مواد و ساخت پیشرفته

در یک مطالعه جدید، رفتارهای کششی و شکست فولاد منگنز متوسط ساخته­ شده توسط دو فرآیند ترمومکانیکی، یعنی بازپخت بین بحرانی (IA) و کوئنچ کردن (سریع سرد کردن) و جدایش در دمای اتاق (RT Q&P) مورد بررسی قرار گرفته است.

شواهد آزمایشگاهی نشان داده است فولاد حاصل از عملیات حرارتی IA، از فریت و آستنیت کاملاً ریزدانه و کاملاً متبلور شده تشکیل شده است، در حالی که فولاد حاصل از RT Q&P، از ماتریس مارتنزیت و آستنیت باقیمانده تشکیل شده است. آستنیت در فولاد حاصل از عملیات حرارتی IA به دلیل محتوای کربن پایین آن، پایداری کمتری دارد. نتایج همبستگی تصویر میکرو دیجیتال با وضوح بالا (micro-DIC)، کرنش متوسط تجمع یافته در مرزدانه ­های فولاد RT Q&P را نشان می‌دهد. در مقابل، کرنش در آستنیت فولاد حاصل از IA بسیار موضعی است، که باعث می‌شود آستنیت به سرعت به مارتنزیت تازه تبدیل شود و سرعت کار سختی، یعنی اثر پلاستیسیته ناشی از تبدیل (TRIP[1]) را افزایش دهد. با این حال، این TRIP شدید منجر به از هم گسستن زودرس مرز دانه ها و شکست ناگهانی بدون هیچ انعطاف­پذیری و تغییر شکل پلاستیک می­ شود.

در این بررسی، منحنی­ های مقاومت مبتنی بر انتگرال J (منحنی J-R) نیز برای هر دو فولاد اندازه گیری شده­اند. چقرمگی شروع ترک فولاد حاصل از IA به دلیل ترک خوردگی مکرر مارتنزیت و جداشدگی بین دانه­ای آن 22 درصد کمتر می ­شود. در مقابل، ریزساختار سلسله مراتبی در فولاد RT Q&P، شکست ترد را سرکوب می‌کند و باعث می‌شود نوک ترک قابل‌توجهی کند شود و منجر به چقرمگی شکست بالا شود.

این مطالعه، نقش دوگانه TRIP را در شکل‌پذیری و چقرمگی شکست نشان می‌دهد، یعنی، TRIP فشرده برای استحکام کششی و ازدیاد طول یکنواخت مفید است، اما برای چقرمگی شکست مضر است، که با این باور رایج که TRIP هم برای شکل‌پذیری و هم برای چقرمگی مفید است، در تضاد است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645422010047