مطالعه‌ای بر تأثیر عناصر آلیاژی روی خواص مکانیکی و ریزساختاری فولادهای پیشرفته استحکام بالا

مطالعه‌ای بر تأثیر عناصر آلیاژی روی خواص مکانیکی و ریزساختاری  فولادهای پیشرفته استحکام بالا

حامد نامدار اصل*_محمد امامی[1]**

*کارشناس ارشد مهندسی مواد و متالورژی، معاونت بهره برداری و تولید، غلتک سازان امید ایرانیان، تبریز

**دانشگاه بناب-دانشکده فنی مهندسی-استادیار گروه مهندسی مواد و متالورژی

چکیده

تحقیق حاضر، مروری بر مطالعات پیشین انجام‌شده بر تأثیر عناصر آلیاژی مختلف نظیر کربن، آلومینیم، سیلیسیم، منگنز، بور، مس،کروم، مولیبدن، هیدروژن، نیتروژن، تیتانیم، نیوبیوم، وانادیوم و نیکل روی خواص فولادهای پیشرفته استحکام بالا دارد. فولادهای پیشرفته استحکام بالا جزو جدیدترین نسل فولادها هستند که در سال­های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده­اند. این فولادها به‌واسطه داشتن ریزساختارهای پیچیده متشکل از فریت، مارتنزیت، بینیت و آستنیت باقیمانده دارای ترکیبی از استحکام بسیار بالا و ازدیاد طول نسبی زیاد هستند که این مهم با کنترل ریزساختار از طریق کنترل دقیق میزان و نوع عناصر آلیاژی و انجام عملیات حرارتی نظیر آنیل بین بحرانی و عملیات ترمومکانیکی مانند نورد گرم و نورد داغ قابل حصول است. تحقیقات گسترده­ای بر توسعه این آلیاژها و بررسی مکانیزم­های استحکام­دهی و کرنش­سختی این آلیاژها انجام شده است که درنهایت منجر به معرفی دو نوع از مهم‌ترین این فولادها با عناوین TRIP و TWIP گشته است که در آن‌ها عناصر آلیاژی نقشی تعیین‌کننده در ایجاد ریزساختار آستنیتی، تغییر انرژی نقص در چیدمان، تغییر چگالی نابجایی‌ها و نرخ کرنش­سختی دارند. خلاصه‌ای از مطالعات پیشین به تفکیک عناصر آلیاژی و چگونگی تأثیر آن‌ها بر خواص مختلف این فولادها در مقاله حاضر ارائه می‌گردد.

واژگان کلیدی: عناصر آلیاژی، فولادهای پیشرفته استحکام بالا، خواص مکانیکی، TWIP، TRIP

1-  مقدمه

فولادها بیشترین کاربرد را در تولید خودروهای امروزی دارد. در سال‌های اخیر الزامات زیست‌محیطی برای کاستن از انتشار گازهای گلخانه‌ای بسیاری از شرکت‌های خودروسازی دنیا را واداشته است که موادی جایگزین بیابند تا وزن کلی خودرو کاهش پیدا کند [1]. علی‌رغم تلاش‌های انجام‌شده، محدودیت‌هایی مانند هزینه‌های تولید، جوش‌پذیری، شکل‌پذیری، و در برخی موارد محافظت در برابر خوردگی و تمام‌کاری سطحی مانع از رشد و توسعه سریع آلیاژهای غیر آهنی در ساخت خودرو گردید. فولادهای پیشرفته استحکام بالا[2] به دلیل داشتن ترکیبی از استحکام بسیار بالا و نرمی بالا می‌توانند جایگزین فولادهای ساده کربنی کم­استحکام در بدنه خودرو شوند و بدین ترتیب ایمنی سرنشینان را در تصادفات بالا ببرند. استحکام بالای این فولادها این امکان استفاده از مقاطع نازک‌تر و درنتیجه کاهش وزن محصول را نیز می‌دهد. بنابراین این دسته از فولادها به‌عنوان رقیبی برای آلیاژهای غیر آهنی نظیر آلومینیم و منیزیم در صنعت خودرو مطرح گشته‌اند [2]. معمولاً این آلیاژها خواص مکانیکی خود را از ساختارهای پیچیده حاوی فریت، مارتنزیت و آستنیت وام می‌گیرند. دستیابی به این ساختارها با کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی حاصل می‌شود. موارد مذکور تأثیر چشم‌گیری بر مقدار، پایداری و انرژی نقش در چیدمان[3] آستنیت دارند، که این عوامل به‌نوبه خود فرآیندهای تغییر شکل از جمله لغزش نابجایی‌ها، مومسانی القاء شده با استحاله[4] (TRIP) و مومسانی القاء شده با دوقلویی[5] (TWIP) را کنترل می‌کنند [3]. در تحقیقات جدیدی که روی توسعه فولادهای پیشرفته استحکام بالا انجام می‌شود سعی می‌شود با استفاده از عناصر آلیاژی مناسب ترکیبی از خواص استحکامی بالا، نرمی بالا و چگالی پایین‌تر نسبت به فولادهای کربنی و همچنین الزامات صنایع خودروسازی مانند رنگ‌پذیری، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری حاصل شود. با توجه به این موضوع، تحقیق حاضر مروری خواهد داشت بر تحقیقات انجام‌شده بر مهم‌ترین عناصر آلیاژی مورداستفاده در فولادهای پیشرفته استحکام بالا و نقشی که این عناصر در خواص مکانیکی و فیزیکی و کنترل ریزساختار این فولادها ایفا می‌کنند.

