بررسي ميكروسختي و ريزساختار فولاد زنگ نزن آستنيتي حاصل از فرآيند پرس زاويه اي با مقاطع يكسان و فرآيند نيمه جامد

Investigation of micro hardness and microstructure properties of AISI 304 stainless steel manufactured by ECAP process

شكل‌دهي به روش فرآيند نيمه جامد، يكي از روش‌هاي پيشرفته توليد قطعات در مقايسه با روش‌هايي از جمله ريخته‌گري و فورج است. در تحقيق حاضر سه مرحله مورد بررسي‌ قرار گرفت: ۱) انجام موفقيت¬آميز فرآيند پرس زاويه‌اي با مقاطع يكسان بر روي فولاد زنگ نزن آستنيتي ۳۰۴ در دماي اتاق، كه از روش مغزي در غلاف براي تغيير شكل اين فولاد استفاده شد. ۲) عمليات تبلور مجدد نمونه‌هاي تغيير شكل داده شده در دماهاي C˚۵۰۰ تا C˚۹۰۰ مورد بررسي‌ قرار گرفت كه دماي C˚۸۰۰ به مدت زمان ۱۰دقيقه به عنوان شرايط بهينه انتخاب شد، و ساختاري ريز دانه و متفاوت با ساختار‌هاي رايج متبلور شده ايجاد و بررسي‌ شد. ۳) مرحله¬ي آخر بررسي‌ ساختار نيمه جامد اين فولاد بعد از تغيير شكل پلاستيك شديد است كه در واقع هدف اصلي‌ اين پژوهش بوده كه با استفاده از آن مي توان قطعات با اشكال هندسي پيچيده را توليد نمود و فرآيند‌هاي كارسرد و تبلور مجدد در واقع مسير رسيدن به اين مرحله محسوب مي‌شوند، و نتيجه ي اصلي‌ از اين پژوهش ايجاد ساختاري با ذرات جامد كروي و ريز بعد از ذوب موضعي فولاد كارسرد شده در ناحيه‌‌ نيمه جامد است. با مقايسه ي دو روش گرمايش مستقيم نمونه‌هاي تغيير شكل داده شده و گرمايش نمونه‌هاي تغيير شكل و آنيل شده، اين نتيجه به دست آمد كه با اعمال عمليات آنيل كردن بعد از كار سرد در دماي C˚۸۰۰ به¬مدت ۱۰ دقيقه و سپس گرمايش نمونه تا دماي C˚۱۴۵۰ در كوره الكتريكي به مدت ۱ دقيقه ساختار بهينه به دست مي آيد. با استفاده از اين روش امكان استفاده از اين فولاد به جاي آلياژهاي مورد استفاده در صنايع مختلف ميسر مي شود.

Semi-solid forming is an advanced process in compared with casting and forging methods. Three steps were done in this investigation: 1. Equal channel angular pressing (ECAP) at room temperature by means of core in sheath method for the first time. 2. In order to investigate the influences of annealing process on the microstructures and mechanical properties, 2 ECAP passes specimens were annealed at 500 to 900 ˚C for 10 min, which the optimum condition is annealing at 800 ˚C for 10 min to achieve fine structure, 3. Finally, investigation of semi-solid microstructure of ECAP AISI 304 stainless steel which is the main purpose of this research is done. Results showed that fine and spherical structure could be achieved after partial melting of ECAP specimens. By comparing two method of direct heating of ECAP specimen and heating of recrystallized ECAP specimen, it is concluded that annealing of 2 passes ECAP specimen at 800 ˚C for 10 min and partial remelting of it at 1450 ˚C for 1 min achieved by this method. Other alloys in specific industries can be replaced by 304 steel.