تا کنون مطالعات بسیاری بر روی این نوع فولادها انجام شده است و به نتایج قابل توجهی از خصوصیات این فولادها از جمله: بالا بودن نمای کارسختی، استحکام و چقرمگی بالا و قابلیت شکل پذیری مناسب می توان اشاره کرد.

فولادهای دوفازی اصولا فولادهای کم کربنی هستند که شامل مقدار قابل توجهی منگنز (1-2 درصد وزنی ) و تا 1.5 درصد سیلیسیوم و همچنین مقادیر کمی از عناصر میکروآلیاژی مثل وانادیوم،تیتانیوم ،مولیبدن و نیکل هستند.خواص و رفتار مکانیکی منحصربفرد فولادهای دوفازی را میتوان به ریزساختار آنها ارتباط داد.

عملیات حرارتی دوفازی:

فولاد دوفازی با گرم کردن یک فولاد کم کربن میکروآلیاژشده تا دمای ناحیه دوفازی (α+ɣ) بین دماهای A1 و A3 وسپس سرد کردن سریع آن برای تبدیل آستنیت به مارتنزیت ساخته می شود.به محض سرد کردن سریع ، اکثر آستنیت ها تبدیل به مارتنزیت می شوند، ولی اگر سرعت خنک کاری به اندازه کافی بالا نباشد،مقداری از آن تبدیل به فریت می شود.از این گذشته، بسته به میزان خنک کاری، مقداری از آستنیت میتواند تبدیل به بینیت شود.به محض سرد کردن سریع فولاد دوفازی، به دلیل انبساط حجمی مارتنزیت، تنش پسماند در فصل مشترک فریت-مارتنزیت بوجود می آید.این موضوع باعث افزایش تعداد نابجائیها در فریت می شود.مقادیر مختلف Vm را با حرارت دادن در دماهای مختلف ناحیه (α+ɣ) و سپس سرد کردن سریع می توان بدست آورد.همچنین مورفولوژی مارتنزیت به شدت به ساختار اولیه فولاد بستگی دارد.با عملیات سرد کردن سریع مرحله ای (نگهداری در منطقه آستنیت و خنک کردن تا منطقه دوفازی(α+ɣ) و سپس سرد کردن سریع) و یا سرد کردن میانی (گرم کردن تا منطقه آستنیت و سرد کردن سریع و سپس گرم کردن تا منطقه دوفازی(α+ɣ) و سپس سرد کردن سریع) نیز به ترتیب می توان به مارتنزیت با مورفولوژی های درشت هم محور یا ریز رشته ای دست یافت.از خصوصیات مهم فولادهای دوفازی این است که تنش تسلیم بیشتر تابع Vm بوده و کمتر به مقدار کربن فاز سخت بستگی دارد.در فولادهای دوفازی تسلیم پیوسته ، نمای کارسختی اولیه بالا و نسبت تنش تسلیم به استحکام کششی پایین   دیده میشود. با عملیات حرارتی در ناحیه دوفازی (α+ɣ) و سپس سرد کردن سریع آن ،به دلیل تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت و افزایش حجم فاز مارتنزیت،در فاز فریت نابجائیهای متحرک و تنش پسماند بوجود آمده و همین مساله باعث تغییر شکل مومسان پیوسته و تنش تسلیم پایین این نوع فولادها می باشد.این موضوع در فولادهای کم کربن معمول نیست.بسیاری از محققان شکست فولادهای دوفازی را شکست نرم ذکر کرده اند. مشاهدات بسیاری از محققان حاکی از جوانه زنی ترک از فاز مارتنزیت و فصل مشترک فازهای فریت و مارتنزیت است.

فولادهای دوفازی ، دارای ترکیبی مطلوب از استحکام و انعطافپذیری بوده و دلیل این امر ، حضور ذرات سخت مارتنزیت در فاز انعطافپذیر فریتی است.افزایش استحکام عمدتا با کسر حجمی فاز سخت مارتنزیت، نوعا از 5 تا 30 درصد، کنترل می شود.

از نظر تئوری و همچنین به صورت عملی، نشان داده شده است که ریز شدن دانه ها در فولاد دوفازی باعث بهتر شدن نرخ کارسختی و در نتیجه بهبود ازدیاد طول کل می شود.بنابراین، ترکیب بهینه ای از استحکام و شکل پذیری با توزیع یکنواخت جزایر مارتنزیت در زمینه فریتی ریزدانه، قابل حصول است.