2- تأثیر عناصر آلیاژی بر خواص فولادها پیشرفته استحکام بالا

2-1 کربن

کربن نقشی اساسی در خواص فولادهای پیشرفته با استحکام بالا بازی می‌کند. کربن پارامتر شبکه آهن را افزایش می‌دهد. کربن باعث افزایش انرژی آزاد تبدیل آستنیت به مارتنزیت اپسیلن می‌شود؛ بدین معنی که افزایش کربن فولاد، آستنیت را نسبت به مارتنزیت اپسیلن پایدارتر می‌کند. کربن از طریق کاهش دمای نیل باعث بهبود خاصیت پارامغناطیسی فولادهای مذکور می‌گردد [4-8]. در مورد تأثیر کربن روی SFE نظرات متفاوتی وجود دارد، طبق مطالعات لی و همکاران [9]، مقدار کربن تأثیر چندانی روی SFE ندارد، اما در پژوهش‌های دیگر افزایش شدید SFE در اثر بالا بردن مقدار کربن گزارش شده است [10 و 11]. مطالعات پیشین روی تأثیرات کربن بر خواص مکانیکی فولادهای منگنز متوسط نورد داغ شده نشان داد که با افزودن کربن، سختی و درصد ازدیاد طول هم‌زمان افزایش می‌یابد [12 و 13]. در فولادهای منگنز متوسط با مقدار کربن wt.% 2/6 -1/0استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و درصد ازدیاد طول به ترتیب MPa 300-450، MPa 1200-1800 و 50-40% گزارش شده است [14]. کربن موجب کاهش چگالی فولاد می‌شود [15] و در ضمن نیرومحرکه شیمیایی برای ایجاد رسوبات کاربیدی M₃C، M₂₃C₆ و M₇C₃  را فراهم می‌کند [2 و 15]. در فولادهای میکروآلیاژی، کربن با ایجاد فازهای سخت کاربیدی موجب بهبود خواص مکانیکی از قبیل استحکام کششی و مقاومت سایشی می‌گردد [12]. طی تحقیقات ری و همکاران [16] بر فولادهای Fe-Mn-C با مقادیر کربن at.% 3-5/1 و منگنز at.% 38- 5/28 مشخص گردید که مقدار کربن تأثیر چندانی روی مدول یانگ ندارد [17]. افزایش کربن اثر منفی روی جوش‌پذیری این فولادها دارد [14 و 18]، بنابراین مقدار معمول کربن در فولادهای منگنز متوسط بین wt.% 6/1-0/0 پیشنهاد شده است [14]. افزایش مقدار کربن موجب بهبود پایداری آستنیت شده [19] و باعث کاهش دمای شروع استحاله مارتنزیت Ms )[6]) و اندازه دانه­های آستنیت می‌شود. هم‌چنین زیاد بودن مقدار کربن، موجب جدایش شدید آن از مذاب حین ریخته‌گری می‌شود [14].

2-2 منگنز

منگنز به‌عنوان یکی از عناصر آلیاژی اصلی در فولادهای پیشرفته استحکام بالا به‌منظور پایدارسازی فاز آستنیت [19 و 20] و کنترل SFE به‌عنوان جایگزینی برای عنصر گران‌قیمت و استراتژیک نیکل مورد استفاده قرار می‌گیرد [20]. منگنز می‌تواند چگالی فولاد را به میزان جزئی کاهش دهد [15 و 18]. افزودن منگنز باعث ناپایداری اکسیدها شده و آن‌ها را داخل الکترولیت حل می‌نماید، مقاومت به خوردگی این نوع فولادها با افزایش مقدار منگنز کاهش می‌یابد[21]. علاوه بر این افزایش منگنز ایجاد ترکیبات بین فلزی را سبب می‌شود [22]. در تحقیقات فاجاردو و همکاران [18] روی سیستم آلیاژی Fe-Mn-3Al-3Si ایجاد کاربیدهای Mn₃C و Fe₃C مشاهده  شد. همچنین با افزودن wt.% 21-28 منگنز به سیستم آلیاژی فوق کاهش مقاومت به خوردگی در اثر ناپایدار شدن اکسیدهای منگنز گزارش گردید. درصورتی‌که مقدار منگنز بیش از wt.% 25 باشد از استحاله مارتنزیتی جلوگیری می‌شود [18]. هم چنین گزارش شده است که منگنز دمای تبدیل ساختار  fcc به hcp را کاهش می‌دهد [23].

تفاوت منگنز با سایر فلزات انتقالی این است که برخلاف آن‌ها منگنز موجب کاهش SFE می‌شود، اما رابطه SFE با مقدار منگنز به‌صورت غیرخطی است به‌طوری‌که در آلیاژهای دوتایی Fe-Mn  منگنز در ابتدا  SFEرا کم می‌کند که کمینه آن در at.% 10-16 منگنز اتفاق می‌افتد و بین at.% 16-33 به ازای هر at.% 1 افزودن منگنز SFE  mj/m² 18 افزایش می‌یابد [7]. پیرس و همکاران [24] با بررسی آلیاژ Fe-Mn-3Al-3Si در شرایط نورد داغ و با مقادیر  22، 25 و 28 درصد وزنی مشاهده کردند که با افزایش مقدار منگنز و درنتیجه افزایش SFE مکانیزم تغییر شکل از لغزش نابجایی‌ها و تبدیل مارتنزیت اپسیلن به مارتنزیت آلفا، به دوقلویی‌های مکانیکی و تشکیل مارتنزیت اپسیلن و درنهایت لغزش متقاطع نابجایی‌ها تغییر یافت. گزارش شده است که با افزایش مقدار منگنز بهترین ترکیب استحکام کششی نهایی و درصد ازدیاد طول حاصل می‌شود [14]. در فولادهای منگنز متوسط (wt% 7-12) استحکام تسلیم MPa  915، استحکام کششی نهایی MPa 1800 و درصد ازدیاد طول 10% بعد از تغییر شکل داغ در دمای °C 850  گزارش شده است. هم‌چنین در پژوهش دیگر در فولادی حاوی wt.% 4-7 منگنز استحکام تسلیم، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول به ترتیب MPa 1200، MPa 1400 و %6 بعد از تغییر شکل داغ گزارش شده است. مقادیر استحکام تسلیم، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول حاصل از افزودن wt.% 5 منگنز بعد از تغییر شکل داغ در فولادی دیگر نیز به ترتیب MPa 1060، MPa 1500 و %1/11 گزارش شده است. افزودن  5-12  wt.% منگنز از تشکیل فاز سمانتیت در فولادهای منگنز متوسط جلوگیری می‌کند و موجب پایداری فاز آستنیت می‌شود [14 و 19 و 20 و24 و 25].

