فولادهای Q&P بعد از نورد گرم

[rkiahoseyni]

مقدمه:
عملیات کوئنچ کردن و تقسیم بندی مراحل سرمایش (Q&p)، که در ابتدا توسط Speer و همکاران پیشنهاد شد، یکی از امیدوارکننده‌ترین و نوآورانه‌ترین عملیات حرارتی برای تهیه نسل سوم فولادهای جدید با استحکام بالا (AHSS) است. این فرآیند با آستنیزاسیون جزئی یا کامل و سپس کوئنچ کردن قطع شده در دمایی بین دمای شروع مارتنزیت (Ms) و دمای پایان مارتنزیت (Mf) شروع می‌شود و سپس در دمای یکسان یا بالاتر برای انتقال کربن از مارتنزیت فوق اشباع باقی می‌ماند. فازهایی که به آستنیت تبدیل نشده و به اندازه کافی از کربن غنی شده است را می توان در دمای اتاق (RT) حفظ کرد. مزایای چنین عملیاتی از نظر افزایش خواص مکانیکی به شدت به اثر انعطاف پذیری ناشی از تبدیل (TRIP) آستنیت حفظ شده بستگی دارد.

پارامترهای موثر بر خواص فولاد Q&P:
اثر TRIP فولاد Q&P به کسر حجمی و پایداری مکانیکی آستنیت باقی‌مانده مربوط می‌شود. مطالعات قبلی نشان داده اند که ترکیبات شیمیایی و فرآیندهای عملیات حرارتی تأثیر زیادی بر ریزساختارها و خواص مکانیکی فولاد Q&P دارند. کسر حجمی و پایداری مکانیکی آستنیت باقی مانده را می‌توان از طریق طراحی ترکیب شیمیایی و یا فرآیندهای عملیات حرارتی معقول بهینه کرد و در نتیجه خواص مکانیکی فولاد Q&P را بهبود بخشید. علاوه بر این، برخی از مطالعات نشان دادند که بهینه سازی ریزساختارهای اولیه فولاد قبل از آستنیته کردن نیز می تواند خواص مکانیکی فولاد Q&P را بهبود بخشد. به عنوان مثال، مطالعه ژانگ و همکاران نشان داد که استحکام کششی و ازدیاد طول فولاد Q&P را می توان از طریق عملیات پیش کوئنچ قبل از آستنیزاسیون بهبود بخشید. دینگ و همکاران  مارتنزیت تندرو و تغییر شکل داده شده را به عنوان ریزساختارهای اولیه برای تهیه فولاد Q&P با دانه های بسیار ریز (UFG) مطالعه و نتایج حاصل را گزارش نموده اند. در مقایسه با Q&P دانه درشت (CG) که قبل از عملیات Q&P سرد و تمپر نشده بود، فولاد UFG Q&P دارای آستنیت بیشتر و استحکام کششی بالاتری بود. بنابراین، ریزساختارهای اولیه فولاد قبل از آستنیته شدن به طور قابل توجهی بر ریزساختارها و خواص مکانیکی فولاد Q&P تأثیر می گذارد.

در حال حاضر، در تولید صنعتی فولاد Q&P معمولاً از ورق CR با گیج نازک استفاده می‌شود که با نورد گرم و نورد سرد تهیه می‌شود. با این وجود، کیفیت ورق HR گیج نازک تهیه شده توسط دال های نازک ریخته گری و نورد پیوسته (TSCR) که یک فرآیند کارآمدتر و مقرون به صرفه است، به طور مداوم در سال های اخیر بهبود یافته است. این یک راه عملی برای استفاده از ورق HR با گیج نازک تولید شده توسط TSCR به جای ورق CR برای تهیه فولاد Q&P است. با این حال، ریزساختار ورق HR به وضوح با ورق CR متفاوت است. برخی از مطالعات نشان می‌دهند که این ریزساختارهای مختلف می‌توانند بر تبلور مجدد فریت و تشکیل آستنیت در طول بازپخت بین بحرانی تأثیر بگذارند، که منجر به مورفولوژی و توزیع متفاوت آستنیت از پیش سرد شده در فولادهای HR و CR می‌شود. پارتیشن بندی کربن و پایداری آستنیت باقیمانده در فولاد Q&P به طور قابل توجهی تحت تأثیر مورفولوژی و توزیع آستنیت از پیش سرد شده است. بنابراین، فرآیند نورد قبلی ورق می‌تواند تأثیر مهمی بر مورفولوژی و توزیع آستنیت باقی‌مانده در فولاد Q&P داشته باشد و در نتیجه بر خواص مکانیکی آن تأثیر بگذارد.

ریز ساختار:
با این حال، مطالعات قبلی در مورد فولاد Q&P معمولاً از ورق CR تهیه شده در آزمایشگاه استفاده می کردند. علاوه بر این، بسیاری از مطالعات از نورد گرم یا مهر زنی داغ و پارتیشن بندی مستقیم (HD-Q&P یا HS-Q&P) برای تهیه فولاد Q&P استفاده گردیده است. در طی فرآیندهای تغییر شکل گرم و سرد شدن آهسته، تبدیل دینامیکی از آستنیت به فریت، تبلور مجدد فریت تغییر شکل یافته و آستنیت و رشد دانه رخ خواهد داد. تکامل ریزساختار فولاد Q&P تهیه شده توسط این فرآیندها به طور قابل توجهی با آنچه که با ورق HR تهیه شده است متفاوت است. مطالعه بر روی ریزساختارها و خواص مکانیکی فولاد Q&P تهیه شده با ورق HR (تولید شده توسط TSCR) هنوز گزارش نشده است. تکامل ریزساختار و رابطه بین ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد Q&P تهیه شده با ورق HR نامشخص است. برای تعیین  خواص این آلیاژها یک مطالعه عمیق لازم است.

در مقالات و مباحث جدید برای بررسی تکامل ریزساختار و رابطه بین ریزساختار و خواص فولاد Q&P تهیه شده با ورق HR، به بررسی مقایسه‌ای ریزساختار و خواص مکانیکی فولادهای Q&P تهیه شده با ورق‌های HR و CR در دماهای آنیلینگ مختلف (آستنیتاسیون جزئی) و در مورد تأثیر ساختارهای مربوطه بر ریزساختارهای نهایی و خواص مکانیکی فولادهای Q&P بحث می گردد. علاوه بر این، همراه با آزمایش کشش ناپیوسته و مشاهده پراش پراکنده الکترونی (EBSD)، رفتارهای تبدیل فاز آستنیت باقی‌مانده با مورفولوژی‌های مختلف مورد بررسی قرار می گیرد که به درک بهتر مکانیسم تأثیرگذار پایداری مکانیکی آستنیت کمک می‌کند. دانشمندان امیدوارند با این تحقیقات بتوانند خواص فولاد P&Q را بهینه و بهتر نمایند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی