Microstructure and mechanical properties of nanostructured plain low carbon steel produced by...

10
ﻣﺠﻠﻪ ﻣﻮﺍﺩ ﻧﻮﻳﻦ/ ﺟﻠﺪ٦ / ﺷﻤﺎﺭﻩ٢ / ﺯﻣﺴﺘﺎﻥ١٣٩٤ ٥٥ ﺷﺪﻩ ﺑﻪ ﺭﻭﺵ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﮑﻞƽ ﺑﺮﺭﺳﻲ ﺭﻳﺰﺳﺎﺧﺘﺎﺭ ﻭ ﺧﻮﺍﺹ ﻣﮑﺎﻧﻴﮑﻲ ﻓﻮﻻﺩ ﮐﺮﺑﻨﻲ ﻓﺮﺍﻭﺭ ﺩﻭ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺍﮐﺴﺘﺮﻭﮊﻥ ﻭ ﻓﺸﺎﺭ ﺩﺭ ﮐﺎﻧﺎﻝƽ ﻫﻤﺴﺎﻥ ﻣﺘﻘﺎﻃﻊƽ ﻫﺎ(Extrusion-ECAP) ﻣﻬﺪي ﺷﺒﺎن ﻏﺎزاﻧﯽ1 * ، اﮐﺒﺮ وﺟﺪ2 و ﺑﺸﯿﺮ ﻣﺼﺪق2 2 ﭼﮑﻴﺪﻩ در ﺑﯿﻦ روش ﻫﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن اﺳﺘﺤﮑﺎم دﻫﯽ ﻓﻠﺰا ت، رﯾﺰ ﮐﺮدن داﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان روﺷﯽ ﻣﻮﺛﺮ و ﮐﻢ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﭘﺬﯾﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. اﻣﺮوزه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻫﺎي ﺗﺮﻣﻮﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ ﻣﯽ ﺗﻮان اﻧﺪازه داﻧﻪ ﻫﺎي ﻓﺮﯾﺖ را ﺣﺘﯽ ﺗﺎ ﮐﻢ ﺗﺮ از1 ﻣﯿﮑﺮون ﻧﯿﺰ رﯾﺰ ﮐﺮد. از ﺟﻤﻠﻪ روش ﻫﺎي ﻧﻮﯾﻦ در دﻫﻪ اﺧﯿﺮ، در ﻣﻮرد رﯾﺰ ﮐﺮدن ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻓﻠﺰات اﺳﺘﻔﺎ ده از ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ ﭘﻼﺳﺘﯿﮏ ﺷﺪﯾﺪ اﺳﺖ. ﺑﺮ اﯾﻦ اﺳﺎس، در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ، ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ ﭘﻼﺳﺘﯿﮏ ﺷﺪﯾﺪ از راه روش اﮐﺴﺘﺮوژن و ﻓﺸﺎر در ﮐﺎﻧﺎل ﻫﺎي ﻫﻤﺴﺎن ﻣﺘﻘﺎﻃﻊ در ﻣﺤﺪوده ﮐﺎر ﺳﺮد ﻓﺮﯾﺖ ﺑﺮ ﻣﻘﺪار رﯾﺰ ﺷﺪن ﻓﺮﯾﺖ و اﻣﮑﺎن اﯾﺠﺎد ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻓﺮا رﯾﺰداﻧﻪ و ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎر در ﯾﮏ ﻧﻮع ﻓﻮﻻد ﺳﺎده ﮐ ﺮﺑﻨﯽ ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺸﺎن داد ﻧﺪ ﮐﻪ روش ﺗﻠﻔﯿﻘﯽ اﮐﺴﺘﺮوژن و ﻓﺸﺎر در ﮐﺎﻧﺎل ﻫﺎي ﻫﻤﺴﺎن ﻣﺘﻘﺎﻃﻊ روﺷﯽ ﻣﻮﺛﺮ در ﻓﺮ آ وري ﻓﻮﻻد ﮐﺮﺑﻨﯽ ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎر اﺳﺖ ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪ اي ﮐﻪ ﺑﺎ اﯾﻦ روش ﻓﻮﻻد ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎر ﺑﺎ اﻧﺪازه ﮐﺮﯾﺴﺘﺎﻟﯿﺖ ﻫﺎﯾﯽ در ﺣﺪ125 ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ و ﺑﺎ اﺳﺘﺤﮑﺎم ﺗﺴﻠﯿﻢ ﺳﻪ ﺑﺮاﺑﺮ ﻓﻮﻻ د درﺷﺖ داﻧﻪ اوﻟﯿﻪ ﻓﺮاوري ﺷﺪ. ƽ ﻭﺍﮊﻩ ﻫﺎƽ ﮐﻠﻴﺪ: ﻓﻮﻻد ﺑﺎﻟﮏ ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎر، ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ ﭘﻼﺳﺘﯿﮏ ﺷﺪﯾﺪ، ﭘﺮاش ﭘﺮﺗﻮ اﯾﮑﺲ. 1 - داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣ، واﺣﺪ اﯾﻠﺨﭽﯽ، ﺑﺎﺷﮕﺎه ﭘﮋوﻫﺸﮕﺮان ﺟﻮان و ﻧﺨﺒﮕﺎن، اﯾﻠﺨﭽﯽ، ا ﺮان. 2 - داﻧﺸﮕﺎه ﻓﻨﯽ و ﺣﺮﻓﻪ اي، آﻣﻮزﺷﮑﺪه ﺷﻤﺎره2 ﺗﺒﺮﯾﺰ، اﯾﺮان. * - ﻧﻮﯾﺴﻨﺪه ﻣﺴﺌﻮل ﻣﻘﺎﻟﻪ: [email protected]

Transcript of Microstructure and mechanical properties of nanostructured plain low carbon steel produced by...

١٣٩٤ زمستان/ ٢شماره /٦جلد / مجله مواد نوين

٥٥

بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي فوالد کربني فراور شده به روش تغيير شکل (Extrusion-ECAP)ها همسان متقاطع ا اکستروژن و فشار در کانالدو مرحله

2 بشیر مصدق و2، اکبر وجد*1مهدي شبان غازانی

2 چکيده

. ها به عنوان روشی موثر و کم هزینه پذیرفته شده استت، ریز کردن دانه فلزا استحکام دهیگوناگونهاي در بین روش از . کرد میکرون نیز ریز 1تر از هاي فریت را حتی تا کمتوان اندازه دانههاي ترمومکانیکی پیشرفته میامروزه با استفاده از روش

بر این .ده از تغییر شکل پالستیک شدید است در مورد ریز کردن ساختار فلزات استفا، در دهه اخیرنوینهاي جمله روشهاي همسان متقاطع در روش اکستروژن و فشار در کانالراه، تاثیر تغییر شکل پالستیک شدید از پژوهش در این ،اساس

ربنی ریزدانه و نانوساختار در یک نوع فوالد ساده کفرا ریز شدن فریت و امکان ایجاد ساختار مقدارمحدوده کار سرد فریت بر وري آهاي همسان متقاطع روشی موثر در فر که روش تلفیقی اکستروژن و فشار در کانالندنتایج نشان داد. بررسی شده است

نانومتر و با 125که با این روش فوالد نانوساختار با اندازه کریستالیت هایی در حد گونه اي فوالد کربنی نانوساختار است به .د درشت دانه اولیه فراوري شداستحکام تسلیم سه برابر فوال

. فوالد بالک نانوساختار، تغییر شکل پالستیک شدید، پراش پرتو ایکس: کليدواژه ها

.رانیا ،ایلخچی ،باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان ایلخچی، واحد ،یاسالم آزاد دانشگاه - 1 . تبریز، ایران2دانشگاه فنی و حرفه اي، آموزشکده شماره - 2 [email protected]: نویسنده مسئول مقاله-*

...بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي فوالد کربني فراور شده به روش تغيير شکل

٥٦

پيشگفتارام دهی مواد کهاي استحریزدانه کردن یکی از روش

همزمان باعث بهبود چقرمگی شکست ki,‘است که به د در حالت هاي ریزدانه کردن مواروش. ماده نیز می شود

کلی به دو گروه فرایندهاي ترمومکانیکی و اعمال تغییر تاکنون ]. 3- 1[شوندبندي میشکل پالستیک شدید تقسیم

مورد در این زمینه گوناگونیهاي ترمومکانیکی روش از برخی و پیشنهاد شده است که با پژوهش قرار گرفته

هاي ها که در مقیاس صنعتی در تولید ورقاین روش می توان دانه هاي فریت را ،رونددي ریزدانه بکار میفوال

]. 4 [کرد میکرون ریز 3-5 تا بیشینهدر ساختار نهایی هاي ترمومکانیکی پیشرفته می توان روشکاربردامروزه با

کرد میکرون نیز ریز 1اندازه دانه هاي فریت را حتی تا زیر ریز در دهه اخیر در موردنوینهاي از جمله روش]. 6و5[

استفاده از تغییر شکل پالستیک ،کردن ساختار فلزات فراوري مواد فلزي فوق العاده ریزدانه .]8و7[شدید است

تر از یک میکرونبا دانه بندي کم)100nm<DGrain<1000 nm ( و نانو ساختار)DSubgrain<100 nm (مواد با دانه بندي در حد ،چنینو هم

ها گزارش شده این روشاهراز ) DGrain<100 nm(نانو در مورد فوالدها با اعمال تغییر شکل ].11- 9[است

هاي همسان فرایند فشار در کانالراهپالستیک شدید از ریزدانه با اندازه فرامتقاطع در دماي فراوري باال ساختار

،چنینهم. نانومتر فراوري شده است300-200دانه هاي 10شار اندازه دانه ها تا با استفاده از روش پیچش تحت ف هايپژوهشنتایج ]. 12[نانومتر نیز کاهش داده شده است

هاي تغییر شکل اخیر نشان داده است که با تلفیق روشتوان هاي تغییر شکل پالستیک شدید میمعمول با روش

ها در فراوري مواد نانوساختار را بهبود کارایی این روش فشار در - اکستروژنهایکی از این روش]. 13[بخشید

در متراکم بتازگیهاي همسان متقاطع می باشد که کانالبا این ] 14[سازي پودرهاي آلومینیم بکار برده شده است

محدودي در مورد کاربرد این روش در داده هاي ،حالبر این اساس در . فراوري فوالدهاي نانوساختار وجود دارد

روش راه شدید از ، تاثیر تغییر شکل پالستیکپژوهشاین هاي همسان متقاطع در تلفیقی اکستروژن و فشار در کانال

ریز شدن فریت و امکان مقدارمحدوده کار سرد فریت بر

ریزدانه و نانو در یک نوع فوالد ساده فراایجاد ساختار . بررسی شده استکربنی

پژوهشمواد و روش

د ساده یک نوع فوالپژوهش در این بکار رفتهفوالد که ترکیب شیمیایی و دماهاي بحرانی آن در استکربنی این فوالد در مقیاس . نشان داده شده است1جدول

. اتمسفر آرگون تولید شددرآزمایشگاهی در کوره القایی و یک مرحله در از مرحله ریخته گري، شمش تولیدي پس

ESR1در این مرحله بسیاري از عیوب ریخته . قرار گرفتها، جدایش ماکروسکوپیک و ها، تخلخلانند آخالگري م

میکروسکوپیک و عناصر نامطلوب مانند گوگرد حذف در مرحله بعد، شمش بدست آمده از مرحله . شوندمی

ESR مرحله نورد گرم در محدوده دمایی8 در با انجام . گراد قرار گرفت درجه سانتی100- 1200

mm25 به ضخامت عملیات نورد گرم تسمه هاي فلزيهدف از انجام نورد گرم ایجاد ساختار . بدست آمد

