عنوان :

تحقیق معرفی و طبقه‌بندی فولادهای میکروآلیاژی

تعداد صفحات : ۱۹۳

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

 فولادهای میکروآلیاژی به عنوان خانواده‌ای از فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا هستند تولید فولادهای میکروآلیاژی یکی از مهمترین پیشرفت های متالورژیکی چند دهه اخیر بوده است ، این فولادها به خاطر داشتن ترکیب عالی از خواصی همچون استحکام بالا ، چقرمگی مطلوب ، انعطاف پذیری و قابلیت جوشکاری مناسب ،‌از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند مقادیر بسیار جزئی از عناصر میکروآلیاژی می توانند تأثیر به سزایی بر خواص نهایی فولاد داشته باشند . یکی از انواع فولادهای میکروآلیاژی، فولادهای میکروآلیاژی آهنگری می باشند.

هدف این مقاله توسعه ی فرآیند آهنگری برای رسیدن به استحکام و سختی بالا می باشد تا بتوان بخش های ایمنی اتومبیل را توسط آنها ساخت . اما بطور کلی هدف ما از انتخاب این موضوع و بحث و بررسی در مورد انواع فولادهای میکروآلیاژی بررسی روش های بهبود خواص مکانیکی این فولادها بطور مثال همین فولاد میکروآلیاژی آهنگری و سایر فولادها می باشد .

برای بررسی روش های بهبود خواص مکانیکی فولادهای میکروآلیاژی روش های مختلفی وجود دارد از جمله روش عملیات حرارتی ، ترمومکانیکی و … می باشد که ما در این پروژه از روش ترمومکانیکال استفاده می کنیم.

محاسبات انجام شده کاربرد زیاد فولادهای میکروآلیاژی را برای تولید اجزای ماشین با استحکام و چکش خواری بالا نشان دادند . این عملیات ترمومکانیکی به کار رفته ساختار خوبی را طی تغییر شکل پلاستیکی گرم نشان می دهد و عناصر آهنگری شده ی نقطۀ R_p./2روی ۶۹۰ مگاپاسگال ، استحکام تسلیم روی ۷۷۰ مگاپاسگال ، سختی۲۲۰ تا ۲۵۰ برینل وانرژی شکستKV روی j 180  را می دهد .

طراحی تکنولوژی آهنگری از فولادهای میکرو آلیاژی تجهیزات شرایط گرمایی تا عملیات جنبشی MX در آستنیت را می طلبد تحقیقات تاثیر حرارت آستنیت شدن روی اندازۀ دانه آستنیت اولیه و انرژی جنبشی حل MX در آستنیت را نشان داد که حرارت برای عناصر آهنگری ساخته شده از فولاد نوع A  نباید از  ۹۵۰ درجه سانتیگراد بیشتر شود و برای عناصر ساخته شده از فولاد نوع B,C می توانست حتی ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد هم با شد .

این نشان می دهد که باید حرارت انجام شده از فولادهای نوع B,C تا بیش از AC₃برای آن فولاد با حفظ ساختار آلیاژی مناسب باشد . معرفی ریز افزاینده های برن به فولاد ساخته شده )که سختی پذیری را افزایش می دهد) از فولاد خوب آلیاژ شده نیاز به لایۀ تیتانیوم دارد با خصوصیتی که همۀ نیتروژن را به BN تبدیل می کند ، وقتی که تمرکز تیتانیوم برای استفاده نیتروژن از فولاد کم است و در آن زمان برن از تاثیر سختی پذیری فولادهای کشف شده حذف می شود . میزان کم نیتریت تیتانیوم برای فولاد محافظتی در برابر رشد ذرات آستنیت در حرارت های بالای به کار رفته لازم نیست .