2-3 آلومینیم

علت اصلی افزودن آلومینیم به فولادهای پیشرفته استحکام بالا کاهش چگالی فولاد و درنتیجه کاهش وزن نهایی بدنه خودرو است [15]. شکل 1 تأثیر افزودن برخی عناصر آلیاژی روی چگالی فولاد نمایش می‌دهد. افزودن آلومینیم باعث افزایش SFE می‌شود [26 و 27]. در تحقیقات جونگ و همکاران [28] مشاهده شد که با افزایش آلومینیم تا wt.% 3 SFE پیوسته افزایش می‌یابد. آلومینیم روی ریزساختار و خواص تغییر شکلی و مکانیکی اثر می‌گذارد [29-31]. مجیدی و همکاران [32] گزارش کرده‌اند که با افزودن wt.%  3/2 آلومینیم  به آلیاژ Fe-18Mn-0.6C تنش تسلیم از MPa  366 به MPa 405 ، میزان افزایش طول نسبی از 52/0 به 54/0 افزایش یافت و استحکام کششی به میزان جزئی کاهش پیدا کرد. کاهش استحکام کششی با افزودن آلومینیم به کاهش دوقلویی‌هایی مکانیکی در اثر افزایش SFE [29 و 33] و افزایش استحکام تسلیم به استحکام‌بخشی با مکانیزم محلول جامد نسبت داده شده است [2 و 34]. درعین‌حال، افزودن این عنصر باعث بزرگ شدن اندازه دانه از μm 97 به μm 148 گردید. کاهش چگالی دوقلویی‌های مکانیکی در اثر افزایش SFE [35] که به‌نوبه خود به افزایش محل‌های جوانه‌زنی دانه‌های تبلور مجدد یافته در حین نورد داغ کمک می‌کنند [36] عامل درشت‌دانه شدن گزارش شده است [32]. افزودن هر  wt.% 1 آلومینیم باعث کاهش مدول یانگ به میزان % 5/2-2 می‌شود [15]، این امر به کاهش انرژی شبکه محلول جامد Fe-Al و افزایش فاصله اتم‌های آهن و آلومینیم در شبکه نسبت داده شده است [37]. یانگ و همکاران [38] طی تحقیقاتی به این نتیجه رسیدند که با افزایش مقدار آلومینیم، تنش سیلان و درصد ازدیاد طول افزایش می‌یابد. آلومینیم باعث افزایش دمای تبلور مجدد در فاز فریت می‌شود، برای ایجاد کاربیدها در این نوع فولادها مقدار آلومینیم باید بالای wt.% 5 باشد، افزایش بیشتر کربن و آلومینیم نیرومحرکه شیمیایی برای ایجاد رسوبات را مهیا می‌کند و هم‌زمان پارامتر شبکه را افزایش می‌دهد[15]. در پاره‌ای از مطالعات، افزودن آلومينيم باعث حذف منحني دندانه‌ای ناشی از پیرکرنشی دینامیک[7] در حين آزمون كشش  گشته است. علت این امر به کاهش فعالیت و نفوذ اتم‌های کربن در هسته نابجایی و درنتیجه ممانعت کمتر آن‌ها از حرکت نابجایی‌ها نسبت داده شده است [32]. افزودن آلومینیم از طریق ایجاد لایه سطحی محافظ آلومینا (Al₂O₃) نفوذ هیدروژن  به فولاد را کاهش می‌دهد و از سوی دیگر با افزایش SFE، منجر به تضعیف تشکیل عوامل تشدیدکننده تردی هیدروژنی مانند مارتنزیت اپسیلن و دوقلویی می‌شود که درنتیجه آن‌ها حساسیت به ترک هیدروژنی فولاد کاهش می‌یابد [30 و 39]. فاجاردو و همکاران [18] بهبود مقاومت به خوردگی حفره‌ای را در صورت بیشتر بودن مقدار آلومینیم از سیلیسیم در سیستم آلیاژی Fe-Mn-3Al-3Si گزارش کرده‌اند. آلومینیم از طریق ایجاد لایه محافظ  Al₂O₃ پایدار موجب بهبود مقاومت به خوردگی می‌شود [14].آلومینیم از تشکیل رسوبات سمانتیت به‌وسیله افزایش دمای جوانه‌زنی کاربیدها جلوگیری می‌کند. در مورد تأثیر آلومینیم روی پایداری فازها طبق گزارش‌های انجام‌شده این‌گونه مطرح است که افزودن آلومینیم موجب پایداری فاز آستنیت [29 و 30] و هم‌چنین موجب پایداری فاز فریت دلتا می‌گردد؛ هم چنین مقدار بالای آلومینیم مشکلات زیادی را در ذوب و ریخته‌گری ایجاد می‌کند بنابراین مقدار آن در کنار سیلیسیم نباید بیش از wt.% 3 باشد [14].

شکل 1 تأثیر عناصر آلیاژی روی چگالی فولاد[15]

2-4  سیلیسیم

سیلیسیم پایدارکننده فریت است و به علت تأثیر بر افزایش دمای جوانه‌زنی کاربیدها برای جلوگیری از ایجاد کاربیدها و رسوب سمانتیت به این فولادها اضافه می‌شود [14]. افزودن سیلیسیم باعث ریزدانگی [30] و افزایش سختی و استحکام این نوع از فولادها در حین پیرسازی می‌شود. سیلیسیم همانند آلومینیم باعث کاهش چگالی می‌شود [8 و 15]. سیلیسیم به خاطر افزایش چگالی دوقلویی‌های مکانیکی، استحکام تسلیم و استحکام کششی را بیشتر از آلومینیم افزایش می‌دهد [30]، همدا و همکاران [40] با مطالعه روی آلیاژ Fe-25Mn-3Si-3Al گزارش کرده‌اند که دوقلویی‌های مکانیکی زمانی رخ می‌دهند که تغییر طول نسبی ناهمگن کاهش یابد و نرخ کرنش تا S^-1 10³×5/1 افزایش یابد. در ضمن سیلیسیم در مورد رفتار کرنش­سختی دینامیکی این فولادها، رفتاری شبیه آلومینیم دارد [30]. افزودن سیلیسیم موجب افزایش هم‌زمان استحکام تسلیم با مکانیزم محلول جامد و استحکام کششی از طریق نرخ کرنش­سختی بالا و درنتیجه درصد ازدیاد طول بالا در آلیاژهای آستنیتی منگنزدار گشته است [30 و 33]. اما درعین‌حال گزارش شده است که مدول برشی با افزودن سیلیسیم کاهش می‌یابد [41].  گزارش شده است که با افزودن wt.% 1 سیلیسیم به سیستم آلیاژی Fe-17Cr-12Ni استحکام تسلیم از MPa161 به  MPa213 افزایش یافت. افزودن این مقدار سیلیسیم به آلیاژ Fe-18Mn-0.6C سبب کاهش SFE به میزان mJ/m² 4 گردید.  کاهش SFE  منجر به تسهیل لغزش صفحه‌ای و محدود شدن  لغزش متقاطع نابجایی‌ها می‌شود [30]. بااین‌وجود در برخی از پژوهش‌ها گزارش شده است که افزودن سیلیسیم تا 4 درصد وزنی باعث افزایش SFE و بیشتر از این مقدار موجب کاهش SFE می‌شود [17]. شکل 2 تأثیر برخی از عناصر آلیاژی را روی SFE آستنیت نشان می‌دهد. هم‌چنین سیلیسیم باعث کاهش دمای نیل (کوری) شده و از این طریق بر خواص آهنربایی تأثیر می‌گذارد [4 و 5]. سیلیسیم مقاومت به خوردگی را نیز بهبود می‌بخشد [18]. اما بااین‌حال روی کیفیت سطحی تأثیر گذاشته و مشکلاتی را در ریخته‌گری پیوسته، جوش‌پذیری، پوشش دهی سطحی و گالوانیزه کردن فولاد ایجاد می‌کند [14]. بدین ترتیب علیرغم تأثیرات مثبت سیلیسیم  روی خواص فولادهای منگنزدار، استفاده از آن با محدودیت روبرو است.