. یکنواخت از نظر ترکیب شیمیایی و دانه بندي می باشد از ریخته گري و پس ساختار فوالد مورد نظر 1در شکل

که گونههمان. نورد گرم نشان داده شده است،چنینهممل از عملیات نورد گرم ساختار شاپس ،مشاهده می شود

پرلیت بقیه و µm 32 اندازه دانه میانگینفریت با % 95از ورق نورد شده نمونه هاي استوانه اي شکل به . می باشد

وایرکات بدست به وسیله mm 40 و طول mm 14قطر که طول نمونه ها در جهت نورد ورق قرار گونه اي آمد به هاي تغییر شکل پالستیک شدید روي نمونه. گرفت

. اعمال شدmm/s 20 با سرعت حرکت سنبه اياستوانه 2 در این پژوهش در شکل بکار رفتهشماتیکی از قالب

با ،که مشاهده می شود گونه همان. نشان داده شده استیک بار پرس نمونه در داخل کانال این قالب، تغییر شکل

در . پالستیک در طی دو مرحله متوالی اعمال می شود mm 14کستروژن، قطر نمونه ها از در اثر انخستمرحله

در این مرحله از تغییر ،بنابراین. کاهش می یابدmm 7به .دشو بر روي نمونه ها اعمال می38/1شکل، کرنش معادل

1- Electro slag remelting

١٣٩٤ زمستان/ ٢شماره /٦جلد / مجله مواد نوين

٥٧

.پژوهش ترکيب شيميايي و دماها بحراني فوالد مورد استفاده در -۱جدول

. از ريخته گر و نورد گرمپس ساختار فوالد ساده کربني – ١شکل

. شماتيکي از قالب مورد استفاده در پژوهش– ٢شکل

افقی کانال، بخش از سیالن از پسفلز اکسترود شده ها تحت تغییر شکل برشی شدید قرار در محل تقاطع کانال

کرنش معادل اعمالی در این مرحله از مقدار. می گیرد ]:15[تغییر شکل از رابطه زیر بدست می آید

)1(

زاویه ψزاویه تقاطع دو کانال و Φدر این رابطه، در مورد . اي بیرونی محل تقاطع دو کانال می باشدانحن

و زاویه 120˚قالب طراحی شده زاویه تقاطع دو کانال مقدار ،بنابراین. در نظر گرفته شد0˚انحناي بیرونی

کرنش معادل اعمالی در مرحله دوم تغییر شکل با استفاده در ،بنابراین . محاسبه می شود74/0در حدود ) 1(از رابطه

. روي نمونه ها اعمال می شود12/2ین فرایند کرنش اثر ا

)درصد وزنی(ترکیب شیمیایی )C˚(دماهاي بحرانی

Ar1 Ar3 Ae3 N Al P S Mn Si C

745 835 880 0038/0 024/0 007/0 008/0 8/0 12/0 033/0

50 µm

2ΦΦcosec

2Φ 2cot

31ε

نورد شده ریخته گري شده

...بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي فوالد کربني فراور شده به روش تغيير شکل

٥٨

از اعمال تغییر شکل، نمونه ها از وسط مقطع زده پس از سمباده زنی، پسشده و ریزساختار نوري نمونه ها

پولیش و اچ با استفاده از میکروسکوپ نوريOlympus PMG3نمونه هاي ،چنینهم. بدست آمد

تهیه شده و JIS Z2201اندارد استبر اساسآزمون کشش با 4/3 × 10- 4آزمون کشش در دماي محیط و نرخ کرنش

انجام Zwick/Roell Z010استفاده از دستگاه کشش الگوي پراش پرتوي ایکس نمونه ها روي سه صفحه . گرفت

عمود بر هم بدست آورده شد و براي حذف اثر بافت تغییر ي محاسبه شکل از مجموع سه الگوي بدست آمده برا

.اندازه کریستالیت ها استفاده شد

نتايج و بحث تغيير شکل ساختار حاصل از

1SPDتصاویر میکروسکوپ نوري از ساختار 3در شکل مربوط به ) الف- 3(شکل . شده، نشان داده شده است

اکستروژن قرار گرفته مورداي از نمونه است که ناحیهبه ناحیه اي از نمونه مربوط ) ج- 3(و ) ب-3(شکل . است

-شکل دو مرحله اي اکستروژن تغییردرمی باشد که با این . استپرس در کانال زاویه دار همسان قرار گرفته

مربوط به ناحیه داخلی نمونه و نخستتفاوت که تصویر تصویر دوم مربوط به ناحیه نزدیک به سطح نمونه می

ریت تا هاي درشت اولیه فدر این تصاویر دانه. باشدحدودي قابل تشخیص هستند که در جهت سیالن کشیده

در داخل این دانه هاي اولیه تعداد زیادي مرزدانه . شده اندهاي جدید ایجاد شده است که این دانه ها را به بخش

از این نواحیبرخیدر . کوچکی تقسیم کرده است نواحی دیگر ولی در ،هاي ریز قابل تشخیص می باشنددانه

اختار به شدت کارسرد شده بود و با میکروسکوپ نوري س در مورد ، بر اینافزون. باشنددانه ها قابل تشخیص نمی

هاي پرس در کانال- از اکستروژنپسناحیه داخلی نمونه تعداد باند برشی مشاهده )) ب- 3(شکل (زاویه دار همسان

می شوند که با فلش سفید رنگ در تصویر مشاهده شده باندهاي برشی در اثر تمرکز کرنش در این نواحی این. اند

اندازه میانگین تعیینبمنظور . تشکیل شده اند از الگوي پراش پرتو ایکس ،ترین واحد ساختاريکوچک

2- Severe plastic deformation

استفاده شده که در ادامه مورد بحث و ذکر شدهفوالد .گیردمی بررسی قرار

مطالعه الگو پراش پرتو ايكس

کریستالی مواد فراوري شده به روش مطالعه ساختار بررسی پروفایلراهتغییر شکل پالستیک شدید از

هاي پراش پرتوي ایکس صورت می گیرد و در این پیک گونه ايهال اصالح شده به -میان روش ویلیامسون

-در روش ویلیامسون]. 18- 16[ است بکار رفتهگسترده صورت تابعی از به ) β(ها هال معمولی عرض انتگرالی پیک

عرض از مبدا و . رسم می شود) K=2sin(θ)/λ(بردار پراش شیب این نمودار به ترتیب مربوط به اندازه میانگین

معموال در اثر . ها و کرنش شبکه اي می باشدکریستالیت-یکنواختی در کرنش شبکه اي، روش ویلیامسونناوجود

را هاتواند اندازه صحیح کریستالیتهال معمولی نمینیاز به اصالحاتی در روش ،بنابراین. محاسبه کند

.هال معمولی است-ویلیامسونکه پهن شدگی ناشی از کرنش با در نظر گرفتن این

هاست، میانگین عامل جاییهشبکه اي به دلیل حضور نابدر روش . ها محاسبه می شودجاییهمغایرت نابها از یکهال اصالح شده عرض انتگرالی پ -ویلیامسون

]:19[رابطه زیر بدست می آید

222212

)()(2

).(d1 CKOCKbM

)2(

اندازه میانگین ) d( عبارت در این رابطه نخستین باال برازش رابطه راهها را تعیین می کند که از کریستالیت

02 CK ها در پهن جاییتاثیر ناب. بدست می آید دوم و هايتهاي پراش پرتوي ایکس در عبارشدگی پیک

سوم این رابطه در نظر گرفته شده است که در این رابطه ρها، جاییه چگالی نابb ها و جاییهبردار برگرز نابM وO

ها بستگی جاییهضرایبی هستند که به شعاع موثر نابیکس آهن پرتو ا الگوي پراش4 در شکل ].20[دارند

