عملیات تولید فولادهای میکروآلیاژی نوردی شامل مجموعه ای از عملیات حرارتی و کار گرم است که به عملیات ترمومکانیکی موسوم می باشد. تعیین دماهای بحرانی استحاله آستنیت بعد از پایان تغییرشکل گرم و شناسایی عوامل موثر بر آن ها منجر به کنترل تحولات ریزساختاری در طی فرآیند تولید و در نتیجه دستیابی به ترکیب بهینه خواص مکانیکی در این فولادها می شود. در این مقاله، تاثیر دما و زمان آستنیته کردن و سرعت سرد کردن بر رفتار استحاله آستنیت فولاد API-X70 با ساختار نواری فریت- پرلیت مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه های تهیه شده در جهت نورد (RD)، جهت عرضی نورد(TD) و جهت عمود بر نورد (ND) از صفحه فولاد تحت آزمایش دیلاتومتری و مطالعه ریزساختاری واقع شدند. نتایج نشان می دهد که با افزایش دما و زمان آستنیته، به دلیل انحلال بهتر عناصر به خصوص کربن در ساختار و رشد دانه های آستنیت، دمای شروع و پایان تجزیه آستنیت کاهش می یابد و ساختار از فریتی- پرلیتی به فریتی- بینیتی تبدیل می شود. همچنین تغییرات کم سرعت سرد شدن، تاثیر زیادی بر دماهای بحرانی فولاد ندارد ولی با افزایش بیشتر سرعت سرمایش، ساختار به صورت کاملا بینیتی درآمده و دماهای شروع و پایان تجزیه آستنیت به شدت کم می شود. نتایج دیلاتومتری و متالوگرافی نوری نیز هر دو بیانگر این است که جهت نمونه دیلاتومتری تاثیر بسیار کمی بر دماهای بحرانی دارد.

در پژوهش حاضر، تاثیر میزان کرنش اعمالی بر مکانیزم تشکیل و تکامل دانه های فریت فوق العاده ریز Ultra fine ferrite (UFF) دارای اندازه کمتر از 3 میکرون، در جریان وقوع استحاله آستنیت به فریت ناشی از کرنش Strain-induced transformation (SIT)، در فولاد کم کربن میکروآلیاژی دارای Nb-Ti مورد مطالعه قرار گرفت. تغییر شکل گرم با استفاده از آزمایش فشار گرم تک مرحله ای در منطقه دو فازی (محدوده دمایی) با نرخ کرنش 0.001-1/s بر روی نمونه ها اعمال شد. از روی منحنی های سیلان گرم آستنیت/ فریت به دست آمده از آزمایش های مکانیکی، مشاهدات ریزساختاری حاصل از میکروسکوپ نوری، نتایج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ریزساختار نهایی به دست آمده شامل دانه های فریت با مورفولوژیEquiaxed fine grains (EFG)  و دارای اندازه دانه 1.6 میکرون است. منحنی های سیلان هیچ نوع رفتار نرم شدن دینامیکی نشان نمی دهند. ظهور این دانه های ظریف به وقوع استحالهSIT در پایان تغییر شکل نسبت داده می شود. همچنین افزایش کرنش اثری مثبت بر پیشرفت استحاله SIT دارد. بطوریکه با افزایش کرنش؛ اولا- اندازه دانه های فریت EFG حاصل از SIT کوچکتر و کسر حجمی آنها بیشتر شده و ثانیا- از میزان فریت کار سخت شده نیز کاسته می شود. افزون بر این، برای شروع استحالهSIT ، اعمال کرنش حداقل در حدود نیاز است.