کلید واژه : فولادهای میکروآلیاژی ، ترمومکانیکال،‌ آهنگری

فهرست مطالب

فصل اول مقدمه     ۱
فصل دوم :‌مروری بر منابع     ۴
۱-۲- فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا     ۵
۱-۱-۲- طبقه بندی فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام بالا     ۶
۲-۱-۲- اثرات افزودنی های میکروآلیاژ کننده     ۸
۳-۱-۲- انواع گوناگون فولادهای فریت – پرلیت میکروآلیاژ شده     ۸
۴-۱-۲- اثرات عناصر میکروآلیاژی روی مشخصه های به عمل آوری     ۱۸
۵-۱-۲- به عمل آوری فولادهای پتک کاری میکروآلیاژ شده     ۱۹
۶-۱-۲- کنترل خصوصیات     ۱۹
۷-۱-۲-اثرات عناصر میکروآلیاژی شده روی پتک کاری     ۲۰
۲-۲- مهندسی محصولات آهنگری فولادهای ساختمانی میکروآلیاژی     ۲۲
۳-۲- تبلور مجدد استاتیکی فولاد آستنیت تغییر شکل یافته و رسوب سینتیک القا شده در فولادهای میکروآلیاژی وانادیوم     ۳۵
۱-۳-۲- تبلور مجدد استاتیکی     ۳۷
۲-۳-۲- نمودارهای دما و زمان رسوب PTT     ۴۸
۳-۳-۲- مقایسه ی بین Tnr , SRCT      ۵۱
۴-۲- ریز ساختار و ویژگی های فولاد کم آلیاژ مقاوم به دما    ۵۴
۱-۴-۲- ترکیب شیمیایی     ۵۸
۲-۴-۲-پردازش و عمل آوری ترمو مکانیکی    ۵۹
۳-۴-۲- ریز ساختار     ۶۲
۴-۴-۲- تنش تسلیم دمای فزاینده     ۶۳
۵-۴-۲- سختی ضربه ای     ۶۵
۶-۴-۲- مقاومت به دما    ۶۶
۵-۲- فرآیند ترمو مکانیکی و ریز ساختار فولاد میکرو آلیاژی و محصولات میله ای سیمی    ۶۸
۱-۵-۲- میکروساختار و خواص آن     ۷۲
۲-۵-۲- پیشرفت های بعدی     ۷۶
۶-۲- بهبود استحکام ضربه و خواص کششی در فولاد میکروآلیاژی آهنگری گرم وانادیوم – نیوبیوم از طریق کنترل میکروساختار     ۷۷
۱-۶-۲- خواص مکانیکی     ۸۰
۲-۶-۲- میکروساختار     ۸۵
۳-۶-۲- میکروساختار     ۹۰
۴-۶-۲- خواص مکانیکی     ۹۳
فصل سوم:نتیجه گیری و پیشنهادات    ۹۵
نتیجه گیری     ۹۶
پیشنهادات    ۹۸
مراجع     ۹۹

REFRENCES  :

۱)High-Stregth low alloy steels

۲)Engineering of forged products  of microalloyed constructional steels

۳) static recrystallization of hot deformed austenite and induced precipitationkinetics in vanadium microalloyed steels

۴)microstructures and properties of low-alloy fire resistant steel.

۵)thermo-mechanical processing and microstructure of microalloyed steel bar and wire road products.

۶)Impact toughness and tensile  properties improvement through microstructure control in hot forged Nb-V microalloyed steel.

۷) T.Gladman , the physical Metallurgy of Microalloyed steels , the Institute of Materials , London , 1977 .

۸) J . Adamczyk , Engineering of Steel Products , Wyd . politechniki slaskiej , Gliwice , 2000 , (in polish ) .

۹) J.Adamczyk , Enginerring of Metallic Products cz . 1 , Wyd . politechniki slaskiej , Gliwice , 2004 , ( in polish ) .

۱۰) J . Adamczyk  M . Opiela , Journal of Mater . processing and Technology , v . 157 – ۱۵۸ , ۲۰۰۴ , s . 456 .

۱۱) J .Adamczky , E . Kalinowska – Ozgowicz , W . Ozgowicz , R . Wusatowski , J ournal of Master . Processing and technology , v.53 , 1995 , s . 23 .

۱۲) M . Korchynsky , Microalloyed forging Steel , Union Carbide , GmbH , 1990 .

۱۳) S . Engineer , B . Huchteman , proc . Symp . Fundamentals and applications of Microalloying forging steels , Colorado , TMS , 1996 , s . 61 .

۱۴) J . Adamczyk , M . opiela , A . Grajcar , 10 th Int . Conf . AMME ‘ 2001 , 2001 , s . 5 , ( in polish ) .

۱۵) J. Adamczyk , M . opiela , A . Grajcar , 11th Int . Conf . AMME ‘ 2002 , 2002 , s . 7 , ( in polish ) .

۱۶) A , Najafi – zadeh , S . yue and J . J . Jonas : ISIJ Int ., 32 (1992) , 2132

۱۷) L .N . pussegoda and J . J . Jonas   ISIJ Int ., 31 (1991) , 278

۱۸) F . H . Samuel , S . Yue , J . J . Jonas and  B.A . zbinden : ISIJ Int ., 29 (1989) , 878 .

۱۹) ۵۴) F . H . Samuel , S . Yue , J . J . Jonas and K . R . Barnes : ISIJ Int 30(1990 ), 216

۲۰) S.F.Medina and V.Lopez : ISIJ Int ., 33( 1993 ) , 605 .

۲۱) S.F.Medina and J.E . Mancilla  : ISIJ Int ., 33( 1993 ) , 1257 .

 ۲۲) C.M . Sellars : mater . Sci . Technol . , 6( 1990 ) , 1072 .

۲۳) C.M . Sellars : Hot Working and Forming processes , ed . by C.

M . Sellars and G.J .Davies , Met . Soc ., London , (1980 ) , 67 .

۲۴) T. Siwecki : ISIJ Int ., 32 ( 1992 ) , 368 .

۲۵) E . Anelli : ISIJ Int .,32( 1992) , 440

۲۶) O.Kwon : ISIJ int ., 32 (1992) , 350

۲۷) A.Laarasoui and J.J . Jonas : ISIJ Int ., 31 (1991 ) , 95

۲۸) A.Laarasoui and J.J . Jonas :Metall . Trans . A , 22 A (1991) , 151

۲۹) S. Yamamoto , C . ouchi and T . Osuka : thermomechanical processing of Microalloyed Austenite , ed . by A . J . DeArdo , G . A. Ratz and P .J . wray , the Metall . Soc . of AIME , Pennsylvania ,

( ۱۹۸۱ ) , ۶۱۳ .

۳۰) S.F.Medina , J E . Mancilla and C.A . Hernandez : J . Mater Sci ., 28 (1993 ) , 5317

۳۱) H.L . Andrade , M .G . Akben and J .J .Jonas : Metall . Trans .   A ., 14 A (1983 ) ,1967 .

۳۲) p. choquet , A . Le Bon and C . perdrix : strength of Metals and Alloys , CISMA 7 , vol . 3 , ed . by H . J . Mcqueen et al ., pergamon press Oxford , ( 1986 ) , 1205

۳۳) S.F . Medina and J.E . Mancilla : Scrip . Metall . Mater ., 30               ( ۱۹۹۴) , ۷۳ .

۳۴) S.F .Medina and A . Cores : ISIJ Int ., 33 (1993 ) , 1244 .

۳۵) A. Faessel : Rev . Metal ., Cah . Inf . Tech ., 4( 1976) , 875 .

۳۶) S.F . Medina and P . Fabregue : J . Mater . Sci ., 26 (1991) , 5427

۳۷) K. Narita : Trans . Iron Steel Inst . Jpn ., 15 (1975 ) , 145

۳۸) ۱۹٫B Dutta and C.M . sellars : Mater . Sci . Technol ., 3(1987) , 197 .

۳۹) W.J .Liu and J .J . Jonas : processing Microstructure and properties of HSLA Steels , ed . by A. J . DeArdo , the Minerals , Met . Mater . Soc ., pittsburg , P.A ., ( 1988 ) , 39 .

۴۰) W.p. sun , M . Militzer , D .Q .Bai and J .J .Jonas : Acta Metall ., 32 (1993) , 155 .

۴۱) S.F . Medina and J .E . Mancilla Acta Metall ., in press .

۴۲) American Society of testing Materials 1996 Standard test methods for fire tests of building construction and materials , Philadelphia , E119 .

۴۳) Argent B B , Niekenk M N and Redfern G A 1970 J . Iron & Steel Inst . 208 830 .

۴۴) Assefpour – Dezfully M , Hugas B A and Brownigg A 1990 Mater Sci . & Technol . 6 1210

۴۵) Baird J D and Jamieson A 1972 J . Iron & steel Inst . 210 847

۴۶) Bhadeshia H K D H 1992 Bainite in steels ( London : Institute of Materials )

۴۷) Borato F, Barbosa R , Yue S and Jonas J J 1988 proc . thermec 88           ( ed . ) I Tamura ( Tokyo : Iron and Steel Inst . Japan ) p . 388

۴۸) Bureau of Indian standards 1998 Indian standards Is 2062 , New Delhi

۴۹) Bureau of Indian Standards 2002 Indian standards Is 15103 , New Delhi

۵۰) Chijiwa R , Tamehiro H , Yoshida Y , funato K , Uemori R and Horii Y 1993 Nippon steel tech . Report 58 47

۵۱) Dah1 W 1992 steel (Dusseldorf : Springer Verlag  and Verlag stah1 Eisen ) 1

۵۲) DeArdo A J 1995 Microalloying ‘ 95 ( Warrendale : Iron and Steel Society ) p . 15

