده و فرآيند آنيل در هر سه دما منجر به بازپخت ساختار مارتنزيتي اوليه شد. با افزايش دماي آنيل از 680 به 710 درجه‌ي سانتي‌گراد، با افزايش درصد فاز آستنيت باقي‌مانده، استحكام كششي و ازدياد طول نهايي افزايش و به علت بازپخت بيشتر فاز زمينه‌ مارتنزيتي، تنش تسليم كاهش يافت. بهترين خواص حاصله براي نمونه‌ي آنيل شده در 710 درجه‌ي سانتي‌گراد به مدت 20 دقيقه بود كه منجر به حصول استحكام كششي MPa 960 و ازدياد طول 22 درصد شد. در دماي آنيل 710 درجه‌ي سانتي‌گراد، با افزايش زمان آنيل از 10 به 20 دقيقه، درصد آستنيت باقي‌مانده و ازدياد طول ‌افزايش يافت ولي با افزايش بيشتر زمان به 30 دقيقه، به علت انحلال بيشتر فازهاي رسوبي، پايداري فاز آستنيت كاهش‌يافته و فاز آستنيت حين سرمايش به فاز مارتنزيت تبديل گرديد و همين امر منجر به افت خواص مكانيكي نمونه شد.

In the present study, the effect of heat treatment temperature and time on the microstructural and mechanical properties of medium manganese advanced high strength steel with 5 wt% Mn and 0.1 wt% B were investigated. Three temperatures were selected as annealing temperatures based on the stability of the austenite phase (stability temperatures of 50, 70 and 90% of the austenite phase). Mechanical characterization was performed using a uniaxial tensile test and phase and microstructural studies were performed by XRD and SEM. Alloy ingots were hot rolled, followed by cold rolling. The cold rolled sample had a martensite structure before the annealing process and the annealing process at all three temperatures resulted in the annealing of the initial martensitic structure. With raising annealing temperature from 680 °C to 710 °C, and consequently increase in residual austenite, tensile strength and ultimate elongation increased. Due to the additional annealing of martensitic matrix, yield stress decreased. The superior properties were resulted from the sample annealed at 710 °C for 20 min which led to tensile strength and ultimate elongation of 960 MPa and 22%, respectively. Increasing the time from 10 min to 20 min at annealing temperature of 710 °C, led to the rising of ultimate elongation and residual austenite. However, further annealing time (30 min at 710 °C) brought about reduction in austenite stability due to the dissolution of Precipitate phases Accordingly, the austenite phase turned into martensite during cooling and the mechanical properties of the sample significantly worsened.