Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tailoring the mechanical properties of austempered low‑carbon ferritic-bainitic/martensitic dual‑phase steel

Motallebi Reza, Mirzadeh Hamed

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e32, 2023

EN

A simple heat treatment of austenitization followed by austempering was proposed to obtain ferritic-bainitic/martensitic dual-phase (DP) microstructure with ~ 18% bainite and ~ 30% martensite in low-carbon steel, which provides a promising way for processing of low-cost high-performance advanced high-strength steels (AHSSs) with improved strength-ductility trade-off, tensile toughness, and fracture behavior. The processed bainite-aided DP steel exhibited high yield stress and high ultimate tensile strength while maintaining high total elongation to failure, which were beyond the expected trends for conventional steels, ferritic-martensitic DP steels, and ferritic-bainitic DP steels. The continuous yielding behavior (with the disappearance of the yield point phenomenon) and more ductile fracture surface appearance were also remarkable. Accordingly, besides grain refinement by cold rolling and intercritical annealing, the present work proposed an alternative way for processing high-performance DP steels.

2

A review of recent progress in mechanical and corrosion properties of dual phase steels

Kalhor Alireza, Soleimani Maryam, Mirzadeh Hamed, Uthaisangsuk Vitoon

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 3

309--322

EN

New concepts proposed for processing of dual phase (DP) steels as one of the main classes of advanced high-strength steels (AHSSs) to enhance their mechanical properties (strength–ductility combination) and corrosion resistance were introduced. The current review covers (I) the processing routes to obtain the ferritic–martensitic microstructures, (II) parameters of intercritical annealing (IA) treatment, (III) primary thermomechanical treatments, and (IV) post processing. First, the principal heat treatment methods, i.e., step quenching, intermediate quenching, and intercritical annealing of ferritic–pearlitic steel, as well as the partitioning of manganese were critically discussed. Then, the effects of holding time at the intercritical annealing temperature on the austenitization, grain coarsening kinetics, abnormal grain growth, and volume fraction of martensite were summarized. Next, the importance of cold deformation (notably rolling) and heating rate for the development of fine-grained DP microstructures (with chain-networked martensitic islands) through recrystallization and modification of the preferred nucleation sites for the austenite phase was discussed. Moreover, the applications of severe plastic deformation techniques (such as constrained groove pressing), thermal cycling (multi-step or repetitive intercritical annealing), and spheroidization heat treatment were discussed. Finally, the impacts of tempering, quench aging, and bake hardening on the properties of DP steel were reviewed. This short overview shows the opportunities that the conventional and innovative processing routes can offer for the potential industrial applications of DP steels, especially in the lightweight car body for the automotive industry to address the safety, fuel consumption, and air pollution issues.

3

Obróbka cieplna stali średniomanganowych dla motoryzacji

Grajcar Adam, Morawiec Mateusz, Skowronek Adam

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2019

|

nr 7-8

12--18

PL

Nowoczesne materiały konstrukcyjne wykorzystywane w branży automotive powinny łączyć wysoką wytrzymałość z dobrą formowalnością – są to własności do niedawna wykluczające się. Z drugiej strony koszty produkcji muszą być relatywnie niskie, gdyż aspekt ekonomiczny jest niezwykle ważny w obecnych czasach. Wymienione własności wytrzymałościowe można uzyskać dzięki rozdrobnieniu ziarna, jak również wygenerowaniu w stali austenitu szczątkowego, którego przemiana powoduje znaczne umocnienie materiału podczas odkształcenia. Koszty produkcji maleją wraz z ograniczeniem zawartości drogich dodatków stopowych. Cechy te wykazują stale średniomanganowe.

EN

Advanced structural materials used in the automotive industry should combine high strength and good formability – a pair of properties which until recently were mutually exclusive. On the other hand, production costs must be relatively low because the economic aspect is extremely important nowadays. The mentioned strength properties can be obtained due to grain refinement as well as the generation of retained austenite in steel, which is transformed during deformation causing the significant strain hardening of the material. Production costs decrease with the reduction of the content of expensive alloying elements. These features are the domain of medium manganese steels.

