تأثیر گرمایش بر تغییرات ساختاری لوله استیل

مقدمه

یکی از اهداف کلیدی صنعت استیل افزایش بازدهی همراه با صرفه‌جویی در هزینه‌های تولید و فرآوری مواد است. این امر می‌تواند با استفاده از فناوری نورد کنترل‌شده و خنک‌کاری کنترل‌شده از دمای پایان نورد، که منجر به تشکیل ریزساختار مناسب ماده و دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب می‌شود، محقق شود. دانش دیاگرام‌های تغییرات پیوسته خنک‌کاری (CCT) نقش مهمی در این فرآیند دارد. نوع و سرعت تحولات فازی به‌طور عمده توسط ترکیب شیمیایی استیل و نرخ خنک‌کاری تحت تأثیر قرار می‌گیرد. با این حال، ساختار اولیه که نتیجه فرآوری ترمومکانیکی قبلی است، نیز اهمیت زیادی دارد. هدف این کار بررسی تأثیر دمای آستنیتیزه کردن بر دیاگرام‌های DCCT لوله استیل کم‌آلیاژ با ترکیب 0.29% کربن – 1.2% منگنز – 0.27% سیلیسیوم – 0.78% کروم – 0.21% مولیبدن – 0.03% آلومینیوم – 0.0097% نیتروژن بود.

روش‌های تجربی

این کار بر اساس آزمایش‌های دیلاتومتری انجام شده با استفاده از سیستم اسکن نوری بدون تماس در شبیه‌ساز تغییر شکل گرم Gleeble 3800-GTC انجام شد. ماده اولیه از قطعات ضخیم دیوار سوراخ‌شده بریده شد. از آن‌ها، نمونه‌هایی با قطر 6 میلی‌متر و طول 86 میلی‌متر در راستای محور طولی بلانک‌های نورد شده و در عمقی مشابه زیر سطح تهیه شدند. ابتدا دماهای تبدیل فازی Ac1 = 747 درجه سانتی‌گراد و Ac3 = 824 درجه سانتی‌گراد از طریق تحلیل منحنی دیلاتومتری در حین گرمایش آهسته با نرخ 0.167 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه (یعنی 10 درجه سانتی‌گراد در دقیقه) تعیین شدند – به شکل 1 مراجعه کنید. بر اساس این یافته‌ها و با در نظر گرفتن شرایط خاص تولید با روش مانسمن در تولید لوله‌های بدون درز، دو دمای مختلف برای آستنیتیزه کردن برای رسم دیاگرام‌های DCCT انتخاب شدند: 860 درجه سانتی‌گراد و 1000 درجه سانتی‌گراد.

نمونه‌های جداگانه به صورت مقاومتی در ناحیه اندازه‌گیری با نرخ 10 درجه سانتی‌گراد در ثانیه تا دمای آستنیتیزه کردن انتخاب‌شده گرم شدند و پس از نگه‌داری به مدت 600 ثانیه، با نرخ کرنش 1 ثانیه بر ثانیه تا کرنش حقیقی 0.35 تحت فشار قرار گرفتند. بلافاصله پس از آن، خنک‌سازی با نرخ‌های ثابت مشخص شده (یعنی 0.1 تا 35 درجه سانتی‌گراد در ثانیه) تقریباً تا دمای اتاق انجام شد. منحنی‌های دیلاتومتری ثبت‌شده با استفاده از نرم‌افزار CCT و برنامه ریاضی Origin مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

مقایسه دیاگرام‌های DCCT

بنابراین، تأیید شد که دانه‌های آستنیتی درشت‌تر با کاهش سرعت تحولات فریتی و پرلیتی همراه است، چرا که این دانه‌ها یا ساختارهای حاصل از این تحولات با استفاده از مکانیزم نفوذ تشکیل می‌شوند. دلیل این امر کاهش تعداد مکان‌های هسته‌زایی مناسب است.

شکل 5 تأثیر نرخ خنک‌سازی بر سختی نمونه‌ها را در مورد دیاگرام‌های DCCT دمای پایین و دمای بالا نشان می‌دهد. سختی HV30 با افزایش نسبت فازهای محصول در کوئنچ (سرد شدن ناگهانی) به‌طور مداوم افزایش می‌یابد تا زمانی که ساختار به طور کامل از مارتنزیت تشکیل شود. تأثیر دمای آستنیتیزه کردن نسبتاً کم است؛ تفاوت‌های مربوط به سختی نتیجه ترکیب فازی کمی متفاوت و اندازه دانه است.

نتیجه‌گیری

دیاگرام‌های DCCT لوله استیل کم‌آلیاژ با منگنز، کروم و مولیبدن برای دماهای آستنیتیزه کردن/تغییر شکل کاملاً متفاوت (860 درجه سانتی‌گراد و 1000 درجه سانتی‌گراد) ترسیم و مقایسه شدند. حتی نرخ خنک‌سازی بسیار پایین 0.1 درجه سانتی‌گراد در ثانیه نتوانست از ظاهر شدن بینیت در ریزساختار جلوگیری کند. نرخ‌های بالاتر خنک‌سازی منجر به افزایش سهم مارتنزیت شد. در دیاگرام DCCT دمای بالا، بینیت نقش برجسته‌تری ایفا می‌کند و هر دو منحنی شروع فریت و شروع پرلیت به سمت نرخ‌های خنک‌سازی پایین‌تر جابجا می‌شوند. این امر با دانه‌های آستنیتی درشت‌تر پس از گرمایش به دمای 1000 درجه سانتی‌گراد، همراه با تغییر شکل در دمای بالا و سپس تبلور مجدد ایستا و یا حتی درشت شدن دانه‌ها، مرتبط است و تاثیر بسزایی بر قیمت لوله استیل دارد.