میکرون به عنوان نمونه 500 دانه در حدود اندازهخالص با فوالد ساده کربنی تغییر شکل ،چنینو هم) الف(استاندارد هاي هر یک از پیک. ، نشان داده شده است)ب(داده شده

از جداسازي به پسموجود در الگوي پراش پرتو ایکس .گوسی برازش شدندصورت تابع

١٣٩٤ زمستان/ ٢شماره /٦جلد / مجله مواد نوين

٥٩

ها ها به همراه برازش گوسی آن یک از پیک هر5 در شکل ها، مساحت زیر از برازش پیکپس. نشان داده شده است

ها محاسبه و از روي آن مقدار عرض انتگرالی هر یک پیک .ها محاسبه شداز پیک

از اعمال تغييرشکل پالستيک سنگين پسکربني تصاوير ميکروسکوپ نور از ساختار فوالد ساده – ٣شکل ناحيه ) پرس در کانال زاويه دار همسان و ج- از اکستروژنپسناحيه داخلي ) از اکستروژن، بپسناحيه ) الف

.پرس در کانال زاويه دار همسان- از اکستروژنپسسطحي

.الد ساده كربني تغيير شكل داده شده فو)نمونه استاندارد و ب) الف الگو پراش پرتو ايكس– ۴شکل

Flow direction

Shear band

)فلا( )ب(

...بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي فوالد کربني فراور شده به روش تغيير شکل

٦٠

الگوي براي از بین بردن خطاي دستگاه از،چنینهم بدین . پراش پرتو ایکس نمونه استاندارد استفاده شد

منظور، مشابه نمونه تغییر شکل داده شده، عرض انتگرالی براي ،هاي نمونه استاندارد محاسبه شده و در نهایتپیک

: استفاده شد)3(از رابطه حذف خطاي دستگاه

)3( sampledardSmpleDeformedsa tan222

هاي نمونه تغییر شکل عرض انتگرالی پیک2در جدول از حذف پس شده، نمونه استاندارد و عرض انتگرالی داده

براي محاسبه اندازه . خطاي دستگاهی آورده شده است هال-امسونکوچک ترین واحد ریزساختاري از روش ویلی

.ها و برازش گوسي تابع شدت پيك الگو پراش هر يك از پيك– ۵شكل

. شكل داده شده و نمونه استانداردها نمونه تغيير عرض انتگرالي محاسبه شده برا پيك– ۲جدول

عرض انتگرالی نمونه پیکتغییر شکل داده شده

)dβ(

عرض انتگرالی نمونه استاندارد

)sβ(

عرض انتگرالی بعد از حذف خطاي

دستگاهی

میانگین عامل مغایرت نابجاییها

)Cavg(

ندازه بردار ا )K(پراش

)110( 1326/0 0239/0 1305/0 14263/0 9451/4 )200( 3089/0 0439/0 3058/0 29381/0 9796/6 )211( 2560/0 0219/0 2551/0 14266/0 5505/8 )220( 4234/0 0237/0 4228/0 14266/0 8694/9

١٣٩٤ زمستان/ ٢شماره /٦جلد / مجله مواد نوين

٦١

در این روش عرض انتگرالی . اصالح شده استفاده شد از حذف خطاي دستگاهی به صورت تابعی از پسها پیک

از برازش داده ها پس. ها رسم می شودپیک) K2C(مقدار ، عکس )2( رابطه بر اساسصورت تابع درجه دوم، به

ستالیت ها در نظر گرفته عرض از مبدا به عنوان اندازه کریبه صورت تابعی ) β(عرض انتگرالی ) 6( در شکل .می شود

که مشاهده می گونههمان. رسم شده است) K2C(از اندازه کریستالیت ها در حدودمیانگین ،شود

D=(0.0079-1)=125nm بدست می آید. کرنش مهندسی فوالد مورد - منحنی تنش7در شکل

از اعمال تغییرشکل پسیه و اولمطالعه در دو حالت که گونههمان . پالستیک سنگین نشان داده شده است

