بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کربنی فراوری شده به روش تغییر شکل دو مرحله‌ای اکستروژن و فشار در کانال‌های همسان متقاطع (Extrusion-ECAP)

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مهدی شبان غازانی ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ایلخچی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، ایلخچی، ایران.)
اکبر وجد ² (دانشگاه فنی و حرفه ای، آموزشکده شماره 2 تبریز، ایران.)
بشیر مصدق ³ (دانشگاه فنی و حرفه ای، آموزشکده شماره 2 تبریز، ایران.)

تاريخ الإرسال : 13 الجمعة , شعبان, 1437 تاريخ التأكيد : 13 الجمعة , شعبان, 1437 تاريخ الإصدار : 11 الثلاثاء , ربيع الأول, 1437

الکلمات المفتاحية: فولاد بالک نانوساختار, تغییر شکل پلاستیک شدید, پراش پرتو ایکس,

ملخص المقالة :

در بین روش­های گوناگون استحکام دهی فلزات، ریز کردن دانه ­ها به عنوان روشی موثر و کم هزینه پذیرفته شده است. امروزه با استفاده از روش­های ترمومکانیکی پیشرفته می­توان اندازه دانه­های فریت را حتی تا کم­تر از 1 میکرون نیز ریز کرد. از جمله روش­های نوین در دهه اخیر، در مورد ریز کردن ساختار فلزات استفاده از تغییر شکل پلاستیک شدید است. بر این اساس، در این پژوهش، تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید از راه روش اکستروژن و فشار در کانال­های 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 کربنی بررسی شده است. نتایج نشان دادند که روش تلفیقی اکستروژن و فشار در کانال­های همسان متقاطع روشی موثر در فرآوری فولاد کربنی نانوساختار است به گونه ای که با این روش فولاد نانوساختار با اندازه کریستالیت هایی در حد 125 نانومتر و با استحکام تسلیم سه برابر فولاد درشت دانه اولیه فراوری شد.

المصادر:

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.

6- رضایی،ا. نجفی زاده،ع. کرمانپور،ا. و معلمی، م."ارزیابی تحولات ریزساختاری فولاد AISI 201L در فرایند ترمومکانیکی پیشرفته"، نشریه مواد نوین، سال اول، شماره 2، ص 13-20، زمستان 1389.

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.

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.