ریزکردن دانه یک فولاد ضد زنگ آستنیته بدون منگنز تولید شده به وسیله نیتروژن ­دهی محلولی تحت ­فشار

Grain refinement of a nickel and manganese free austenitic stainless steel produced by pressurized solution nitriding

چکیده

قرارگرفتن طولانی­ مدت در معرض دماهای بالا در حین نیتروژن­ دهی محلولی موجب درشت­ شدن دانه ­ها می­گردد که این امر سبب تخریب خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ آستنیته با نیتروژن بالا می ­شود. در این مطالعه، ریزشدن دانه ورق­ه ای فولاد ضدزنگ آستنیته با نیتروژن بالای Fe-22.75Cr-2.42Mo-1.17N بدون نیکل و منگنز از طریق یک پروسه عملیات حرارتی دو مرحله ­ای بررسی شد. در ابتدا، نمونه­ های فولاد ضدزنگ آستنیته درشت ­دانه در معرض گرمایش هم دما تا ۷۰۰⁰C قرار گرفتند تا به ساختار یوتکتوییدی فریت به علاوه Cr_۲N تجزیه شوند و سپس در ۱۲۰۰⁰C دوباره آستنیته شدند و پس از آن در آب کوئنچ شدند. میکروساختار و سختی نمونه­ ها با استفاده از پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپ نوری و الکترونی و تست میکروسختی مشخصه­ یابی شدند.

نتایج نشان داد که  فولاد نیتروژن­ دهی ­شده محلولی بطور غیریکنواخت به کلونی­ های فریت و Cr_۲N با مورفولوژی نوارشکل پس از عملیات حرارتی همدما در  ۷۰۰⁰C تجزیه می­شود. بعلاوه، انحلال کامل رسوبات Cr_۲N موجود در لبه نمونه در حین باز آستنیته­ کردن نیاز به زمان­ هایی بیش از ۱ ساعت دارد. به منظور جلوگیری از این مسئله، یک چرخه عملیات حرارتی میانی همگن ­سازی نیتروژن در  ۱۲۰۰⁰C به مدت ۱۰ ساعت پیش از فرایند ریزکردن دانه اعمال شد.  در نتیجه، آستنیت اولیه بطور یکنواخت در مرحله اول تجزیه شد و یک ساختار ریزدانه با اندازه متوسط دانه حدود ۲۰um بطور موفقیت­ آمیزی بوسیله آستنیته­ کردن مجدد بمدت ۱۰ دقیقه حاصل شد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

Abstract

Prolonged exposure at high temperatures during solution nitriding induces grain coarsening which deteriorates the mechanical properties of high nitrogen austenitic stainless steels. In this study, grain refinement of nickel and manganese free Fe-22.75Cr-2.42Mo-1.17N high nitrogen austenitic stainless steel plates was investigated via a two-stage heat treatment procedure. Initially, the coarse-grained austenitic stainless steel samples were subjected to an isothermal heating at 700 °C to be decomposed into the ferrite+Cr_۲N eutectoid structure and then reaustenitized at 1200 °C followed by water quenching. Microstructure and hardness of samples were characterized using X–ray diffraction, optical and scanning electron microscopy, and micro-hardness testing.

The results showed that the as-solution-nitrided steel decomposes nonuniformly to the colonies of ferrite and Cr_۲N nitrides with strip like morphology after isothermal heat treatment at 700 °C. Additionally, the complete dissolution of the Cr_۲N precipitates located in the sample edges during re-austenitizing requires longer times than 1h. In order to avoid this problem an intermediate nitrogen homogenizing heat treatment cycle at 1200 °C for 10 h was applied before grain refinement process. As a result, the initial austenite was uniformly decomposed during the first stage, and a fine grained austenitic structure with average grain size of about 20 µm was successfully obtained by re-austenitizing for 10 min.

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .