Published March 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Austenite reversion and nano-precipitation during a compact two-step heat treatment of medium-Mn steel containing Cu and Ni
- 1. RWTH Aachen University
- 2. Suez University
Description
Breaking the strength-ductility paradox of very-low (≤0.05 wt.%)-C medium (3–12 wt.%)-Mn steels (MMnS) has been a hard-wired topic, since in these steels multi-step heat treatments are usually required to obtain austenite for improved ductility and precipitates for higher strength. In this study, a compact two-step heat treatment comprising short (2 min) annealing and tempering was developed to investigate the synergetic effect of austenite reversion and nano-precipitation on the tensile behavior of a very-low-C MMnS containing 1.5 wt.% Cu and 1.5 wt.% Ni. The annealing step promoted considerable amount of reverted austenite (33 vol.%), and the annealing was short to prevent Cu and Ni from partitioning into austenite, since they were supposed to maintain in the ferrite phase and then promote the nano-precipitation in the subsequent tempering stage. During the subsequent tempering step, the nano-precipitates with Cu concentration of 20–50 at.% in the precipitation core and enriched with Cu, Ni, Al and Mn were observed in the ferrite phase. The volume fraction of reverted austenite reached 38.5 vol.% after tempering, which led to the ultimate tensile strength of 1222 MPa and total elongation of 29% by the transformation induced plasticity during plastic deformation. The current study demonstrates the beneficial influence of the compact two-step heat treatment on the austenite reversion and nano-precipitation behavior of very-low-C MMnS with the addition of Cu and Ni, which subsequently enables an enhanced strain hardening behavior, thereby improving the mechanical property profile of the MMnS.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
كسر مفارقة القوة- قابلية التوصيل المنخفضة جدًا (≤0.05 بالوزن.٪)- C متوسطة (3–12 بالوزن.٪) - كان الفولاذ (MMnS) موضوعًا صعبًا، لأنه في هذه الفولاذ عادة ما تكون المعالجات الحرارية متعددة الخطوات مطلوبة للحصول على الأوستينيت لتحسين ليونة والرواسب لقوة أعلى. في هذه الدراسة، تم تطوير معالجة حرارية مدمجة من خطوتين تشتمل على التلدين والتلطيف القصير (2 دقيقة) للتحقيق في التأثير التآزري لارتداد الأوستينيت والترسيب النانوي على سلوك الشد لـ MMnS منخفض جدًا C يحتوي على 1.5 وزن.% Cu و 1.5 بالوزن.٪ ني. عززت خطوة التلدين كمية كبيرة من الأوستينيت العائد (33 ٪ من الحجم)، وكان التلدين قصيرًا لمنع النحاس والنيكل من التقسيم إلى الأوستينيت، حيث كان من المفترض أن يحافظا على مرحلة الفريت ثم يعززان الترسيب النانوي في مرحلة التقسية اللاحقة. خلال خطوة التهدئة اللاحقة، لوحظ أن الرواسب النانوية بتركيز النحاس من 20–50 عند.٪ في قلب الترسيب والمخصب بـ Cu و Ni و Al و Mn في مرحلة الفريت. وصل جزء الحجم من الأوستينيت المرتد إلى 38.5 ٪ من الحجم بعد التقسية، مما أدى إلى قوة الشد القصوى البالغة 1222 ميجا باسكال والاستطالة الكلية بنسبة 29 ٪ عن طريق اللدونة المستحثة بالتحول أثناء التشوه البلاستيكي. توضح الدراسة الحالية التأثير المفيد للمعالجة الحرارية المدمجة المكونة من خطوتين على ارتداد الأوستينيت وسلوك الترسيب النانوي لـ MMnS منخفض جدًا C مع إضافة Cu و Ni، والتي تمكن لاحقًا من تعزيز سلوك تصلب السلالة، وبالتالي تحسين ملف تعريف الخاصية الميكانيكية لـ MMnS.Translated Description (French)
Rompre le paradoxe force-ductilité de très faible (≤0,05 pds.%)-C moyen (3–12 % en poids%)- Les aciers au Mn (MMnS) ont été un sujet câblé, car dans ces aciers, des traitements thermiques en plusieurs étapes sont généralement nécessaires pour obtenir de l'austénite pour une meilleure ductilité et des précipités pour une plus grande résistance. Dans cette étude, un traitement thermique compact en deux étapes comprenant un recuit et un revenu courts (2 min) a été développé pour étudier l'effet synergique de la réversion de l'austénite et de la nanoprécipitation sur le comportement en traction d'un MMnS à très faible teneur en C contenant 1,5 poids.