شکل 2 تأثیر عناصر روی انرژی نقص در چیدمان آستنیت [17].

2-5 مس و نیکل

مس از جمله عناصری است که اخیراً مورد توجه محققان قرار گرفته است. در فولادهای پیشرفته حاوی مس، مس موجب تشکیل رسوبات یا خوشه‌های غنی از مس نانومتری در درون دانه‌ها و درنتیجه افزایش قابل­توجه خواص مکانیکی فولاد می‌شود [13 و 42]. مشاهده شده است که افزودن مس باعث افزایش SFE می‌شود [17و 33 و 43].  بر اساس تحقیقات جین و همکاران [43] روی آلیاژFe-17Mn-0.8C  افزودن مس تا مقدار wt.% 2 موجب افزایش SFE گشته و علاوه بر آن کاهش نرخ کرنش­سختی را نیز سبب شد. در این آلیاژ با افزایش مقدار مس میزان پیرکرنشی دینامیکی مطابق شکل 3 کاهش یافت. مس مقاومت به خوردگی را نیز بهبود می‌بخشد [21]. افزودن مس موجب افزایش مقاومت تردی ناشی از هیدروژن می‌شود [44]، اتم‌های هیدروژن در مرز دانه‌ها گیر می‌افتند و باعث شکست بین‌دانه‌ای در اثر محدودیت نفوذ هیدروژن می‌شود. افزودن مس موجب افزایش SFE و درنتیجه تسهیل لغزش متقاطع نابجایی‌ها و تغییر شکل پیوسته فولاد می‌شود، افزودن مس هم‌چنین تغییر شکل موضعی در مرز دانه‌ها را تضعیف می‌کند و شروع ترک که منجر به شکست فولاد می‌شود را به مشکل مواجه می‌کند [43]. افزودن مس نمی‌تواند مقدار هیدروژن حبس شده را کاهش دهد اما در افزایش درصد ازدیاد طول از طریق کاهش غلظت موضعی هیدروژن مؤثر است بدون اینکه بر استحکام اثر منفی بگذارد. مس همچنین باعث پایداری ساختار fcc و فاز آستنیت می‌گردد[4 و 5 و 43 و 45].

افزودن عنصر نیکل موجب پایداری ساختار fcc  و فاز آستنیت می‌شود [8]. هم‌چنین این عنصر SFE آستنیت را افزایش می‌دهد[8 و 27]. طبق تحقیقات کالسار و همکاران [27] روی سیستم آلیاژی Fe-12Mn-0.5C-nX(X=Ni,Al) ، با افزودن نیکل کسر بالایی از تغییر شکل دوقلویی مشاهده گشت. هم‌چنین طی همین تحقیقات بر روی آلیاژهای Fe-12.5Mn-0.53C و Fe-12.3Mn-(0.53-4.8)Ni  در آلیاژ فاقد نیکل استحکام تسلیم در حدود MPa 160 بالاتر از آلیاژ حاوی نیکل  به دست آمد، اما درصد ازدیاد طول آلیاژ حاوی نیکل در حدود %30 بیشتر از آلیاژ فاقد نیکل به دست آمد که احتمالاً می‌تواند به درصد بالاتر فاز نرم آستنیت نسبت داده شود.

شکل 3 تأثیر مس روی منحنی تنش- کرنش آلیاژFe-17Mn-0.8C  [43].

2-6 کروم و مولیبدن

برخلاف اکثر عناصر افزودن کروم SFE را کاهش می‌دهد [17و 23 و 33 و 46].  وانگ و همکاران [47] انرژی نقص در چیدمان  آلیاژ های Fe-24Mn، Fe-24Mn-3.3Cr و Fe-24Mn-6.3Cr-0.2N را به ترتیب mJ/m² 25، mJ/m² 24 و mJ/m² 22 گزارش نمودند [47]. هم‌چنین کروم به میزان جزئی موجب کاهش چگالی فولاد می‌شود [15]. کروم موجب افزایش قابل‌توجه استحکام تسلیم می‌شود، به‌طوری‌که در تحقیقات وانگ و همکاران [47] با افزایش مقدار کروم از wt.% 3/3 به wt.% 3/6 ، استحکام تسلیم تقریبا MPa 33 افزایش یافت. گزارش شده است که در صورت انتخاب عملیات حرارتی مناسب و انحلال کاربونیتریدها و کاربیدهایی نظیر  M₂₃C₆ و M₇C₃   افزودن کروم می‌تواند باعث افزایش قابل‌توجه چقرمگی دماپایین فولاد گردد [33 و 47]. شوای و همکاران [33] گزارش کرده‌اند افزودن مقدار معین کروم و مولیبدن به فولادهایTWIP موجب افزایش سختی و مقاومت به سایش از طریق مکانیزم محلول جامد و ایجاد کاربیدهای کروم و کاربیدهای مولیبدن گردیده و نیز موجب بهبود  خواص خوردگی و مقاومت به اکسیداسیون می‌گردد. افزودن این عنصر از طریق ایجاد اکسید کروم مقاومت به خوردگی را بهبود می‌بخشد [21و 33و 47].  مقایسه  آلیاژ های18Mn-1.0C-2Cr-1.0Mo  و Fe-18Mn-1.0C نشان داد که در آلیاژ حاوی کروم و مولیبدن استحکام تسلیم ( MPa444) حدود 30% بیشتر از آلیاژ فاقد این عناصر
( MPa340) بود، هم‌چنین افزایش درصد ازدیاد طول با اضافه شدن این عناصر نیز گزارش شده است [33].

مولیبدن به جهت خاصیت جذب عناصر محلول، با به تأخیر انداختن رسوب‌گذاری  Nb(C, N) تأثیرگذاری نیوبیم و کربن را بر پایدارسازی آستنیت افزایش می‌دهد. همچنین این عنصر سختی‌پذیری آستنیت را بهبود می‌بخشد، موجب اصلاح اندازه دانه و افزایش سختی از طریق ایجاد رسوبات نانومتری می‌شود [20]. علاوه بر افزایش سختی، مولیبدن موجب بهبود خواص رسوب­سختی می‌شود [48]. در فولاد Fe-0.17C-6.5Mn-1.1Al-0.22Mo-0.05Nb گزارش شده است که عناصر میکروآلیاژی مولیبدن و نیوبیم به پایداری حرارتی آستنیت باقیمانده در دمای بالا کمک کرده و باعث پایداری مکانیکی آستنیت در حین کشش و افزایش استحکام تسلیم فولاد گشته‌اند [20].