۵۳) Fushioni M , Chikaraishi H and Keira K 1995 Nippon Steel Tech Report 66 29

۵۴) Ho C Y , powell R W and Liley P E 1975 thermal conductivity of the elements : A comprehensive review ( New york : AIP )

۵۵) Honeycomb R W K 1981 Steel microstructure and properties              ( London : Edward Arnold ; ohio : ASM )

۵۶) Houdremont E 1953 Handbook of special steel (Berlin springer verlag ) 1

۵۷) Irvine K J 1962 J . Iron & steel Inst . 200 820

۵۸) Isachenko V P , Osipova V A and Sukomel A S 1980 Heat transfer         ( Moscow : Mir Publisher )

۵۹) Lando1t B 1991 thermal conductivity of pure metals and alloys (eds ) O Madelun and G K white ( Berlin : springer Verlag ) 15 C

۶۰) McGannon H E (ed.) 1966 Making , shaping and of steels                     ( pittsburgh : USS )

۶۱) Ouchi C , Sampei T and Kozasu I 1982  Iron & Steel Inst ., Japan 22 214

۶۲) panigrahi B K 2001 Bull . Mater . Sci . 24 361

۶۳) panigrahi B K 2002 Unpublished result

۶۴) panigrahi B K 2004 Seminar on Structural steel for construction industry ( NIT , Rourkela : the Institution of Engineers )

۶۵) panigrahi B K and Jain S K 2002 Bull . Mater . Sci . 25 319

۶۶) pickering F B 1978 physical metallurgy and design of steels             ( London : Applied Science pub . )

۶۷) poliak E I and Jonas J J 2003 Iron & Steel Inst . Japan Int . 43 692

۶۸) Riemann W 1953 Stah1 und Eisen 73 721

۶۹) sage A M 1983 proc . int . conf . steels for line pipe and pipe line fittings ( London : Metals Soc . ) p . 39

۷۰) Tanaka T 1981 Int . Metal . Rev . 26 185

۷۱) Tou1okian Y S and Ho C Y 1981 properties of selected ferrous alloying elements ( New York : McGraw Hill Book Co ) III . 1

۷۲) Wettlaufer M and kasper R 2000 Steel Res . 71 357

۷۳ ) D.T.Llewellyn , Ironmaking & steelmaking , 20 (1993) 35

۷۴) J.K . Brimacombe , et al , in J .D . Boyd ( eds ) , Steel product – process Integration , proc . Intl . Symp ., 1989 , can . Inst Min & Met

۷۵) I . Tamura , et al , Thermomechanical processing of HSLA Steels , 1988 , Butterworths .

۷۶) J.R.Paules , J . Metals , 43 (1991 , 1 ) 41 .

۷۷) M.Fukuda , T . Hashimato and K . Kunishiga , Microalloy 75 conf . proc ., union Carbide Corp ., New york , 1977 , p . 136

۷۸) J.R . paules , et al , 31 st Mech . Working & Steel processing proc ., 17( 1989) 131

۷۹) T.Ohshiro , et al , in G.E. Ruddle and A.F .Crawley (eds ) , Accelerated Cooling of Rolled Steel , pergamon , 1987 , p . 283

۸۰) M.F.Mekkawy , et al , Mater . Sci . & tech ., 7 ( 1991 ) 28

۸۱) M.F.Mekkawy , et al , Iron & Steelmaker , 17 (1990 , 10 )75

۸۲) G.thomas , in M .A . Meyers & O.T .Intal (eds) , Frontier in Material Techniques , Elsevier Science publishers , 1985 , p . 89.

۸۳) T.Yutori , et al , in G . Kraus and S.K . Banerji (eds) , Fund . of Microall . forging Steels , TMS –AIME , 1987 , p . 491 .

۸۴) A.M . sage , in G . Kraus and S.K . Banerii (eds) .ibid , p . 239.

۸۵) F.A. .khalid and D.V . Edmonds , Mater . Sci & Tech ., 9 ( 1993) 384.

۸۶) K . Hulka , 8 th process Technol . Conf . proc ., ISS – AIME , 1988 , p . 13 .

۸۷) D.V .Edmonds , Iron & Steelmaker , 17 (1990,1 ) 75

۸۸) C.I . Garcia , et al , in A. J . DeArdo ( eds) , proc , Intl . Conf . on proc ., Micros  . & prop . of Microall . & HSLA Steels , ISS –AIME , 1992 , p .395 .

۸۹) K. Hulka & F . Heisterkamp , as in Ref 12 p .255

۹۰) J.C. Herman , ISIJ Intl 32 (1992) 779.

۹۱) J.G . Lenard (Eds ) , Model . Hot Def . of steels , 1989 , Sp – Verlag , Berlin .

۹۲) E .  Anelli , ISIJ Intl ., 32 ( 1992) 440 .

۹۳) Y. Tomita , Mater . SCI . & Tech ., 7( 1991) 481.

۹۴) T.J. Johansen , N . christiensen and B . Augland : Trans . Metall . Soc  AIME , 239 (1967) , 1661 .

۹۵) R.C.Hudd , A . Jones and M.N.Kale : J. Iron Steel Inst ., 209 (1971) , 121.

۹۶) K. Narita and S.Koyama : kobe steel Eng . Rep ., 18(1966) , 179 .

۹۷) H.Adrian : Mater . Sci . Technol .,8 (1992) , 406 .

۹۸) K.J.Irvine , F.B .Pickering and T . Gladman : J . Iron steel Inst ., 205 (1967 ) , 161 .

۹۹) R.P . Smith : Trans. Metall . Soc . AIME , 236 ( 1966 ) , 220 .

۱۰۰) G. Krauss : steels : Heat Treatment and processing principles , ASM , Ohio , (1990 ) , 89 .

۱۰۱) H.K.D .H . Bhadeshia : Bainite in Steels , 2^nd ed ., the Institute of  Materials , London , (2001) , 237 .

۱۰۲) N . E . aloi , G . krauss , D . K . matlock , C.I . Van tyne and Y . W. cheng : proc . 36 th M WSP conf ., TMS , Warrendale , PA , (1995) , 201

۱۰۳) T. Siwecki , S . Zajac and G . Engberg : proc . 37 th MWSP conf ., TMS , warrendale , PA , (1996 ) , 721 .

۱۰۴) M.A . Linaza , J . L . Romero , J . M . Rodriguez – Ibabe and J .J . Urcola : Scr . Metall . Mater ., 32 (1995) , 395 .

۱۰۵) K.Sugimoto , T.Iida , J Sakaguchi and T . Kashima : ISIJ Int ., 40 (2000), 902.

۱۰۶) J. Adamczyk , M . opiela , A . Grajcar , 12th Int . Conf . AMME ‘ 2003 , 2003 , s . 21 , ( in polish ) .

۱۰۷) High – Strength Low – Alloy Steels : Status , Selection and physical Metallurgy , Battelle Press , 1979 .

۱۰۸) High – Strength Structural and High – Strength Low – Alloy Steels , Properties and Selection : Iron , Steels , and High – performance Alloys , Vol 1 , ASM Handbook , ASM international , 1990 , p 389 – ۴۲۳

۱۰۹) HSLA Steels : Metallurgy and Applications , American Society for Metals , 1986

۱۱۰) HSLA Steels – Technology and Applications , American Society for Metals , 1984

۱۱۱) Microalloyed HsLa Steels , ASM International , 1988

۱۱۲) S . Gunnarson , H . Ravenshort and C . M . Bergstrom : proc fundamentals of Microalloying forging steels conf . , AIME , USA ,           ( ۱۹۸۷) , ۳۲۵ .

۱۱۳)W. A . Szilva , K . J . Grassl  , J . W . weith and P . H . wright : proc microalloyed Bar  and forging Steels Conf . , TMS , Warrendale , PA , (19902 ) , 227 .

۱۱۴) Y. koyasu , H . shinozaki , N . Ishii , N . Suzuki and A . Sakaguchi : Nippon steel tech Rep ., 30 ( 1986 ) , 20 .

۱۱۵) T. Shiragha , S. Suzuki , H . kido , K . Matsumoto , M . Ishiguro and T Abe : NKK tech . Rev ., 53 ( 1988 ) . 1 .

۱۱۶) Y . Koyasu , T. Takahashi , N . Ishii , H . Takada and H . Takeda : Nippon steel tech . Rep ., 47 (1990 ) , 37 .

۱۱۷) S.T. Aghdashi , A .R Khodandeh and M . Jahazi : proc . 4^th Int . conf . on HSLA Steels , HSLA , 2000 the Metallurgical Industry press china (2000) , 404

۱۱۸) M.J . Balart , C . L. davis and M . strangewood : mater . Sci . Eng . A , A328 (2002)  , ۴۸ .

۱۱۹) M . A . linaza , J . L . Romero  , J .M . Rodriguez – Ibabe and J .J . Urcola : Scr metall . mater ., 29 (1993) , 1217 .

۱۲۰) A. J . nagy , G . krauss , D . K . matlock and S . W . Thompson : proc  ۳۶^th MWSP conf ., TMS , warrendale , PA , (1995) , 271 .

۱۲۱) H.K.D.H .Bhadeshia   : mater  . Sci. Forum , 284 (1998) , 39 .

۱۲۲) D.K.Matlock , G . Krauss and J.G .speer : j . Mater . process . technol  ۱۱۷ (۲۰۰۱) , ۳۲۴ .

۱۲۳) I.Madariaga , I . Gutierrez , C . Garcia – de Andres and C . Capdevila  Scr . Mater ., 41 (1999),229 .

۱۲۴) B.L. Bramfitt and J.G . speer : Metall . Trans ., 21A (1991), 817 .

۱۲۵) M.Diaz – Fuentes and  I . Gutierrez : Mater . Sci . Eng . A A363 (2003 ) , 316 .

۱۲۶) I . Madariaga , I Gutierrez and H . K .D.H .Bhadeshia : Metall . Mater . Trans . A , 32A (2001) , 2187 .

۱۲۷) C.H.Lee , H.K.D.H . Bhadeshia and H .C .Lee : Mater . Sci . Eng . A , A360 (2003) , 246 .

۱۲۸) J.M.Gregg and H.K .D.H . Bhadeshia : Acta Mater . , 45 (1997) , 739

۱۲۹) M.Diaz – Fuentes , A. Iza – Medina and I . Gutierrez : Metall . Mater .trans . A , 34A (2003) , 2505 .

۱۳۰) G. Thewlis : Mater . Sci . technol ., 20 (2004) , 143.

۱۳۱) I. Madariaga and I . Gutierrez : Acta Mater , 47 (1999) , 951

۱۳۲) J.S. Byun et al : Mater . Sci . Eng . A , A 319 (2001) , 326 .

۱۳۳) I. Madariaga , J .L . Romero and I . Gutierrez  : Metall . Mater . Trans  ۲۹A (1998) , 1003 .

۱۳۴) A . J. Bailey , G. Krauss , S.W. Thompson , W.A .Szilva : proc .           ۳ th MWSP conf ., TMS , Warrendale , PA , (1996) , 455 .

۱۳۵) S.W . Thompson and G . Krauss : proc . 30^th MWSP conf ., TMS , Warrendale , PA , (1989) , 467 .

مقدمه

یکی از انواع فولادهای میکروآلیاژی، فولادهای میکروآلیاژی آهنگری می باشند .

 فولادهای میکروآلیاژی آهنگری اولین بار اواخر دهه ۷۰ معرفی شدند لازمه ی استفاده از این فولادها رسیدن به استحکام کششی بالا حین آهنگری بود . همچنین از این طریق روش های سرد کردن و آبدیده کردن که پر هزینه و برای محیط زیست مضر بود حذف می شد با این حال بخش هایی که از فولاد آهنگری میکروآلیاژی ساخته می شوند در مقایسه با روش های دیگر استحکام کمتری داشته این موضوع کاربرد آنها را به ویژه در بخش های ایمنی محدود می کرد  اولین نسل فولادهای میکروآلیاژی (وانادیوم – منگنز – کربن ) دارای میکروساختار فریت – پرلیت بودند که استحکام پایینی داشتند  بنابراین در سالهای اخیر تحقیقات روی حذف یا کاهش پرلیت تشکیل شده پس از جوشکاری متمرکز شده، که دارای  میکروساختار فریت – پرلیت دارای استحکام ضربه بالا است. مانند فریت نوک تیز که آن را از طریق کنترل پارامترهای پرداخت و ترمومکانیکی اصلاح می کنند هدف نهایی این تلاش تولید بخش هایی با استحکام و سختی بالا که برای کاربرد در بخش های ایمنی اتومبیل مناسب هستند می باشند یک فریت نوک تیز در دمای پایین تر از فریت – پرلیت پرویوتکتویید و بالا تر از دمای آغاز مارتنزیت شکل می گیرد بنابراین دامنه ی دمای تغییر شکل آن مانند بینیت است همچنین گزارش شده است که مکانیزم تغییر شکل بینیت با فریت نوک تیز مشابه است . ولی سایت های هسته سازی مربوط به آنها متفاوت می باشد در بینیت ضخامت فریت در محدوده های دانه آستنیت آغاز می شود و دسته هایی از صفحات موازی با جهت کریستالوگرافی یکسان تشکیل می دهند. در مقابل به خوبی پذیرفته شده است که فریت نوک تیز به شکل درون دانه ای[۱] یا مرز دانه ای در دسته هایی درون دانه های بزرگ آستنیت هسته سازی می کنند و سپس در جهت های گوناگون پخش می شوند همچنین گفته می شود فریت نوک تیز در حقیقت همان بینیت است که بصورت درون دانه ای یا مرز دانه ای هسته سازی شده است  یا اینکه از برخوردهای چند گانه فریت و یدمن اشتاتن و فریت پلی گونال که به صورت درون دانه ای یا مرز دانه ای یا هسته سازی شده است به وجود آمده است حالت هسته سازی فریت نوک تیز به گونه ای است که باعث تنظیم آشفته و بی نظمی صفحات و دانه های نرم می شوند و دانه های آن نرم می شود که حاصل آن میکروساختاری است که در مقایسه با بینیت عادی نظم کمتری دارد  این ساختار بهتر ، بیشتر شکافها را منحرف می کند و بنابراین از دیدگاه استحکام مناسب تر هستند.

رشد صفحات فریت باعث می شود که میزان کربن آستنیت های باقیمانده بیشتر شوند که ممکن است بدون تغییر باقی بماند یا به مارتنزیت یا بینیت و یا کاربید های درهم تبدیل شوند .

با به کارگیری کشش، آستنیت تغییر شکل نداده و به مارتنزیت تبدیل می شود که سختی کشش را افزایش می دهد در میکروساختار لایه ای[۲] فریت ، حذف پرلیت و کاهش تولید کاربیدهای بین لایه ای[۳] و کنترل میزان آستنیت باقیمانده برای رسیدن به استحکام بهینه و خواص سختی مناسب ضروری است .

در قسمتی از این پروژه اثر پارامترهای فرآیند ترمومکانیکی روی ویژگی های میکروساختاری که در بالا ذکر شد مورد بررسی قرار گرفته است .

هدف این قسمت توسعه ی فرآیند آهنگری برای رسیدن به استحکام و سختی بالا می باشد تا بتوان بخش های ایمنی اتومبیل را توسط آنها ساخت .

اما بطور کلی هدف ما از انتخاب این موضوع و بحث و بررسی در مورد انواع فولادهای میکروآلیاژی بررسی روش های بهبود خواص مکانیکی این فولادها بطور مثال همین فولاد میکروآلیاژی آهنگری و سایر فولادها می باشد .

برای بررسی روش های بهبود خواص مکانیکی فولادهای میکروآلیاژی روش های مختلفی وجود دارد از جمله روش عملیات حرارتی ، ترمومکانیکی و … می باشد که ما در این پروژه از روش ترمومکانیکال استفاده می کنیم که شامل بخشهای زیر می باشد .

۱-بهبود استحکام ضربه و خواص کششی در فولاد میکرو آلیاژی آهنگری گرم Nb-V

۲- مهندسی محصولات آهنگری فولادهای ساختمانی میکروآلیاژی

۳- فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا[۴]

۴- تبلور مجدد استاتیکی فولاد آستنیت تغییر شکل یافته و سینتیک رسوب القا شده در فولادهای میکروآلیاژی و انادیوم

۵- ریز ساختار و ویژگی فولاد کم آلیاژ مقاوم به دما

۶- فرآیند ترمومکانیکی و ریز ساختار فولاد میکرو آلیاژی و محصولات میله ای سیمی

مروری بر منابع

 ۱-۲- فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا :

فولادهای کم آلیاژ و دارای استحکام بالا[۱] و یا فولادهای میکروآلیاژ شده ، برای فراهم نمودن خصوصیات مکانیکی بهتر و یا مقاومت بیشتر در برابر خوردگی جوی نسبت به فولادهای کربن قراردادی طرح شده اند . این خصوصیات برای فولادهای آلیاژ در مفهوم طبیعی در نظر گرفته نمی شوند چون این فولادها برای برآوردن خصوصیات مکانیکی ویژه به جای ترکیب شیمیایی طرح می شوند فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام های تسلیم بیشتر از MPa 275 یا ksi 40 می باشند . ترکیب شیمیایی یک فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا به ویژه ممکن است برای ضخامت های متفاوت محصول فرق داشته باشد تا نیازمندی های خصوصیت مکانیکی را برآورده سازند . فولادهای کم آلیاژ دارای استحکام بالا به شکل  ورقه ای یا صفحه ای مقدار کربن پایینی دارند (c 05/0 تا ۲۵/۰ – % ) تا شکل پذیری و قابلیت جوش کافی را تولید کنند و آنها مقدار منگنز بالای ۲% دارند . کمیت های کم ، کروم ، نیکل ، مولیبدن ، مس ، نیتروژن ، وانادیوم ، نیوبیوم ، تیتانیوم و زیرکونیوم در ترکیبات متفاوت بکار می روند . طبقه های فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا عبارتند از درجه های متعدد استاندارد و اختصاصی طرح شده برای فراهم نمودن ترکیبات ویژه بهینه که دارای خصوصیاتی مثل استحکام ، چقرمگی ، شکل پذیری و قابلیت جوش و مقاومت به خوردگی جوی  می باشند. این فولادها به عنوان فولادهای آلیاژی در نظر گرفته نمی شوند حتی اگر چه خصوصیت بهینه اشان با استفاده از افزودنیهای کم آلیاژ به دست می آیند . علاوه بر این فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا بصورت یک طبقه فولاد جداگانه طبقه بندی می شوند که شبیه به فولاد نورد شده دارای کربن کم هستند و خصوصیات مکانیکی افزایش یافته ای دارند که با اضافه کردن مقادیر کم آلیاژ به دست می آیند و احتمالاً با تکنیک های بعمل آوری ویژه مثل نورد کاری کنترل شده و روش هایسرد سازی شتاب یافته حاصل می شوند . این تشخیص محصول جداگانه از فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا با این واقعیت منعکس می شوند که فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا معمولاً از قیمت پایه برای فولاد های کربن قیمت گذاری می شوند نه از قیمت پایه برای فولادهای آلیاژی علاوه بر این فولادهای کم آلیاژ و با استحکام بالا اغلب بر اساس خصوصیات مکانیکی حداقل فروخته می شوند همراه با میزان آلیاژ خاصی که برای صلاحدید تولید کننده فولاد بر جای می ماند]۱[ .

 ۱-۱-۲- فولادهای[۲] کم آلیاژ دارای استحکام بالا می توانند به۶

طبقه تقسیم شوند :

۱-۱-۱-۲- فولادهای هوازدگی ، که حاوی مقادیر کمی عناصر آلیاژ کننده اند ، مثل : مس و فسفر که مقاومت بالایی در برابر خوردگی جوی و استحکام دهندگی به محلول جامد دارند .

۲-۱-۱-۲- فولادهای پرلیت – فریت میکروآلیاژ شده : که حاوی افزودنیهای بسیار کم( معمولاً کمتر از ۱۰/۰% ) کاربید قوی و یا عناصر تشکیل دهنده کربونیترید مثل نیوبیوم ، وانادیوم و یا تیتانیوم هستند تا به رسوب استحکام دهند ، تصفیه ی دانه ای انجام داده و احتمال کنترل دمای تغییر شکل را داشته باشند .

۳-۱-۱-۲- فولادهای پرلیتی نوردکاری شده : که ممکن است شامل فولادهای منگنز – کربن باشند اما می توانند افزودنی های کمی از سایر عناصر آلیاژ کننده برای بالا بردن استحکام ، چقرمگی ، شکل پذیری و قابلیت جوش داشته باشند .

۴-۱-۱-۲- فولادهای فریت سوزنی ( با بینیت کم کربن ) که از جمله فولادهای کم کربن هستند (کمتر از ۰۵/۰ % کربن ) همراه با ترکیب عالی از استحکام تسلیم بالا (به بالایی MPa690 و یا ksi 100 ) قابلیت جوش و شکل پذیری و چقرمگی خوب دارند .

۵-۱-۱-۲- فولادهای دو فازی : که میکروساختمان مارتنزیتی دارند و در قالب فریتی پراکنده اند و ترکیب خوبی از شکل پذیری و استحکام کششی بالا دارند .

۶-۱-۱-۲- فولادهای کنترل شده شکل آخال : که شکل پذیری پیشرفته ای را ایجاد کرده و چقرمگی از طریق ضخامت با افزودنی های کم کلسیم ، زیرکونیوم و یا تیتانیوم و یا احتمالاً عناصر خاکی نادر را فراهم می کنند بطوریکه شکل آخال های سولفید از رشته های کشیده شده به کره های کروی کوچک  پراکنده تغییر می کنند .

این طبقه ها الزاما گروه بندی های مجزایی نیستند . مثلاً یک فولاد کم آلیاژ دارای استحکام بالا ممکن است خصوصیاتی بیش از یک گروه بندی داشته باشد . به عنوان مثال همه انواع فولادهای بالا می توانند از نوع شکل کنترل شده آخال باشند . فولاد پرلیت – فریت میکروآلیاژ شده نیز ممکن است آلیاژ های اضافی برای مقاومت خوردگی و استحکام دهندگی به محلول جامد داشته باشند]۱[.