یکی از روشهای کاربردی جهت توسعه فولادهای استحکام بالا با انعطاف پذیری مناسب، عملیات حرارتی کوئنچ و پارتیشن بندی به منظور ایجاد یک ریزساختار میکروکامپوزیتی (مارتنزیت+آستنیت باقیمانده) است. به کمک این روش می توان با هزینه اندک، ترکیبی فوق العاده از خواص مکانیکی را در یک فولاد کم آلیاژ بوجود آورد. در پژوهش حاضر، فولاد متوسط کربن پرسیلیسیم 7102/1 با اعمال فرآیندهای کوئنچ و پارتیشن بندی مورد مطالعه قرار گرفته است و تاثیر پارامترهای مختلف از جمله دمای کوئنچ (محدوده دمایی 170 الی 230 درجه سانتیگراد) و زمان پارتیشن بندی (3 الی 30 دقیقه) روی ریزساختار و خواص کششی بررسی شده است. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری بررسی شده و کسر حجمی آستنیت باقی مانده، توسط تکنیک پراش پرتوی ایکس اندازه گیری شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ریزساختار میکروکامپوزیتی پس از عملیات حرارتی بوجود آمده است. افزایش زمان پارتیشن بندی باعث کاهش آستنیت باقیمانده و تشکیل رسوبات کاربیدی می گردد همچنین با افزایش دمای کوئنچ در زمان پارتیشن بندی 3 دقیقه ، درصد آستنیت باقی مانده و پایدارشده افزایش یافته است. بهترین خواص کششی مربوط به نمونه کوئنچ شده در 170 درجه سانتیگراد و پارتیشن بندی شده در 300 درجه سانتیگراد به مدت 8 دقیقه با استحکام کششی 1997 مگاپاسکال، استحکام تسلیم 1730 مگاپاسکال، ازدیاد طول 3/10 درصد و میزان کاهش سطح مقطع 48 درصد می باشد.

امروزه فولادهای میکروآلیاژی میان کربن از جنبه ایجاد صرفه جویی قابل توجه در هزینه های تولید قطعات خودرو و همچنین افزایش راندمان تولید، مورد توجه قرار گرفته اند. کنترل خواص مکانیکی در قطعات تولید شده، با کنترل ترکیب شیمیایی فولاد، دمای پیش گرم و سرعت سرد شدن آن انجام پذیر است. لذا هدف این پژوهش بررسی اثر سرعت سرد شدن از دمای کار گرم بر روی فولاد میکروآلیاژی DIN38 Mn VS6 معادل ISO38Mn VS6 می باشد. به این منظور با تغییر دمای کار گرم و تغییر سرعت سرد شدن نمونه های مختلفی بدست آمد که تحت آزمایشهای تعیین خواص مکانیکی و ریزساختاری قرار گرفتند.نتایج نشان داده اند که تغییر دمای پیش گرم از 800˚C تا 900˚C تغییر محسوسی بر خواص مکانیکی این فولاد ایجاد نمی کند. اما تغییرات سرعت سرد شدن، ریز ساختار و خواص مکانیکی فولاد را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. با توجه به مطالعات انجام شده، بهترین سرعت سردشدن برای رسیدن به مجموعه ای از خواص بهینه 1.5 درجه سانتی گراد بر ثانیه است. در این حالت استحکام کششی MPa 840، استحکام تسلیم MPa 600، ازدیاد طول نسبی 20% و مقاومت به ضربه بالاتر از J/cm2 80 بدست آمده اند که شرایط مناسبی برای تولید قطعات جلوبندی خودرو می باشند.

در تحقیق حاضر تأثیر دما و زمان عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی و ریزساختار فولاد پیشرفته استحکام بالای منگنز متوسط با 5 درصد وزنی منگنز و 1/0 درصد وزنی بور موردبررسی قرار گرفت. سه دمای 680، 700 و 710 درجه ی سانتی گراد بر اساس پایداری فاز آستنیت (دماهای پایداری 50، 70 و 90 درصد) به عنوان دماهای آنیل انتخاب شدند. مشخصه یابی مکانیکی توسط آزمون کشش تک محوره و بررسی های فازی و ریزساختاری نیز توسط پراش پرتوی ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گردید. شمش های آلیاژی، نورد داغ و سپس نورد سرد شدند. نمونه ی نورد سرد شده قبل از فرآیند آنیل دارای ساختار مارتنزیت بوده و فرآیند آنیل در هر سه دما منجر به بازپخت ساختار مارتنزیتی اولیه شد. با افزایش دمای آنیل از 680 به 710 درجه ی سانتی گراد، با افزایش درصد فاز آستنیت باقی مانده، استحکام کششی و ازدیاد طول نهایی افزایش و به علت بازپخت بیشتر فاز زمینه مارتنزیتی، تنش تسلیم کاهش یافت. بهترین خواص حاصله برای نمونه ی آنیل شده در 710 درجه ی سانتی گراد به مدت 20 دقیقه بود که منجر به حصول استحکام کششی MPa 960 و ازدیاد طول 22 درصد شد. در دمای آنیل 710 درجه ی سانتی گراد، با افزایش زمان آنیل از 10 به 20 دقیقه، درصد آستنیت باقی مانده و ازدیاد طول افزایش یافت ولی با افزایش بیشتر زمان به 30 دقیقه، به علت انحلال بیشتر فازهای رسوبی، پایداری فاز آستنیت کاهش یافته و فاز آستنیت حین سرمایش به فاز مارتنزیت تبدیل گردید و همین امر منجر به افت خواص مکانیکی نمونه شد.