2-7  وانادیوم، نیوبیوم و تیتانیم

افزودن وانادیوم، نیوبیوم و تیتانیم موجب کنترل اندازه دانه و ریزدانگی شده و درنتیجه افزایش استحکام تسلیم را سبب می‌شوند. گزارش شده است که تأثیر وانادیم در افزایش استحکام بیشتر از نیوبیوم و تیتانیم است. این عناصر انرژی فعال‌سازی تغییر شکل داغ را به‌طور محسوسی افزایش می‌دهند [21 و 51-49]. وانادیوم نرخ کرنش­سختی و چگالی نابجایی‌ها را افزایش می‌دهد. این عنصر از طریق ایجاد محلول جامد و رسوب­سختی موجب افزایش استحکام تسلیم و استحکام کششی [52] و نیز به‌واسطه تغییر شکل دوقلویی باعث افزایش نرخ کرنش­سختی و افزایش درصد ازدیاد طول می‌گردد [33]. رسوبات ناشی از افزودن وانادیوم تبلور مجدد را به تأخیر می‌اندازند [48]. در حالت کلی فولادهای TRIP به خاطر داشتن زمینه فریتی نرم، استحکام تسلیم پایینی دارند [49]. هی و همکاران [49] با استفاده از مکانیزم­های چندگانه شامل رسوبات وانادیوم، جنگل نابجایی‌ها، نانو دوقلویی‌ها و فریت بین‌دانه‌ای موفق به افزایش استحکام فولاد  Fe-10Mn-0.47C-2Al-0.7V  به میزان MPa1350 شدند. گزارش شده است که وانادیوم از طریق رسوب­سختی و ایجاد کاربیدهای وانادیوم (V₄C₃) موجب افزایش استحکام تسلیم می‌شود [52]. به‌طوری‌که در سیستم آلیاژی با wt.% 10  منگنز و wt.% 7/0 وانادیوم، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و درصد ازدیاد طول به ترتیب MPa 1150-1200 ،MPa  1500-1800  و %15 گزارش شده است [14].

نیوبیوم استحکام تسلیم را بدون کاهش درصد ازدیاد طول ناهمگن افزایش می‌دهد [20 و 21]. این عنصر موجب افزایش استحکام تسلیم و استحکام کششی از طریق ایجاد محلول جامد و رسوب­سختی و نیز افزایش نرخ کرنش­سختی و افزایش درصد ازدیاد طول با مکانیزم  تغییر شکل دوقلویی می‌گردد [33]. رسوبات ناشی از افزودن نیوبیوم تبلور مجدد را به تعویق می‌اندازند [48].

تیتانیم از طریق ایجاد رسوبات­ریزسختی را افزایش می‌دهد [21 و 50 و51]. هم‌چنین از طریق ایجاد محلول جامد و رسوب­سختی، موجب افزایش استحکام تسلیم، استحکام کششی، افزایش نرخ کرنش­سختی و افزایش درصد ازدیاد طول ناشی از تغیر شکل دوقلویی می‌گردد [33]. افزودن این عنصر موجب ایجاد رسوبات TiC، TiN و Ti₄C₂S₂ شده و رشد دانه را به تأخیر می‌اندازد [50]. هان و همکاران [50] گزارش کرده‌اند رسوبات TiC  موجود در مرز دانه از رسوبات TiC موجود در داخل دانه برای جلوگیری از رشد دانه مؤثرترند. رسوبات ایجادشده، از تبلور مجدد در نورد داغ تا دمای °C 1100 جلوگیری می‌کنند [32]. در یک آلیاژ منگنز متوسط و کم‌کربن، مقدار بهینه تیتانیم برای بهبود خواص مکانیکی به‌ویژه مدول یانگ و اصلاح اندازه دانه wt.% 15/0 گزارش شده است [50].

2-8  نیتروژن

نیتروژن پایدارکننده آستنیت است [47]. نیتروژن همانند برخی عناصر SFE را افزایش می‌دهد[8 و 10 و 26 و 46 و 53]. افزودن این عنصر با کاهش مقدار منگنز، مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهد [21]. افزودن نیتروژن استحکام را بدون کاهش چقرمگی افزایش می‌دهد [47] و نیز موجب می‌شود استحکام بدون کاهش درصد ازدیاد طول نسبی در فولادهای TWIP افزایش یابد [49] و تأثیر آن روی بهبود استحکام تسلیم بیش از کربن گزارش شده است [47]. افزودن کروم و نیتروژن دمای M_s را کاهش می‌دهد [54]. طبق مطالعات پیشین بر روی آلیاژ Fe-24Mn-6.3Cr-0.2N  حاوی مقادیر جزئی آلومینیم، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو رسوبات AlN مشاهده شد، این نانو رسوبات تأثیر زیادی روی استحکام مرزدانه‌ای دارند [47]. لی و همکاران [49] با مطالعه بر روی آلیاژ  Fe–15Mn–2Cr–0.6C–xN گزارش کرده‌اند که نیتروژن استحاله آستنیت به مارتنزیت اپسیلن را تشویق می‌کند. هم‌چنین مطالعه‌ای دیگر روی آلیاژ Fe-16Mn-(0.05-0.015)N افزایش تشکیل مارتنزیت اپسیلن با افزودن نیتروژن را تأیید نمود [8].

2-9 بور

گزارش شده است که بور در آلیاژ Fe-10Mn-2Cr-2Si-2Cu-0.1C-0.1B موجب افزایش استحکام می‌گردد. بور از طریق ایجاد فازهای سخت بورایدیM₂B  که (M=Cr,Fe) از حرکت نابجایی‌ها جلوگیری کرده و بهبود خواص مکانیکی مانند مقاومت به سایش و افزایش سختی را باعث می‌شود. با این‌حال در این سیستم آلیاژی حضور توأم کربن و بور ازدیاد طول نسبی را کاهش داد. حذف کربن از این سیستم آلیاژی موجب بهبود قابل‌توجه نرمی آلیاژ گشت، اما استحکام آلیاژ به دلیل کاهش اعوجاج شبکه ناشی از حذف کربن کاهش یافت [13]. جاس و همکاران [12] با افزودن بور افزایش سختی را از 296HV به 452HV گزارش نمودند. بارن و همکاران [55] با مطالعه سیستم آلیاژی Ti-B-Mn- Fe ایجاد فاز سخت Ti₂B و افزایش استحکام و کاهش چگالی را گزارش کرده‌اند.

