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.

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.

فرایند سرمایش سریع و بخش بندی (Q&P)، یک عملیات حرارتی جدید برای تولید نسل سوم از فولادهای پیشرفته استحکام بالا و بر اساس نفوذ کربن از فاز مارتنزیت به فاز آستنیت باقی مانده است. به کارگیری این فرایند برای فولادهای مختلف، منجر به ایجاد ترکیب جالب توجهی از خواص مکانیکی شامل استحکام بالا همراه با انعطاف پذیری خوب می شود. استفاده از این فرایند در صنعت خودرو باعث عمل کرد مکانیکی بهتر، امنیت بالاتر و کاهش وزن و هزینه های تولید می شود. در این تحقیق، یک فولاد پرکربن کم آلیاژ با این فرایند عملیات حرارتی شد و ریزساختار و خواص مکانیکی آن بررسی شد. نتایج نشان دادند که ریزساختار فولاد سریع سرد و بخش بندی شده، شامل آستنیت پایدارشده غنی از کربن و مارتنزیت تخلیه شده از کربن است که با هم باعث افزایش استحکام فولاد به ازای انعطاف پذیری قابل قبول می شود. انجام فرایند سرمایش سریع و بخش بندی، باعث افزایش کسر فاز آستنیت باقی مانده و افزایش سختی فولاد شد. فرایند شکست در نمونه تولیدی به این روش، از نوع شکست ترد و سطح شکست به شکل شبه کلیواژ بود.

هدف از پژوهش حاضر، تعیین محدوده مناسب کارگرم سه فولاد کم آلیاژ کربن متوسط بر پایه Ni-Cr-Mo با استفاده از آزمایش های کشش گرم و پیچش گرم است. آزمایش کشش گرم در محدوده دمایی 850 تا 1150 درجه سانتی گراد با نرخ کرنش ثابت 0/1 بر سانتی متر تا وقوع شکست انجام شد. سپس رفتار سیلان، داکتیلیته گرم و تحولات ریزساختاری فولادها ارزیابی شد. آزمایش پیچش گرم در محدوده دمایی 780 تا 1200 درجه سانتی گراد در نرخ کرنش یک بر سانتی متر و کرنش 0/1 انجام و تأثیر عناصر تیتانیوم و نیوبیوم بر تنش سیلان متوسط و دمای توقف تبلور مجدد بررسی شد. نتایج آزمایش کشش گرم نشان داد، تبلور مجدد دینامیک مکانیزم غالب تغییر شکل در دماهای بالای 950 درجه سانتی گراد برای فولاد پایه و 1050 درجه سانتی گراد برای فولادهای میکروآلیاژی است. نتایج آزمایش پیچش گرم نشان داد دمای توقف تبلور مجدد برای فولاد پایه، فولاد حاوی تیتانیوم و فولاد حاوی نیوبیوم به ترتیب 1070، 1069 و 1116 درجه سانتی گراد است. درنهایت، محدوده مناسب تغییر شکل گرم برای دستیابی به خواص مکانیکی حداکثر برای فولاد پایه و فولاد حاوی تیتانیوم 1070-950 درجه سانتی گراد و برای فولاد حاوی نیوبیوم محدوده 1100-950 درجه سانتی گراد به دست آمد.

در این پژوهش، ریزساختارها و خواص مکانیکی فولاد کم آلیاژ 16MnCr5 DIN در حالت دوفازی فریتی-مارتنزیتی (با کسر حجمی مختلف مارتنزیت) در مقایسه با شرایط تمام مارتنزیتی مورد بررسی قرار گرفت. برای ایجاد ریزساختارهای دوفازی، نمونه های فولادی در دماهای میان بحرانی مختلفی از 740 تا C 840 به مدت 60 دقیقه حرارت داده شده و سپس در آب کوینچ شدند. برای ایجاد ریزساختار تمام مارتنزیتی، نمونه ها پس از آستنیته شدن در دمای C 900 به مدت 60 دقیقه، بلافاصله در آب کوینچ گردیدند. برای بررسی و مقایسه ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر EDS، پراش اشعه ایکس و آزمون های کشش و میکروسختی سنجی استفاده شد. نتایج متالوگرافی نشان داد با افزایش دمای آنیل میان بحرانی از 740 به C 840، کسر حجمی مارتنزیت (Vm) از 23 به 87% افزایش می یابد. مقایسه خواص مکانیکی نمونه های دوفازی نشان داد که با افزایش Vm از 23 تا 87%، رفتار کششی غیرمتعارفی در 73%= Vmایجاد شد به طوری که نمونه های دوفازی فریتی-مارتنزیتی در مقایسه با نمونه های تمام مارتنزیتی از قابلیت جذب انرژی (حاصل ضرب استحکام کششی در ازدیاد طول یکنواخت) به مراتب بالاتری برخوردار می باشند. این اصلاح شگرف در خواص مکانیکی نمونه های دوفازی ناشی از اثرات سخت گردانی متفاوت فازهای فریت و مارتنزیت در اثر برهمکنش بین آنها می باشد. با افزایش Vm از 23 تا 87%، میکروسختی مارتنزیت به طور پیوسته از 717 به HV10g 471 کاهش می یابد؛ در حالیکه میکروسختی فاز فریت در 73%= Vmبه پیک سخت گردانی خود می رسد.

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.