4

Strategie obróbki cieplnej dla zimnowalcowanych i gorącowalcowanych taśm z karoseryjnych stali średniomanganowych

Morawiec Mateusz, Grajcar Adam, Skowronek Adam, Kozłowska Aleksandra

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2019

|

Vol. 86, nr 8

267--271

PL

Przedstawiono strategie obróbki cieplnej dla karoseryjnych taśm ze stali średniomanganowych. Celem części badawczej było zbadanie wpływu temperatury wyżarzania międzykrytycznego z zakresu 680-800°C przez 1h na stabilizację austenitu szczątkowego w stali średniomanganowej. Materiałem wykorzystanym w eksperymencie była stal zawierająca 0,16% C, 4,7% Mn, 1,6% Al, 0,2% Mo, 0,2% Si. Zakres pracy obejmował badania dylatometryczne, twardości oraz obrazowanie na mikroskopie świetlnym i skaningowym. Wyżarzanie międzykrytyczne przeprowadzone w temperaturze 700 oraz 680°C umożliwiło wytworzenie w strukturze stabilnego austenitu szczątkowego.

EN

Heat treatment strategies for autobody medium-manganese steel sheets were presented. The aim of the research work was to investigate an effect of intercritical annealing temperature in a range of 680-800°C for 1h on the stabilization of retained austenite in a medium manganese steel. The material used in the experiment was a steel containing 0.16% C, 4.7% Mn, 1.6% Al, 0.2% Mo, 0.2% Si. The scope of the research included dilatometer tests, hardness tests and imaging using light and scanning electron microscopes. Intercritical annealing carried out at 700 and 680°C allowed forming some stable retained austenite in the structure.

5

Obróbka cieplna wysokowytrzymałych stali wielofazowych

Grajcar A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2017

|

nr 11-12

15--19

PL

Nowoczesne materiały konstrukcyjne muszą łączyć wysoką wytrzymałość i odporność na pękanie, a także wykazywać dużą podatność na odkształcenia technologiczne. Podczas gdy pierwsze dwa parametry można z powodzeniem polepszyć przez rozdrobnienie ziarna, to zapewnienie dużej odkształcalności blach, prętów i kształtowników stalowych wymaga innego podejścia materiałowego. Coraz częściej połączenie wymienionych parametrów mechanicznych wymaga zastosowania stali o mikrostrukturze wielofazowej, kształtowanej podczas kilkuetapowej obróbki cieplnej. Koegzystencja kilku składników strukturalnych o odmiennych własnościach mechanicznych czyni współczesne stale wielofazowe podobnymi do materiałów kompozytowych, łączących efektywnie odmienne własności.

EN

Modern structural materials have to combine high strength, toughness and technological formability. The former two parameters are usually improved through grain refinement, whereas the desired deformability of steel sheets, rods, and sections requires other material approach. The mentioned mechanical parameters can be more often obtained when using multiphase microstructure steels, which are formed during a multi-step heat treatment. The coexistence of several structural constituents of different mechanical properties makes current multiphase steels similar to composite materials, which combine effectively different properties.

6

Wpływ niklu na strukturę i właściwości nowej generacji stali UFG-TRIP

Gołaszewski A., Kursa D., Szawłowski J., Świątnicki W.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 4

33--40

PL

Opracowanie technologii zapewniających wysokie parametry wytrzymałościowe przy zachowaniu dobrych właściwości plastycznych pozwala na produkcję lżejszych wyrobów z wytrzymalszych materiałów, które znajdują zastosowanie m.in. w przemyśle motoryzacyjnym. Właściwości te otrzymano w stalach do ulepszania cieplnego 35CrSiMn5-5-4 i 30NiMnSiCr7-5-4-4, w których wytworzono ultradrobnoziarnistą, wielofazową mikrostrukturę typu TRIP (UFG-TRIP), składającą się z bainitu bezwęglikowego z austenitem szczątkowym w osnowie ferrytycznej. Na podstawie symulacji przemian fazowych i badań dylatometrycznych opracowano parametry obróbki cieplnej. Przeprowadzono badania mikrostrukturalne, twardości oraz udarności, które miały na celu określenie wpływu niklu na mikrostrukturę i właściwości stali po obróbce typu UFG-TRIP. Badania wykazały, iż obróbka tego typu prowadzi do silnego rozdrobnienia mikrostruktury w badanych stalach, a jednocześnie zapewnia wysoką twardość i udarność. Dodatek niklu do stali wpłynął na jej silniejsze rozdrobnienie, jednak udarności dla jednego z omawianych wariantów otrzymano wyższe dla stali bez niklu.

EN

The development of technologies that ensure high strength parameters while maintaining good plastic properties allows the production of lighter products from more durable materials that are applied, among others, in an automotive industry. These properties have been obtained in 35CrSiMn5-5-4 and 30NiMnSiCr7-5-4-4 grades of steel, dedicated to hardening and tempering type of heat treatment, in which an ultrafine, multi-phase microstructure (Ultra-Fine Grained-TRIP), consisting of carbide-free bainite with retained austenite in the ferritic matrix, has been formed. On the basis of the simulation of phase transformations and dilatometric tests the heat treatment parameters have been developed. Microstructural, hardness and impact strength tests have been carried out to determine the influence of nickel on the microstructure and the properties of steel after the UFG-TRIP treatment. The tests have revealed that this type of treatment leads to a strong microstructure refinement in the tested steels, while simultaneously providing high hardness and impact strength. The addition of nickel to steel will affect its stronger refinement, however, the impact strengths for one of the discussed variants have been higher for nickel-free steels.