2-10 هیدروژن

هیدروژن در دستگاه‌های آلیاژی به‌عنوان عنصر آلیاژی مطرح نیست و همواره عنصری مزاحم است. بااین‌حال، با توجه به اهمیت آن در این بخش به‌طور خلاصه به آن پرداخته می‌شود. طبق تحقیقات دانگ وانگ و همکاران [44] روی سیستم آلیاژی Fe-22Mn-0.6C مشخص شد که افزودن هیدروژن موجب افزایش اصطکاک شبکه و کاهش اندازه ناحیه پلاستیک و باعث افزایش دمای انتقال شکست نرم به ترد می‌شود. حل شدن اتم‌های هیدروژن در داخل ترک‌ها و فصل مشترک‌ها، انرژی چسبندگی را در مرز دانه‌ها و صفحات اتمی کاهش می‌دهد. افزودن هیدروژن موجب افزایش لغزش صفحه‌ای و هم‌چنین موجب افزایش پدیده تجمع نابجایی‌ها می‌شود. هیدروژن موجب افزایش تحرک نابجایی‌ها شده و ماده را نرم می‌کند بنابراین تنش تسلیم و تنش سیلان در صورت اضافه شدن هیدروژن شدیداً کاهش می‌یابند [44]. هیدروژن موجب ایجاد پدیده گلویی شدن در  فولادهایNi-Cr-Mo  گشته است، هم‌چنین باعث گسترش ترک‌ها بین باندهای لغزشی و مرزدانه‌ها می‌شود و اشاعه ترک‌ها را سرعت می‌بخشد [43].

3- خلاصه و نتیجه‌گیری

تأثیر چندین عنصر آلیاژی مهم بر رفتار مکانیکی و ریزساختار فولادهای پیشرفته استحکام بالا با بررسی مقالات اخیر علمی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. کربن، به­عنوان مهم­ترین عنصر آلیاژی در فولادها موجب بهبود خواص استحکامی می­گردد. منگنز  با وجود تأثیرات متعدد، مهم­ترین عنصر در پایدارسازی و تغییر در نقص چیدمان آستنیت در نسل­های جدید فولادهای AHSS است. آلومینیم عمدتاً برای کاهش چگالی فولاد مورد استفاده قرار می­گیرد، اما درهرحال می­تواند روی خواص استحکامی و کرنش­سختی فولادها نیز مؤثر باشد. سیلیسیم با تأثیراتی مشابه آلومینیم عمدتا برای جلوگیری از تشکیل کاربیدها مورد استفاده قرار می­گیرد، اما به­دلیل مشکلات ظاهری که حین گالوانیزه کردن ایجاد می­کند، استفاده از آن با محدودیت روبروست. مس به دلیل ایجاد رسوبات نانومتری درون دانه­ها قابلیت استحکام­بخشی همراه با بهبود نرمی توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. نیکل نیز به عنوان پایدارکننده آستنیت نقش چشم­گیری در بهبود درصد تغییر طول نسبی آلیاژها ایفا کرده است. کروم در مقادیر کم به بهبود چقرمگی و استحکام تسلیم و سختی این فولادها کمک می­کند. وانادیوم، نیوبیوم و تیتانیم به صورت میکروآلیاژی موجب کنترل اندازه دانه و ریزدانگی شده و درنتیجه افزایش استحکام تسلیم را سبب می‌شوند. مولیبدن سختی‌پذیری آستنیت را بهبود می‌بخشد، موجب اصلاح اندازه دانه و افزایش سختی از طریق ایجاد رسوبات نانومتری می‌شود. نیتروژن بعنوان عنصری آستنیت­زا مطرح است اما تاثیری بسیاری بر افزایش سختی و استحکام تسلیم بدون تاثیر منفی بر چقرمگی دارد. بور نیز با ایجاد رسوبات ریز بورایدی استحکام آلیاژ را افزایش می دهد اما تأثیر آن در افزایش استحکام مارتنزیت نسبت به کربن کمتر است. تمامی عناصر ذکر شده روی افزایش و یا کاهش SFE آستنیت کمابیش تأثیر دارند که این امر به نوبه خود مکانیزم­های تغییر شکل را کنترل می­نماید.

مراجع

[1]      T. Kumar, R. B. Bhattacharya, C. Ghosh, S. K. Ajmani, and A. Processing, Lecture Notes in Mechanical Engineering Advanced High Strength Steel. 2006. Springer.

[2]      M. Y. Demeri, Advanced High-Strength Steels. Science, Technology, and Application, ASM International, 2013,ohio, USA.

[3]      H. Song, S. S. Sohn, J. H. Kwak, B. J. Lee, and S. Lee, Effect of Austenite Stability on Microstructural Evolution and Tensile Properties in Intercritically Annealed Medium-Mn Lightweight Steels, Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci., vol. 47, no. 6, pp. 2674–2685, 2016. Springer.

[4]      N. I. Medvedeva, M. S. Park, D. C. Van Aken, and J. E. Medvedeva, First-principles study of Mn , Al and C distribution and their effect on stacking fault energies in fcc Fe, J. Alloys Compd., vol. 582, pp. 475–482, 2014. Elsevier.

[5]      A. Abbasi, A. Dick, and T. Hickel, First-principles investigation of the effect of carbon on the stacking fault energy of Fe – C alloys, vol. 59, pp. 3041–3048, 2011. Elsevier.

[6]      T. Hickel, S. Sandlo¨ bes, R.K.W. Marceau, A. Dick, I. Bleskov, J. Neugebauer, D. Raabe, Impact of nanodiffusion on the stacking fault energy in high-strength steels, Acta mater, vol. 75, pp. 147–155, 2014. Elsevier.

[7]      B. C. De Cooman, Y. Estrin, and S. Kyu, Acta Materialia Twinning-induced plasticity ( TWIP ) steels, Acta Mater., vol. 142, pp. 283–362, 2018. Elsevier.

[8]      B. C. De Cooman, Automotive Steels. Elsevier Ltd, 2017.

[9]      Lee, Tae-Ho and Ha, Heon-Young and Hwang, Byoungchul and Kim, Sung-Joon and Shin, Eunjoo, Effect of carbon fraction on stacking fault energy of austenitic stainless steels, Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci., vol. 43, no. 12, pp. 4455-4459, 2012, Springer .

[10]    S. J. Lee, H. Fujii, and K. Ushioda, Thermodynamic calculation of the stacking fault energy in Fe-Cr-Mn-C-N steels, J. Alloys Compd., vol. 749, pp. 776–782, 2018. Elsevier.

[11]    Schramn and Reed, Stacking Fault Energies of Seven Commercial Austenitic Stainless Steels, Crit. Care Med., vol. 6, pp. 1345–1351, 1975. springer.