استحکام نهایی بالاتری در مواد درشت دانه بدون نیوبیوم میکروآلیاژی وجود دارد.در نتیجه مواد میکروآلیاژی شده با نیوبیوم می توانند به استحکام بالایی حتی با مقدار مارتنزیت کمتر برسند که این خود مزیتی در دستیابی به نسبت تسلیم پایین و ازدیاد طول نسبی بالاست.

جزایر فاز آستنیت تشکیل شده در ریز ساختار فولاد دارای اندازه دانه و میزان کربن متفاوتی هستند.این امر موجب می شود که در حین کشش، ابتدا جزایر آستنیتی که کم کربن تر بوده و یا اندازه دانه ی بزرگتری دارند در کرنش های پایین تر به دلیل پایداری مکانیکی کم تر ، به مارتنزیت تبدیل شوند (دمای آغاز تغییر حالت ، برای دانه های آستنیت کم کربن تر بالاتر بوده و تنش کمتری برای تامین نیروی محرکه لازم برای تبدیل به مارتنزیت نیاز دارند، افزون بر این جزایر کوچک تر آستنیت از پایداری نسبی بالاتری برخوردار هستند). باقی مانده جزایر آستنیت در مراحل بعدی تغییر شکل کششی به تدریج تغییر حالت داده و به فاز مارتنزیت تبدیل می شوند. بنابراین، تبدیل آستنیت به مارتنزیت در فولاد مورد آزمایش با تغییر شکل به صورت تدریجی صورت گرفته است.

تنش سیلان در فولاد دوفازی ( نسبت به فولادهای فریتی-پرلیتی) به دلیل وجود فاز سخت و مستجکم مارتنزیت در زمینه نرم فریت، افزایش می یابد. افزون بر این ، به دلیل وجود ناسازگاری مومسان بین فازهای مارتنزیت و فریت حین تغییر شکل، فاز  فریت زمینه به میزانی بیش از آنچه در فولادهای فریتی-پرلیتی اتفاق می افتد، کار سخت می شود.این دو عامل دلیل عمده افزایش تنش سیلان کلی فولاد دوفازی و در نتیجه ، افزایش استحکام کششی آن نسبت به فولادهای فریتی-پرلیتی مشابه می باشد.

در عملیات شکل دهی بسته به روش شکل دهی، مقدار واقعی استحکام تسلیم در قطعه نهایی یه صورت موضعی بر حسب دمای واقعی تغییر می کند و مقاومت به ضربه قطعه را تحت تاثیر قرار می دهد.

مشخصه های فولادهای دوفازی:

برخی از مشخصات این فولادها که آنها را در کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار داده است به شرح ذیل هستند:

1)      استحکام بالای این فولادها از طریق یک انتقال فازی از فاز آستنیت به فاز مارتنزیت نشات می گیرد.

2)      بسته به سطح استحکام این فولادها به میزان 10 تا 40 درصد ساختار مارتنزیت در دیاگرام آهن-فولاد خود دارا هستند.

3)      برای دستیابی به استحکام بالاتر ، ساختار مارتنزیتی بیشتری در فولاد نیاز است.بنابراین هر چه استحکام فولاد بالا رود مقدار ساختار مارتنزیتی در این فولادها افزایش می یابد.

4)      در مقایسه با فولادهای متعارف ، فولادهای دوفازی دارای استحکام و کشش بالاتری هستند.

5)      فولادهای دوفازی دارای سختی بالایی هستند که نشانگر فرم پذیری مناسب آنها است.

6)      فولادهای دوفازی دارای نسبت کشش پلاستیگی پایینی هستند(Rm)، این نسبت عبارت است از کشش عرضی ورق به کشش ضخامتی آن.Rm  پایین بیانگر خاصیت ضعیف کشش پذیری عمیق است و این به آن معنی است مه این فولادها انتخاب مناسبی برای مواردی که نیاز به کشش پذیری عمیق هستند،نمی باشند.

7)      این فولادها از طریق فرآیند آنیلینگ (brake harden able) سخت می شوند ( در درجه حرارت های مختلف استحکام آنها افزایش پیدا میکند).این عمل سبب افزایش استحکام فولاد پس از اتمام فرآیند اعمالی بعدی می شود.


8 مسئولین کارگروه متالورژی کانون دانش پژوهان طلیعه خوزستان:امین و امیر وزیریان

کپی برداری فقط با ذکر منبع مجاز است