Effect of grain refinement on mechanical properties of microalloyed steels

• Autorzy: Muszka K. , Majta J. , Bienias Ł.

Warianty tytułu

PL

Wpływ rozdrobnienia struktury na własności mechaniczne stali mikrostopowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of the present work was to study the effect of grain size and strain rate on the mechanical properties of microalloyed steels. The range of the microstructures was developed and their mechanical properties were measured under quasi-static conditions. The influence of different thermomechanical parameters on grain refinement, and thus, on final mechanical behavior of these steels seems to be very important issue, because of their application as the materials with both high strength and ductility. There is a clear lack of understanding of the role of intermediate ultrafine microstructures on the mechanical response of structural steels, which is important as this is the refinement level most likely to be achieved under industrial processes. The main scope of this research includes the development of thermomechanical treatments to produce ultra fine-grained steels with enhanced properties. These materials will be developed for the application in many industries (e.g. automotive industry, shipbuilding), and in any commercial applications where very good properties and good-quality construction materials are of paramount importance. The results of this work will allow to systematically correlate the evolution of deformation microstructure and the deformation mechanisms operating in fine-grained materials during processing. This work will also be directed towards understanding the specific strengthening mechanisms by which the plastic deformation leads to a refined grain size.

PL

Celem przeprowadzonych badań jest ocena wpływu stopnia rozdrobnienia struktury na własności mechaniczne stali mikrostopowych. Uzyskano struktury o różnym stopniu rozdrobnienia, a następnie badano ich własności mechaniczne w warunkach quasi-statycznego obciążenia. Wpływ historii przeróbki termomechanicznej na rozdrobnienie mikrostruktury, a tym samym na końcowe własności mechaniczne, jest bardzo ważnym zagadnieniem ze względu na szeroki obszar zastosowań otrzymywanych tą drogą materiałów konstrukcyjnych. Jedną z cech charakterystycznych stali mikrostopowych jest korzystna kombinacja dobrych własności wytrzymałościowych i plastycznych. Zauważyć można brak badań w zakresie zrozumienia roli stopnia rozdrobnienia mikrostruktury w mechanice plastycznego płynięcia stali mikrostopowych. Istotny jest fakt, że dyskutowane w niniejszej pracy poziomy rozdrobnienia struktury ferrytycznej są już uzyskiwane w obecnie stosowanych procesach przemysłowych. Zakres przedstawionych badań obejmuje analizę procesów przeróbki termomechanicznej (kontrolowanego walcowania) pod kątem możliwości uzyskania struktur silnie rozdrobnionych. Konsekwencją silnego rozdrobnienia ferrytu jest możliwość istotnej poprawy własności mechanicznych. Badane w pracy, drobnoziarniste stale mikrostopowe znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu (np. przemysł motoryzacyjny, stoczniowy), wszędzie tam gdzie istotne jest zastosowanie materiałów konstrukcyjnych o bardzo dobrej jakości i własnościach. Wyniki niniejszych badań pozwolą na usystematyzowanie powiązań pomiędzy rozwojem mikrostruktury a mechanizmami odkształcenia występującymi w materiałach drobnoziarnistych podczas procesu wytwarzania. Opracowane wnioski pozwalają na lepsze zrozumienie związków pomiędzy historią odkształcania a rozwojem mikrostruktury w stalach mikrostopowych.

Słowa kluczowe

EN

grain refinement; microalloyed steel; mechanical properties

PL

rozdrobnienie ziarna; stal mikrostopowa; własności mechaniczne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 32, no. 2
• Strony: 87--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Muszka K.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Majta J.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Bienias Ł.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Nes E., Marthinsen K., Holmedal B.: The effect of boundary spacing on substructure strengthening. Materials Science and Technology, 20 (2004), pp. 1377-1382
• [2] Hansen N.: Boundary strengthening in undeformed and deformed polycrystals. Materials Science and Engineering A, 409 (2005), pp. 39-45
• [3] Hansen N.: Hall-Petch relation and boundary strengthening. Scripta Materiala, 51 (2004), p. 801
• [4] MajtaJ., PietrzykM., LenardJ.G.: A study of the effect of the thermomechanical history on the mechanical properties of a high niobium steel. Materials Science and Engineering: A, 208 (1996), p. 249
• [5] HuangS., Khan A.S.: Modeling the Mechanical Behavior of 1100-0 Aluminum at Different Strain Rates by the Bodner-Partom Model. International Journal of Plasticity, 8 (1992), p. 501
• [6] Majta J.: Complete model for niobium-microalloyed steels deformed under hot working conditions. Thermomechanical Processing of Steels, London, 2000, IOM Communications, The Chameleon Press Ltd., Vol. 1, p. 322
• [7] Belladi H.: Ultrafine Ferrite Formation in Steels Through Thermomechanical Processing. Ph.D. Thesis, Deakin University, Geelong, Vict, Australia 2004
• [8] Umemoto M., Todaka ¥., Tschuiya K.: Nanocrystallization of Steels by Various Severe Plastic Deformation. MS&T 2003, Processing and Properties of Structural Nanomaterials, pp. 126-132
• [9] Inoue K., TsuiN., Saito Y.: Ultra-Grain Refinement of 36%Ni Steel by Accumulative Roll-Bonding (ARB) Process. (ISUG 2001), Eds. S. Takaki and T. Maki, Fukuoka, Japan, 2001, pp. 126-129
• [10] Lowe T.C., Vatiev R.Z.: The use of Severe Plastic Deformation Techniques in grain refinement. JOM A publication of The Minerals, Metals & Materials Society, October 2004, pp. 64-68