7

Multiphase Ausformed Austempered Ductile Iron

Soliman M., Palkowski H., Nofal A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1493--1498

EN

Ductile iron was subjected to a total true strain (φt) of 0.3 either by applying φt in the austenite region or by apportioning it through applying a true strain of 0.2 in the austenite region before quenching to austempering temperature (TA) of 375°C, where a true strain of 0.1 is applied (ausforming). Additionally, two types of matrices were produced in the ductile iron, namely ausferritic and ferritic-ausferritic matrices. The ferrite is introduced to the matrix by intercritical annealing after austenitization. Dilatometric measurements as well as microstructure examination showed a fast ausferrite transformation directly after applying φA and that the introduction of ferrite to the matrix resulted in a remarkable acceleration of the ausferrite formation. The transformation kinetics, microstructure evolution, hardness and compression properties are studied.

8

Microstructure and Mechanical Properties of Dual-Phase Steel

Miernik K., Pytel S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1257--1261

EN

The paper presents results of microstructure and mechanical properties of the dual phase (DP) steel plate with 12 mm thickness produced by intercritical annealing at a two-phase region of ferrite and austenite (α + γ) and direct quenching in water. In addition the tempering treatment at temperature of 650°C was applied to investigate effect of martensite softening on mechanical properties of the tested steel. The parameters of heat treatment were designed to achieve the high strength while retaining optimum impact strength of the DP steel.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych i mikrostruktury stali dwufazowej (Dual-Phase Steel) w postaci blachy stalowej o grubości 12 mm otrzymanej w wyniku międzykrytycznego wyżarzania w obszarze występowania ferrytu i austenitu (α + γ) z następującym hartowaniem w wodzie. Dodatkowo przeprowadzono obróbkę cieplną uzyskanej stali dwufazowej na drodze odpuszczania w temperaturze 650°C w celu określenia wpływu zastosowanej obróbki na zmianę własności mechanicznych. Parametry obróbek cieplnych były ukierunkowane na osiągnięcie wysokiej wytrzymałości przy jednoczesnym zachowaniu optymalnej udarności badanej stali dwufazowej.

9

Wpływ obróbki cieplnej międzykrytycznej na własności mechaniczne i udarność niskowęglowej stali bainitycznej

Lis A., Kurowski P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 12

946--948

PL

Zbadano wpływ czasu międzykrytycznego wyżarzania przez 1, 3, 10 godzin w temperaturze 973 K na zmiany energii łamania próbek Charpy V i udział przełomu kruchego oraz własności wytrzymałościowe stali HN5MVNb. Po ulepszaniu cieplnym H973 K/1h +0893 K/1h uzyskano wysoką wytrzymałość i niską temperaturę przejściową udarności 81 J.

EN

Effect of time of intercritical annealing: 1, 3,10 hours at 973 K on changes of impact energy of Charpy V and fraction of brittle fracture and tensile properties ofHN5MVNb steel were investigated. After water quenching 973 K/1h and tempering 893 K/1h high tensile properties and low impact energy 81 J transition temperature were achieved.

10

A study of microstructure and phase transformations of CMnAlSi TRIP steel

Gajda B., Lis A. K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 31, nr 2

646-653

EN

Purpose: Purpose was to obtain the TRIP-type microstructure in the CMnAlSi steel. Heat treatment consisted of the partial austenitization at 900*C/60s and continuous cooling with rates: 0.5-40*C/s, was examined. Also the effect of Al and Si on Ac1 and Ac3 temperatures, and the volume fractions of austenite in CMnSi, CmnAl and CMnAlSi steels was investigated. Design/methodology/approach: The effect of alloying elements on Ac1 and Ac3 temperatures was investigated using Thermo-calc program. The influence of cooling rates on phase transformations and microstructures of samples austenitized at 900*C/60s was examined using dilatometer, light optical microscopy and scanning electron microscopy. X-ray diffraction technique was used to calculate the amount of retained austenite. Quantitative analyses of phases were done using Image pro Plus 3.0 program. The mechanical properties and Vickers hardness (HV10) measurements were also investigated. Findings: The TRIP-aided microstructure consisted of ferrite matrix, bainitic ferrite and metastable retained austenite can be obtained for the CMnAlSi steel through intercritical annealing at 900*C/60s and continuous cooling with the rate 20*C/s to the R.T. Isothermal holding at bainitic temperature range (600-400*C) during cooling is not necessary, because of the Al and Si additions to the steel. Practical implications: The CMn steel with addition of 1% Al and Si is well-suited for production of TRIP steel sheets in a large range of temperatures: 800-900*C. The advisable cooling rates are in the range from 10 to 40*C/s. Originality/value: In the TRIP steels the amount of residual austenite in structure at the R. T. strongly depends on the heat treatment parameters such as annealing temperature, cooling rates and amounts of added alloying elements. It is very important to determine the optimal annealing parameters for each TRIP steel grade to obtain the steel with the best mechanical properties and microstructure.