در این پژوهش، تاثیر سرعت اعمال تغییر شکل بر فرآیند ریزشدن دانه های فریت در جریان استحاله دینامیکی تحت کرنش القا شده آستنیت به فریت در فولاد کم کربن میکروآلیاژی دارای Nb-Ti مورد مطالعه قرار گرفت. عملیات ترمومکانیکی با استفاده از آزمایش فشار گرم تک مرحله ای اجرا شد. تغییر شکل در منطقه آستنیت ناپایدار (محدوده دمایی (Ae3-Ar3 اعمال گردید. با استفاده از منحنی های سیلان گرم آستنیت/ فریت بدست آمده از آزمایش های مکانیکی، مشاهدات ریزساختاری حاصل از میکروسکوپ نوری نتایج یافته ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. دیده می شود نرخ کرنش نقش مهمی در مورد امکان وقوع یا عدم وقوع استحاله دینامیکی تحت کرنش القا شده آستنیت به فریت در حین تغییر شکل دارد. بطوری که با افزایش نرخ کرنش کنتیک فرآیند نرم شدن دینامیکی ناشی از استحاله تحت کرنش آستنیت به فریت کندتر می شود. در تغییر شکل با نرخ کرنش بالاتر، نسبت سرعت جوانه زنی دانه های فریت به سرعت رشد آنها افزایش می یابد. همچنین با افزایش نرخ کرنش اندازه دانه های فریت ریز و هم محور ظریفتر و کسر حجمی آنها بیشتر شده و در مقابل از کسر حجمی دانه های فریت کار سخت شده کاسته می شود.

در تحقیق حاضر یک نوع فولاد ساده کربنی با درصد وزنی کربن 033/0 تا دماهای مختلفی در ناحیه پایداری فاز آستنیت گرم شده و تحت اعمال فشار بالا، به صورت پیوسته از این ناحیه تا دمای محیط سرد شد. در نتیجه اعمال این فرایند، ساختاری شامل 80% مارتنزیت لایه ای و 20% فریت حاصل شد. نتایج حاصل نشان داد که تاثیر تغییرات فشار هیدرواستاتیکی بر روی دمای تعادلی شروع استحاله آستنیت به فریت (Ar3) عامل تشکیل حجم بالای فاز مارتنزیت در این فولاد بوده است. در نهایت مکانیزم فرایند تشکیل مارتنزیت در این فولاد کم کربن به صورت شماتیک تشریح شد.

در این پژوهش، تاثیر استحاله آستنیت باقیمانده به مارتنزیت بر رفتار سایشی چدن های سفید بررسی شده است. برای این منظور، رفتار سایشی یک نوع چدن سفید آلیاژی با ریزساختار آستنیتی-کاربیدی در مقایسه با چدن سفید معمولی با ریزساختار پرلیتی-کاربیدی مورد بررسی قرار گرفت. تست سایش با استفاده از روش پین روی دیسک در بار گذاری های 80، 100، 120 و140 نیوتن انجام شد. نتایج نشان می دهد که در بارگذاری های کمتر از 100 نیوتن در نمونه های چدن سفید آلیاژی، آستنیت باقیمانده پایدار بوده و در طی آزمون سایش در اثر تنش ها و نیروهای مکانیکی پدیده کار سخت شدن آستنیت باقیمانده اتفاق افتاده است ولی در بارگذاری های بیش از 100 نیوتن آستنیت باقیمانده به مارتنزیت تحول یافته است که باعث افزایش شدیدی در مقاومت به سایش چدن سفید آلیاژی شده است.