با اعمال تغییر شکل پالستیک سنگین ،مشاهده می شود

1100 به 350روي فوالد کم کربن، تنش تسلیم فوالد از مگاپاسکال 1200 به 600مگاپاسکال و استحکام نهایی از

سطح تنش تسلیم و مقداراین افزایش در . افزایش می یابدها، مرزدانه هاي جاییهنهایی به دلیل افزایش چگالی ناب

ریز شدن دانه ها در اثر اعمال تغییر ،چنینفرعی و هم نسبت تنش تسلیم به ،چنینهم. شکل پالستیک می باشد

از پس می باشد که 58/0استحکام نهایی در حالت اولیه افزایش نسبت . دیاب افزایش می92/0اعمال تغییر شکل به

استحکام تسلیم به استحکام نهایی نشان دهنده کاهش این کاهش ضریب کارسختی . ضریب کارسختی می باشد

به دلیل ریز شدن اندازه دانه ها و در نتیجه کاهش منابع اي در نمونه تغییر شکل داده شده جایی درون دانههناب

.باشدمی

).اصالح شده هال–روش ويليامسون (K2Cها به صورت تابعي از رض انتگرالي پيك منحني تغييرات ع– ۶شكل خواص مکانيکي

.کرنش مهندسي نمونه اوليه و نمونه تغيير شکل داده شده- منحني ها تنش مهندسي-۷شکل

تغییر شکل داده شدهنمونه

نمونه اولیه

...بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي فوالد کربني فراور شده به روش تغيير شکل

٦٢

نتيجه گيربا اعمال تغییر شکل پالستیک شدید از روش تلفیقی

س در کانال زاویه دار همسان بر فوالد ساده پر-اکستروژن ، فوالد نانوساختار µm 32کربنی با اندازه دانه هاي فریت

از . نانومتري بدست آمد125با اندازه کریستالیت هاي

استحکام تسلیم فوالد در اثر اعمال تغییر سوي دیگر، 1100 مگاپاسکال به 350شکل پالستیک شدید از

که به دلیل کاهش اندازه فتیامگاپاسکال افزایش ها می جاییه افزایش چگالی ناب،چنینکریستالیت ها و هم

. باشد

Refrences 1- R. Z. Valiev, and T. G. Langdon, “Principles of Equal-Channel Angular Pressing as a Processing Tool for Grain Refinement”, Progress in Materials Science, Vol. 51, pp. 881–981. 2006. 2- T. G. Langdon, “The Processing of Ultrafine-Grained Materials Through the Application of Severe Plastic Deformation”, Journal Materials Science, Vol. 42, pp. 3388–3397. 2007. 3- R. Song, D. Ponge, D. Raabe, J.G. Speer, and D.K. Matlock, “Overview of Processing, Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine Grained Bcc Steels”, Materials Science and Engineering A, Vol. 441, pp. 1-17. 2006. 4- P. J. Hurley and P. D. Hodgson, “Formation of Ultrafine Ferrite in Hot Rolled Strip: Potential Mechanism for Grain Refinement”, Materials Science and Engineering A, Vol. 302, pp. 206-211. 2007. 5- E. Essadiqi, and J. J. Jonas, “Microstructural Evolution During the Austenite-to-Ferrite Transformation from Deformed Austenite”, Metallurgical Transactions A, Vol. 19, pp. 417 -426. 1998.

بی ارزیا".ممعلمی، و .ا کرمانپور،.ع نجفی زاده،.ا رضایی،- 6در فرایند AISI 201L تحوالت ریزساختاري فوالد

، نشریه مواد نوین، سال اول، "ترمومکانیکی پیشرفته .1389، زمستان 20-13، ص 2شماره

7- R. Z. Valiev, Y .Estrin, Z. Horita, T. G. Langdon, Michael J. Zehetbauer, and T. Yuntian Zhu, “Producing Bulk Ultrafine-Grained Materials by Severe Plastic Deformation”, JOM, pp.33-39. 2006. 8- T. C. Lowe, R .Z. Valiev, “The Use of Severe Plastic Deformation Techniques in Grain Refinement”, JOM, pp. 64-77. 2004.

9- G. Sakaia, Z. Horitaa, and T.G. Langdon, “Grain Refinement and Superplasticity in an Aluminum Alloy Processed by High-Pressure Torsion”, Materials Science and Engineering A, Vol. 393, pp. 344–351. 2005. 10-Yu. Ivanisenko, R.Z. Valievb, and H. J. Fecht, “Grain Boundary Statistics in Nano-Structured Iron Produced by High Pressure Torsion”, Materials Science and Engineering A, Vol. 390, pp. 159–165. 2005. 11- M. Furukawa, Z. Horita, and T. G. Langdon, “Processing by Equal-Channel Angular Pressing: Applications to Grain Boundary Engineering”, Journal of Materials Science, Vol. 40, pp. 909– 917. 2005. 12- R. Song, D. Bonge, D. Rabbe, J. G. Speer, and D. K. Matlock, “Overview of Processing, Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine Grained Bcc Steels”, Materials Science and Engineering A, Vol. 444, pp.1-17. 2006. 13- Sh. Ranjbar Bahadori, K. Dehghani, and F. Bakhshandeh, “Microstructure, Texture and Mechanical Properties of Pure Copper Processed by ECAP and Subsequent Cold Rolling”, Materials Science and Engineering AVOL. 583, pp. 36-42. , 2013. 14- M. H. Paydar, M. Reihanian, E. Bagherpour, M. Sharifzadeh, M. Zarinejad, and T. A. Dean, “Consolidation of Al particles Through Forward Extrusion-Equal Channel Angular Pressing (FE-ECAP)”, Materials Letters, Vol. 62, pp. 3266–3268, 2008. 15- Y. Iwahashi, J. Wang, Z. Horita, M. Nemoto, and T. G. Langdon, “Principals of Equal Channel Angular Pressing for the Processing of Ultra-Fine Grained Materials”, Scripta Materialia, 1996, Vol. 35, pp. 143-146. 16- J. Gubiczaa, N. H. Namb, L. Balogha, R. J. Hellmigc, V. V. Stolyarovd, Y. Estrinc,and T. Ungára, ”Microstructure of Severely Deformed Metals Determined by X-ray Peak Profile Analysis”, Journal of Alloys and CompoundsVol. 378, pp. 248-252. , 2004.

١٣٩٤ زمستان/ ٢شماره /٦جلد / مجله مواد نوين

٦٣

17- J. Gubiczaa, L. Baloghb, R.J. Hellmigc, Y. Estrinc, and T. Ungár, “Dislocation Structure and Crystallite Size in Severely Deformed Copper by X-ray Peak Profile Analysis”, Materials Science and Engineering A, Vol. 400-401, pp. 334-338. 2005. 18- Y. Iwahashi, J. Wang, Z. Horita, M. Nemoto, and T. G. Langdon, “X-ray peak Profile Analysis of Crystallite Size Distribution and Dislocation Type and Density Eevolution in Nano-Structured Cu Obtained by Deformation at Liquid Nitrogen Temperature”, Materials Science and Engineering A, Vol. 402, pp. 158-162. 2005. 19- M. R. Movaghar Grabagh, S. Hossein Nedjad, H. Shirazi, M. Iranpour Mobarekeh,

and M. Nili Ahmadabadi, “X-Ray Diffraction Peak Profile Analysis Aiming at Better Understanding of the Deformation Process and Deformed Structure of Martensitic Steel”, Thin Solid Films, Vol. 516, pp. 8117-8124. 2008. 20- X-ray Peak Profile Analysis of Crystallite Size Distribution and Dislocation Type and Density Evolution in Nano-Structured Cu Obtained by Deformation at Liquid Nitrogen Temperature, Materials Science and Engineering A 402 ,158-162. 2005.

...بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي فوالد کربني فراور شده به روش تغيير شکل

٦٤