11

Modelling the mechanical properties of multiphase steels

Thomser C., Prahl U., Vegter H., Bleck W.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 1

42-46

EN

Modelling the mechanical properties of multiphase steels Corinna Thomser*, Ulrich Prahl*, Henk Vegter**, Wolfgang Bleck* *Institute of Ferrous Metallurgy, RWTH Aachen University, Germany **Corus RD&T, IJmuiden, Netherlands Due to economic, environmental and safety reasons the use of high strength steels for the automotive industry is increasing rapidly. For an optimal use of strength and formability of multiphase steels an accurate material model is required for forming simulations. At the moment the microstructure of multiphase steels, which is the most important factor influencing the strain hardening behaviour of multiphase steels, is not taken into account in FE simulations. In international projects like the ULSAB project, especially dual phase steels play an important role for the automotive industry. Their strain hardening behaviour is strongly influenced by the microstructure as is well known from several experimental investigations. Within this work an approach is presented which describes the microstructure evolution during intercritical annealing by thermodynamic calculations and predicts the strain hardening behaviour of dual phase steels by means of FE simulation of representative volume elements based on microstructural characterisations. After cold rolling, dual phase steels are intercritically annealed. The fractions and the carbon contents of austenite and ferrite depend on the annealing temperature and on the holding time. After a fast quenching, the austenite transforms to martensite, which yields a material of a soft ferrite matrix with strong martensite islands. For the determination of the phase fractions and the carbon partitioning between the two phases a DICTRA calculation was carried out, which considers thermodynamic and kinetic effects during intercritical annealing, thus taking into account that full equilibrium is not always reached. All other elements except of carbon are assumed to be uniformly distributed in both phases. The carbon content was used to calculate the strain hardening behaviour of ferrite and martensite based on dislocation theory models /1/-/2/ for different annealing temperatures. As well known from literature, the strain-hardening behaviour of martensite is mainly dependent on the carbon content, while for the prediction of the strain hardening behaviour of ferrite to the local chemical composition the grain size is needed additionally. A three-dimensional representative volume element is used to describe the interaction of ferrite and martensite in a dual phase steel during deformation in a FE simulation, done in Abaqus. The resulting strain hardening behaviour in simulation is in good agreement to the experimental determined strain hardening behaviour in tensile tests within the error range of the metallographical microstructural characterisation. Additionally to the strain hardening behaviour, the tensile strength and the uniform elongation can be determined in experiments and simulation by using the Considere criteria. References /1/ Rodriguez, R.; Gutierrez, I.: Proceeding of TMP ’04, B-Liege, 2004, p. 356-363 /2/ Rodriguez, R.; Gutierrez, I.: Materials Science Forum, Vols. 426-432, 2003, p. 4525-4530

PL

Z powodów ekonomicznych, środowiskowych oraz bezpieczeństwa gwałtownie wzrasta zapotrzebowanie na wytrzymałą stal dla przemysłu samochodowego. W celu otrzymania optymalnej kombinacji wytrzymałości i plastyczności dla wielofazowego, wymagany jest odpowiedni model materoiału, który następnie zostanie wykorzystany w symulacji. Obecnie mikrostruktura materiału wielofazowego nie jest brana pod uwagę, a w symulacjach procesów przeróbki plastycznej i elementów skończonych jest ona jednym z najważniejszych czynników wpływających na umocnienie materiału. Niniejsza praca przedstawia podejście opisujące rozwój mikrostruktury podczas etapu wyżarzania poprzez zastosowanie obliczeń modynamicznych oraz przewidujące efekt umacniania dwufazowej stali. Analizę prowadzono z zastosowaniem odpowiednich symulacji MES. Obliczone parametry wykorzystanezostaną w rzeczywistym procesie przeróbki.