[12]    J. Y. Aguilar-hurtado, A. Vargas-uscategui, D. Zambrano-mera, and R. Palma-hillerns, Materials Science & Engineering A The effect of boron content on the microstructure and mechanical properties alloys prepared by arc-melting, Mater. Sci. Eng. A, vol. 748, no. november 2018, pp. 244–252, 2019.

[13]    M. Emami, M. Askari-paykani, and E. Farabi, Development of New Third-Generation Medium Manganese Advanced High-Strength Steels Elaborating Hot-Rolling and Intercritical Annealing, Metall. Mater. Trans. A. , vol. 50, no. 9, pp. 4261–4274, 2019. springer.

[14]    B. Hu, H. Luo, F. Yang, and H. Dong, Recent progress in medium-Mn steels made with new designing strategies , a review, J. Mater. Sci. Technol vol. 33, no12., pp. 1457-1464, Elsevier, 2017.

 [15]   S. Chen, R. Rana, A. Haldar, and R. Kumar, “Progress in Materials Science Current state of Fe-Mn-Al-C low density steels,” Prog. Mater. Sci., vol. 89, pp. 345–391, 2017. Elsevier.

[16]    S. Reeh a, D. Music a, T. Gebhardt a, M. Kasprzak a, T. Ja¨pel b, S. Zaefferer b,D. Raabe b, S. Richter c, A. Schwedt c, J. Mayer c, B. Wietbrock d,G. Hirt d, J.M. Schneider, “Elastic properties of face-centred cubic Fe – Mn – C studied by   nanoindentation and ab initio calculations,” vol. 60, pp. 6025–6032, 2012. Elsevier.

[17]    A. Dumay, J. P. Chateau, S. Allain, S. Migot, and O. Bouaziz, “Influence of addition elements on the stacking-fault energy and mechanical properties of an austenitic Fe-Mn-C steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 483–484, no. 1-2 C, pp. 184–187, 2008. Elsevier.

[18]    S. Fajardo, I. Llorente, J. A. Jiménez, J. M. Bastidas, and D. M. Bastidas, “E ff ect of Mn additions on the corrosion behaviour of TWIP Fe-Mn-Al-Si austenitic steel in chloride solution,” vol. 154, no. March, pp. 246–253, 2019. Elsevier.

[19]    Sun, Binhan and Ding, Ran and Brodusch, Nicolas and Chen, Hao and Guo, Baoqi and Fazeli, Fateh and Ponge, Dirk and Gauvin, Raynald and Yue, Stephen., “Author ’ s Accepted Manuscript,” Mater. Sci. Eng. A . vol. 749, pp. 235–240, 2019. Elsevier.

[20]    M. Cai, Z. Li, Q. I. Chao, and P. D. Hodgson, “A Novel Mo and Nb Microalloyed Medium Mn TRIP Steel with Maximal Ultimate Strength and Moderate Ductility, vol. 45, no 12, pp. 5624, 5634, 2014, Springer .

 [21]   A. Hamada, T. Juuti, A. Khosravifard, A. Kisko, D. Porter, and J. Kömi, “NU SC,” Mater. Des, Effect of silicon on the hot deformation behavior of microalloyed TWIP-type stainless steels, vol. 154, pp. 117-129, 2018, Elsevier .

[22]   “آرش فتاح حسینی،سجاد علیزاد،محسن اسد آباد:بررسی مقایسه ای رفتار خوردگی فولاد های منگنز دار و کروم دار و ضد زنگ.”

[23]    K. R. Limmer, J. E. Medvedeva, D. C. Van Aken, and N. I. Medvedeva, “Ab initio simulation of alloying effect on stacking fault energy in fcc Fe,” Comput. Mater. Sci., vol. 99, pp. 253–255, 2015. Elsevier.

[24]    D. T. Pierce, J. A. Jiménez, J. Bentley, D. Raabe, and J. E. Wittig, “Acta Materialia The influence of stacking fault energy on the microstructural and strain- hardening evolution of Fe – Mn – Al – Si steels during tensile deformation,” vol. 100, pp. 178–190, 2015. Elsevier.

[25]    Li, ZC and Zhang, XT and Mou, YJ and Misra, RDK and He, LF and Li, HP, The impact of intercritical annealing in conjunction with warm deformation process on microstructure, mechanical properties and TRIP effect in medium-Mn TRIP steels “Author ’ s Accepted Manuscript effect in Medium-Mn TRIP Steels, vol. 746, pp. 363-371, 2019, Elsevier”.

[26]    B. X. Huang, X. D. Wang, L. Wang, and Y. H. Rong, “Effect of Nitrogen on Stacking Fault Formation Probability and Mechanical Properties of Twinning-Induced Plasticity Steels,” vol. 39, no.4, April, pp. 717–724, 2008. Springer.

[27]    Kalsar, Rajib and Ray, Ranjit Kumar and Suwas, Satyam, Effects of alloying addition on deformation mechanisms, microstructure, texture and mechanical properties in Fe-12Mn-0.5 C austenitic steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 729, no., pp. 385–397, 2018. Elsevier.  

[28]    J. S. Jeong, W. Woo, K. H. Oh, S. K. Kwon, and Y. M. Koo, In situ neutron diffraction study of the microstructure and tensile deformation behavior in Al-added high manganese austenitic steels, Acta Mater. vol. 60,no. 5, pp. 2290–2299, 2012. Elsevier.

[29]    M. T. Kim, T. M. Park, K. Baik, W. S. Choi, and J. Han, “Effects of cold rolling reduction ratio on microstructures and tensile properties of intercritically annealed medium-Mn steels,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 752, no., pp. 43–54, 2019. Elsevier.

[30]    Jeong, Kookhyun and Jin, Jae-Eun and Jung, Yeon-Seung and Kang, Singon and Lee, Young-Kook, “The effects of Si on the mechanical twinning and strain hardening of Fe – 18Mn – 0 . 6C twinning-induced plasticity steel,” Acta Mater., vol. 61, no. 9, pp. 3399–3410, 2013. Elsevier.

[31]   Schmitt, Jean-Hubert and Iung, Thierry, “Comptes Rendus Physique New developments of advanced high-strength steels for automotive applications,” Comptes Rendus Phys., vol. 19, pp. 641–656, 2018. Elsevier.

[32]    مجیدی،سعید, خیراندیش،شهرام, and عباسی،مجید, “اثر آلومينيم بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد پرمنگنز آستنيتي Fe-18Mn-0.6C,” نشريه مهندسي متالورژي و مواد, vol. 1, pp. 13–22, 1395.

[33]    Liu, Shuai and Qian, Lihe and Meng, Jiangying and Li, Dongdong and Ma, Penghui and Zhang, Fucheng, “Simultaneously increasing both strength and ductility of Fe-Mn-C twinning-induced plasticity steel via Cr / Mo alloying,” SMM, vol. 127, pp. 10–14, 2017. Elsevier.

[34]    I. Jung and B. C. De Cooman, Temperature dependence of the flow stress of Fe – 18Mn – 0 . 6C – x Al twinning-induced plasticity steel,” Acta Mater., vol. 61, no. 18, pp. 6724–6735, 2013. Elsevier.

[35]    Canadinc, D and Sehitoglu, Huseyin and Maier, HJ and Chumlyakov, YI, “Strain hardening behavior of aluminum alloyed Hadfield steel single crystals,” Acta Mater., vol. 53, no. 6, pp. 1831–1842, 2005. Elsevier.

[36]    R. Abbaschian, L. Abbaschian, and R. E. Reed-Hill, Physical Metallurgy Principles, 4th ed. Cengage Learning, 2008.

[37]    G. R. Lehnhoff, K. O. Findley, and B. C. De Cooman, “The influence of silicon and aluminum alloying on the lattice parameter and stacking fault energy of austenitic steel,” Scr. Mater., vol. 92, pp. 19–22, 2014.  Elsevier.

[38]    Yang, HK and Zhang, ZJ and Tian, YZ and Zhang, ZF, Negative to positive transition of strain rate sensitivity in Fe-22Mn-0.6 Cx (Al) twinning-induced plasticity steels,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 690, pp. 146–157, 2017.  Elsevier.

[39]   Koyama, Motomichi and Akiyama, Eiji and Lee, Young-Kook and Raabe, Dierk and Tsuzaki, Kaneaki, Overview of hydrogen embrittlement in high-Mn steels,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 17, pp. 12706–12723, 2017. Elsevier.

 [40]   A. S. Hamada, A. Kisko, A. Khosravifard, M. A. Hassan, L. P. Karjalainen, and D. Porter, “Materials Science & Engineering A Ductility and formability of three high-Mn TWIP steels in quasi-static and high-speed tensile and Erichsen tests,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 712, no. November 2017, pp. 255–265, 2018. Elsevier.

[41]   Tian, Xing and Zhang, Yansheng, “Effect of Si content on the stacking fault energy in ␥ -Fe – Mn – Si – C alloys : Part I . X-ray diffraction line profile analysis,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 516, no. 1–2,­ pp. 73–77, 2009. Elsevier.

[42]   T. Zhou, R. Prasath Babu, J. Odqvist, H. Yu, and P. Hedström, “Quantitative electron microscopy and physically based modelling of Cu precipitation in precipitation-hardening martensitic stainless steel 15-5 PH,” Mater. Des., vol. 143, pp. 141–149, 2018. Elsevier.

[43]    Y. Jin, T. Lee, J. Lee, Y. Soo, and C. Soo, Role of Cu on hydrogen embrittlement behavior in Fe–Mn–C–Cu TWIP steel,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 40, no. 23, pp. 7409–7419, 2015. Elsevier.

[44]   Wang, Dong and Lu, Xu and Deng, Yun and Guo, Xiaofei and Barnoush, Afrooz, Effect of hydrogen on nanomechanical properties in Fe-22Mn-0.6 C TWIP steel revealed by in-situ electrochemical nanoindentation”,  Acta Mater, vol. 166, pp. 618–629, 2019. Elsevier.

[45]   S. Lee, J. Kim, S. Lee, and B. C. De Cooman, “Effect of Cu addition on the mechanical behavior of austenitic twinning-induced plasticity steel,” Scr. Mater., vol. 65, no. 12, pp. 1073–1076, 2011. Elsevier.

[46]   Lee, Seung-Joon and Jung, Yeon-Seung and Baik, Sung-Il and Kim, Young-Woon and Kang, Mihyun and Woo, Wanchuck and Lee, Young-Kook, The effect of nitrogen on the stacking fault energy in,” Scr. Mater., vol. 92, pp. 23–26, 2014. Elsevier.

 [47]   X. J. Wang, X. J. Sun, C. Song, H. Chen, W. Han, and F. Pan, Enhancement of yield strength by chromium / nitrogen alloying in high- manganese cryogenic steel,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 698, no. January, pp. 110–116, 2017. Elsevier.

[48]   Han, Y and Shi, J and Xu, L and Cao, WQ and Dong, H, “Effect of hot rolling temperature on grain size and precipitation hardening in a Ti-microalloyed low-carbon martensitic steel,” vol. 553, pp. 192–199, 2012. Elsevier.

 [49]   He, BB and Huang, BM and He, SH and Qi, Y and Yen, HW and Huang, MX, “Increasing yield strength of medium Mn steel by engineering multiple strengthening defects,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 724, pp. 11–16, 2018. Elsevier.

[50]    Han, Y and Shi, J and Xu, L and Cao, WQ and Dong, H, “Effects of Ti addition and reheating quenching on grain refinement and mechanical properties in low carbon medium manganese martensitic steel”, Mater and des, vol. 34, pp. 427–434, 2012. Elsevier.

[51]    Han, Y and Shi, J and Xu, L and Cao, WQ and Dong, H, “TiC precipitation induced effect on microstructure and mechanical properties in low carbon medium manganese steel”, Mater. Sci. Eng. A , vol. 530, pp. 643–651, 2011. Elsevier.

 [52]   He, BB and Huang, BM and He, SH and Qi, Y and Yen, HW and Huang, MX, “Increasing yield strength of medium Mn steel by engineering multiple strengthening defects, Mater. Sci. Eng. A , vol. 724, pp. 11–16, 2018. Elsevier.

[53]    Lee, Seung-Joon and Fujii, Hidetoshi and Ushioda, Kohsaku, Thermodynamic calculation of the stacking fault energy in Fe-Cr-Mn-CN steels,  J. Alloys Compd., vol. 749, pp. 776–782, 2018. Elsevier.

[54]   B. Jiang, X. Qi, S. Yang, W. Zhou, and T. Y. Hsu, “Effect of stacking fault probability on γ-ε martensitic transformation and shape memory effect in Fe-Mn-Si based alloys,” Acta Mater., vol. 46, no. 2, pp. 501–510, 1998. Elsevier.

[55]    Baron, Christian and Springer, Hauke and Raabe, Dierk, “Effects of Mn additions on microstructure and properties of Fe – TiB 2 based high modulus steels,” JMADE, vol. 111, pp. 185–191, 2016. Elsevier.

:لینک دانلود

 10.30506/mmep.2020.121580.1805

[1] mammademami@gmail.com

[2] – Advanced High strength steel (AHSS)

[3] – stacking fault energy(SFE)

[4] – Transformation Induced Plasticity

[5] – Twinning Induced Plasticity

5-Martanesite start temperaure

[7] – Dynamic Strain Aging (DSA)