توليد و ارزيابي خواص مكانيكي فولاد زنگ نزن آستنيتي 201 نانو / فوق ريزدانه توسط عمليات ترموديناميكي مارتنزي

Production and evolution of mechanical properties of nano/ultrafine grained 201 austenitic stainless steel by martensite process

نياز روز افزون صنعت به فولاد هاي با استحكام و چقرمگي بالا سبب شده كه توليد فولادهاي فوق ريز دانه در طي سالهاي اخيربسيار موردتوجه قرار گيرد. بر اين اساس توليد فولادهاي زنگ نزن آستنيتي فوق ريزدانه /نانو ساختار به دليل كاربرد گسترده اين دسته از فولادها در صنايع گوناگون و ضعف استحكام تسليم آنها از اهميت ويژه اي برخوردار است. فرايندمارتنزيت شامل عمليات كار سرد و آنيل بازگشتي، از فرايندهاي ترموديناميكي پيشرفته جديد جهت توليد فولادهاي فوق ريز دانه است. هدف از پژوهش حاضر توليد و ارزيابي خواص مكانيكي فولاد زنگ نزن 201 فوق ريز دانه/ نانو ساختار توسط فرايند مارتنزيت بوده است. فولاد زنگ نزن 201 مورد استفاده در اين تحقيق پس از ريخته گري، همگن سازي و فورج، تحت عمليات آنيل انحلالي قرار گرفت. سپس در مرحله اول به ميزان 70% كاهش در ضخامت نورد شد و پس از آن به مدت 120 ثانيه در دماي 850 درجه سانتيگراد بازگشت داده شد. در مرحله دوم فرايند، پس از كاهش در ضخامت به ميزان 60%، عمليات آنيل بازگشتي ثانويه در دماي 850 درجه سانتيگراد به مدت زمان 30 و 60 ثانيه روي آن صورت گرفت. نتايج نشان داد كه عمليات بازگشت ثانويه در زمان 30 ثانيه منجر به ايجاد ساختاري با ميانگين اندازه دانه 80 نانو متر شد. با افزايش زمان به 60 ثانيه ساختار تماما آستنيتي با ميانگين اندازه دانه هاي 260 نانو متر بدست آمد. نمونه بدست آمده داراي استحكام تسليم در حدود 1GPa و درصد ازدياد طول مناسبي در حدود 30% بود.

In recent years, imperious requirement of industrial for using of the high strength with good ductility steels cause generation of ultrafine grained steels be noticeable. Base on this, production of nano/ultrafine grained austenitic stainless steels for the reason of various applications of this grade and low yield strength of them, has been important. Martensite process including cold roll followed by reversion annealing, is a new method of thermomechanical process for the generation of ultrafine grained austenitic stainless steels. The purpose of this study was generation and mechanical characterization of nano/ultrafine grained 201 austenitic stainless steel supplied by martensite process. A 201 stainless steel after casting, homogenizing and forging, treated solution annealing. In the first stage of thermomechanical process, the specimens after 70% cold working annealed at 850°C for 120 S. In the second stage, after 60% cold working annealing treatment was done in 850°C for 30, 60 s. Result show, the smallest grain size value about 80 nm was achieved by secondary annealing for 30 s. However, the microstructure was not fully austenitic and consisted of a mixture of austenite and martensite. Increasing the annealing time to 60 s, leads to formation of fully austenitic microstructure with the grain size about 260 nm. This microstructure reveals combination of good yield strength (~1 GPa) and good ductility (~30%).