در سال های اخیر تلاش های زیادی برای توسعه ی نسل جدیدی از فولادها تحت عنوان فولادهای نانوساختار بینیتی انجام شده است. اندازه دانه آستنیت اولیه از پارامترهای موثر در تشکیل ریزساختار بینیتی می باشد. فرآیند مارتنزیت از جمله فرآیندهای ترمومکانیکی پیشرفته است که مشتمل بر نورد سرد ریزساختار مارتنزیتی و آنیل متعاقب آن می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا تاثیر تلفیق فرآیند مارتنزیت و فرآیند آستمپرینگ بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی فولادهای نانوساختار بینیتی بررسی شود. فولا مورد استفاده در این پژوهش از نوع کربن متوسط و آلومینیوم بالا بوده که طراحی و سپس ریخته گری شده و در نهایت نورد داغ شده است. این فولاد در دمای ° C 1030 به مدت 20 دقیقه آستنیته شده و سپس در آب کوئنچ گردید تا ساختار مارتنزیت حاصل گردد. نمونه ها به میزان 20 درصد توسط نورد سرد کاهش مقطع داده شده و سپس در دمای ° C 600 به مدت 20 دقیقه آنیل شدند. نمونه ها مجددا در دما و زمان مشابه آستنیته شده و در دمای ° C 340 تحت عملیات آستمپرینگ قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری با استفاده از پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت و به منظور ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون کشش استفاده شد. به دلیل تشدید نرخ استحاله بینیتی و تغییرات کم اندازه دانه آستنیت اولیه تفاوت زیادی در خواص مشاهده نشد. استحکام کشش نهایی برای نمونه ها با اندازه دانه بزرگ (47 میکرومتر) 1279مگاپاسکال با ازدیاد طول 23 درصد و برای نمونه ها با اندازه دانه ریزتر (33 میکرومتر) 1231 مگاپاسکال با ازیاد طول 19 درصد به دست آمد.

پیشرفت تکنولوژی و نیاز روز افزون به فولادهایی با استحکام بالا، قابلیت جوشکاری مناسب و هزینه های پایین منجر به استفاده از فولادهای میکرو آلیاژ شده است. فولادهای میکرو آلیاژ فولادهایی هستندکه در صد عناصر میکرو آلیاژ در آن ها بسیار کم و در حد چند دهم درصد است. در این تحقیق به بررسی تاثیر سرعت سرد کردن، دمای پیشگرم و تغییر ترکیب شیمیایی بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد میکرو آلیاژ وانادیوم دار متوسط کربن پرداخته شده است. دو فولاد میکرو آلیاژ وانادیوم دار متوسط کربن حاوی 0.05 و 0.15 درصد وانادیوم بعد از ریخته گری در دمای 1100 درجه سانتی گراد با کرنش ثابت 20 درصد فورج شدند. برای عملیات پیشگرم دو دمای 950 و 1050 درجه سانتی گراد انتخاب شد و در نهایت نمونه ها با سرعت های مختلف در هوا و باد سرد شدند. ریز ساختار نمونه ها شامل فریت و پرلیت می باشد. نتایج نشان داد با افزایش سرعت سرد کردن، درصد پرلیت افزایش یافته است که علت آن انجام استحاله در دمای پایین تر و کم شدن نفوذ بوده است. همچنین با افزایش سرعت سرد کردن، استحکام و سختی افزایش ولی درصد ازدیاد طول و انرژی ضربه کاهش یافته است. با افزایش دمای پیشگرم درصد پرلیت افزایش و اندازه کلنی های پرلیت نیز بیشتر شده است. علاوه بر آن با افزایش دمای پیشگرم، استحکام و سختی کاهش یافته که علت آن غلبه فاکتور اندازه دانه بر درصد فاز پرلیت بوده است. نتایج همچنین نشان داد با افزایش عنصر میکرو آلیاژ وانادیوم، استحکام و سختی افزایش و درصد ازدیاد طول و انرژی ضربه کاهش یافته است.

جوشکاری فولادهای ارزان قیمت مانند فولاد نرم به فولادهای ابزار پرکربن در ساخت مته ها و برقوهای بلند و به منظور صرفه جویی اقتصادی از مسایل مورد توجه صنعتی می باشد. لذا در این پژوهش امکان جوشکاری اصطکاکی فولاد نرم AISI1015 به فولاد ابزار سردکار پرکربن AISI D3 مورد تحقیق قرار گرفته است. اثر متغیرهای جوشکاری مانند سرعت دوران و فشار محوری در ریز ساختار جوش و به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM مورد بررسی قرار گرفته و همچنین اثر این متغیرها در سختی و استحکام خمشی و کششی نمونه های جوشکاری شده مطالعه گردیده است.نتایج نشان دادند که اگر شرایط مناسب جوشکاری اصطکاکی انتخاب شود نه تنها اتصال دو فولاد مزبور به راحتی و با کیفیت عالی امکان پذیر، است بلکه در چنین شرایطی استحکام منطقه جوش و مناطق اطراف آن از فولاد نرم بیشتر بوده و محل شکست نمونه های آزمایش های مکانیکی تماما از فولاد نرم است.