اصلاح شگرف خواص كششي يك فولاد كم‌آلياژ سيليسيم متوسط DIN 1.5025 در شرايط عمليات حرارتي كوئنچ و پارتيشن‌بندي تك مرحله‌اي در مقايسه با شرايط كاملا مارتنزيتي

Superior improvement of tensile properties in a low alloy medium silicon DIN 1.5025 steel under single step quenching and partitioning heat treatment compared to fully martensitic conditions

فولادهاي استحكام بالاي پيشرفته (AHSS) نتيجه تلاش بسيار زياد محققين در زمينه طراحي و توسعه ي فولادهاي با استحكام بالا و شكل پذيري مناسب مي باشند كه جايگزين فولادهاي متداول كوينچ و تمپر شده اند. اين گروه از فولادها داراي ريزساختار هاي ميكروكامپوزيتي شامل مخلوطي از فازهاي بينيت، مارتنزيت و آستنيت هستند. درحقيقت اين گروه از فولادها با كنترل ميزان پيشرفت استحاله هاي فازي آستنيت به بينيت- مارتنزيت- آستنيت باقيمانده سخت گرداني مي شوند كه اين موضوع وجه تمايز آن ها در مقايسه با فولادهاي متداول كوينچ و تمپر كاملا مارتنزيتي مي باشد. در پژوهش حاضر رفتار كششي فولاد كم آلياژ سيليسيم متوسط DIN 1.5025 در شرايط عمليات حرارتي كوينچ و پارتيشن بندي (Q&P) تك مرحله اي در دماي كوينچ oC250 (كمتر از دماي آغاز استحاله ي مارتنزيتي: oC275) براي زمان هاي پارتيشن بندي مختلف در محدوده ي 5 ثانيه تا 1 ساعت در مقايسه با شرايط كوينچ مستقيم بررسي شد. بررسي هاي ريزساختاري و همچنين تغييرات خواص مكانيكي به ترتيب با استفاده از ميكروسكوپ هاي ليزري و الكتروني روبشي در كنار الگوي پراش پرتو ايكس و آزمون هاي كشش و سختي سنجي انجام شد.بررسي هاي ريزساختاري نشان دهنده ي ايجاد ريزساختارهاي ميكروكامپوزيتي حاوي بينيت بدون كاربيد-مارتنزيت- آستنيت باقيمانده در شرايط عمليات حرارتي كوينچ و پارتيشن بندي تك مرحله اي در مقايسه با ريزساختارهاي كاملا مارتنزيتي كوينچ مستقيم است. افزايش كسر فاز آستنيت باقيمانده به مقدار بيشينه 17/8 درصد تا مدت زمان پارتيشن بندي 600 ثانيه موجب اصلاح شگرف رفتار كششي نمونه هاي ميكروكامپوزيتي شده است. اصلاح شگرف رفتار مكانيكي با توجه به مدت زمان پارتيشن بندي نمونه هاي ميكروكامپوزيتي نشان دهنده ي تاثير به سزايي فاز آستنيت باقيمانده بر خواص كششي به واسطه اثر پلاستيسيته ي حاصل از استحاله ي فازي (TRIP) ناشي از تحول آستنيت باقيمانده به مارتنزيت پس از اعمال تنش هاي كششي مي باشد.

Advanced High Strength Steels (AHSS) are the result of a great effort by researchers to design and develop high strength steels with good formability, which can be replaced by the conventional quenched and tempered steels. In fact, this group of steels is hardened by controlling the phase transformation of austenite to different phases, which is quite different from conventional quenching and tempering steels with fully martensitic microstructure. In the present study, the tensile behavior of low alloy medium silicon DIN 1.5025 steel has been investigated under one step quenching and partitioning heat treatment (Q&P) at quenching temperature 250oC (below the martensitic start temperature: 275oC) for different partitioning times ranged from 5s to 1h compared to direct quenching condition. Microstructural studies, as well as changes in mechanical properties, were carried out by using laser and scanning electron microscopes, along with X-ray diffraction pattern and tensile and hardness tests, respectively. Microstructural studies indicate the formation of microcomposite microstructures containing carbide free bainite-martensite-retained austenite during Q&P heat treatment compared to fully martensitic microstructures. The results indicated that the retained austenite volume fraction increasing up to a maximum value of 17.8% after partitioning for 600s resulted in a superior improvement in the tensile behavior of the microcompositic samples. Superior improvement of mechanical behavior with respect to the partitioning time of microcompositic specimens indicates the beneficial effect of retained austenite phase on tensile properties according to the transformation induced plasticity effect (TRIP) mediated by the transformation of retained austenite to martensite during the tensile test.