در این پژوهش تاثیر دما بر سینتیک استحاله آستنیت به مارتنزیت و خواص کششی فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 بررسی شد. به منظور تحقق این هدف، آزمایش کشش تک محوری بر روی نمونه­های فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 در دو دمای 25  و 78 - انجام شد. بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و فریتسکوپ انجام شد. نتایج نشان دادند که در دمای 78 - نسبت به دمای 25  به علت پایداری کمتر آستنیت و افزایش نیروی محرکه استحاله آستنیت به مارتنزیت، کسر حجمی مارتنزیت حدودا  بیشتر تشکیل شده است. حداکثر نرخ استحاله آستنیت به مارتنزیت برای دماهای 25  و 78 - به ترتیب در کرنش حقیقی 3/0 و 2/0 بدست آمد و مقایسه نتایج بدست آمده در دو دما نشان داد که میزان حداکثر نرخ استحاله در دمای 78 - نسبت به دمای 25  بیشتر بود. نمودارهای نرخ کارسختی برحسب کرنش حقیقی در دو دمای25  و 78 - برای آزمایش کشش تک محوری ترسیم شد. نرخ کارسختی در دمای 78 - نسبت به دمای 25  بیشتر بود و با کاهش دما مقادیر ضریب استحکام و توان کارسختی فازهای آستنیت و مارتنزیت افزایش یافتند. همچنین مقدار میانگین سختی در آزمایش کشش تک محوری در دمای 78 - و 25  به ترتیب 309 و 280 به دست آمد.

تعیین دمای عدم تبلور مجدد و دماهای شروع و پایان استحاله آستنیت به منظور طراحی عملیات ترمومکانیکی مناسب برای تولید فولادهای API اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، از آزمون پیچش گرم با زمان بندی میانگین و پیچش با سرمایش پیوسته پس از آزمون پیچش گرم با زمان بندی واقعی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی فولاد ایکس 65 برای اولین بار در داخل کشور استفاده شد. این فولاد وارداتی بوده و کاربردهای گسترده ای در خطوط قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی و شبکه های انتقال نفت ایران دارد. نتایج نشان داد که زمان بندی میانگین برای تعیین دمای عدم تبلور مجدد Tnr روش مناسبی است، در حالی که پیچش با سرمایش پیوسته برای تعیین دمای شروع استحاله آستنیت Ar3 و دمای پایان استحاله آستنیت Ar1 مناسب است. نتایج بدست آمده با روابط تجربی براتو و اوچی با هدف بررسی قابلیت اعتماد این روابط برای تعیین دماهای Tnr و Ar3 مقایسه گردید. مقدار خطای نسبی چهار درصد برای هر دو رابطه به دست آمد که نشان دهنده لزوم انجام آزمایشات تجربی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی می باشد. با توجه کمبود داده های تجربی می توان از نتایج پژوهش حاضر جهت طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه در داخل کشور با انتخاب محدوده دمایی مناسب جهت انجام مراحل نورد خشن و پرداخت استفاده کرد.

دراین پژوهش تاثیر حضور عناصر میکروآلیاژی بر فرآیندهای نرم شدن دینامیکی فریت و بر میزان ریز شدن آن در حین اعمال تغییر شکل پیچش گرم در منطقه دو فازی (a+g) در فولادهای کم کربن میکروآلیاژی مورد مطالعه قرار گرفت. از روی منحنی های سیلان گرم و همچنین با استفاده از میکروسکوپ نوری و تکنیک EBSD در میکروسکوپ الکترونی رویشی، رفتار تغییر شکل گرم و تحویات ریزساختاری صورت گرفته مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می دهد حضور عناصر میکروآلیاژی، بر نوع فرآیندهای نرم شدن دینامیکی و میزان آنها تاثیر گذاشته و نتیجه این تاثیر به صورت اختلاف در سطح تنش سیلان فریت در فولادها دیده می شود. نتایج EBSD نشان داد اثر توام Nb و Ti در پایدار کردن مرز دانه ها در برابر مهاجرت در حین اعمال تغییر شکل بیش از اثر Nb تنها است. همچنین اندازه نهایی دانه های فریت بدست آمده در فولادهای میکروآلیاژی ظریفتر از فولاد ساده کربنی است. به طوریکه اندازه این دانه ها در فولاد ساده کربنی، فولاد میکروآلیاژی دارای Nb و فولاد میکروآلیاژی دارای Nb-Ti به ترتیب برابر با 2.8، 1.8 و 1.5 میکرون می باشد.