% Cu et 1,5 % en poids% Ni. L'étape de recuit a favorisé une quantité considérable d'austénite retournée (33 % en volume), et le recuit a été court pour empêcher le Cu et le Ni de se diviser en austénite, car ils étaient censés se maintenir dans la phase de ferrite et ensuite favoriser la nanoprécipitation dans l'étape de revenu ultérieure. Au cours de l'étape de revenu subséquente, les nanoprécipités avec une concentration de Cu de 20–50 % atomique dans le noyau de précipitation et enrichis en Cu, Ni, Al et Mn ont été observés dans la phase de ferrite. La fraction volumique d'austénite retournée a atteint 38,5% en volume après revenu, ce qui a conduit à la résistance à la traction ultime de 1222 MPa et à un allongement total de 29% par la plasticité induite par la transformation lors de la déformation plastique. La présente étude démontre l'influence bénéfique du traitement thermique compact en deux étapes sur le comportement de réversion de l'austénite et de nanoprécipitation du MMnS à très faible teneur en C avec l'ajout de Cu et de Ni, ce qui permet par la suite un comportement amélioré de durcissement sous contrainte, améliorant ainsi le profil de propriété mécanique du MMnS.Translated Description (Spanish)
Rompiendo la paradoja de resistencia-ductilidad de muy baja (≤0.05 en peso.%)-C medio (3–12 wt.%) -Los aceros de Mn (MMnS) han sido un tema clave, ya que en estos aceros generalmente se requieren tratamientos térmicos de varios pasos para obtener austenita para mejorar la ductilidad y precipitados para una mayor resistencia. En este estudio, se desarrolló un tratamiento térmico compacto de dos pasos que comprende un recocido y templado cortos (2 min) para investigar el efecto sinérgico de la reversión de la austenita y la nanoprecipitación sobre el comportamiento a la tracción de un MMnS de muy bajo contenido de C que contiene 1,5 en peso.% Cu y 1.5 en peso.% Ni. La etapa de recocido promovió una cantidad considerable de austenita revertida (33 vol.%), y el recocido fue corto para evitar que el Cu y el Ni se dividieran en austenita, ya que se suponía que debían mantenerse en la fase de ferrita y luego promover la nanoprecipitación en la etapa de templado posterior. Durante la etapa de templado posterior, se observaron los nanoprecipitados con una concentración de Cu de 20–50% at. en el núcleo de precipitación y enriquecidos con Cu, Ni, Al y Mn en la fase de ferrita. La fracción de volumen de austenita revertida alcanzó el 38.5% en volumen después del templado, lo que condujo a la resistencia a la tracción máxima de 1222 MPa y al alargamiento total del 29% por la plasticidad inducida por la transformación durante la deformación plástica. El presente estudio demuestra la influencia beneficiosa del tratamiento térmico compacto de dos pasos en el comportamiento de reversión de austenita y nano-precipitación de MMnS muy bajo en C con la adición de Cu y Ni, que posteriormente permite un comportamiento de endurecimiento por deformación mejorado, mejorando así el perfil de propiedades mecánicas del MMnS.Files
1-s2.0-S2238785422001788-main.pdf.pdf
Files
(3.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f77bb792e1bef48408de09e5840b0358
|
3.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ارتداد الأوستينيت والترسيب النانوي أثناء المعالجة الحرارية المدمجة المكونة من خطوتين للصلب المتوسط المنغنيز المحتوي على النحاس والنيكل
- Translated title (French)
- Réversion de l'austénite et nanoprécipitation lors d'un traitement thermique compact en deux étapes de l'acier Mn moyen contenant du Cu et du Ni
- Translated title (Spanish)
- Reversión de austenita y nano-precipitación durante un tratamiento térmico compacto de dos etapas de acero de Mn medio que contiene Cu y Ni
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4210999628
- DOI
- 10.1016/j.jmrt.2022.02.008
References
- https://openalex.org/W1578685622
- https://openalex.org/W1967068752
- https://openalex.org/W1969421791
- https://openalex.org/W1977405785
- https://openalex.org/W1983349330
- https://openalex.org/W1991530751
- https://openalex.org/W2019144156
- https://openalex.org/W2024604600
- https://openalex.org/W2027099425
- https://openalex.org/W2053880240
- https://openalex.org/W2054364770
- https://openalex.org/W2055893586
- https://openalex.org/W2059215458
- https://openalex.org/W2072556713
- https://openalex.org/W2078246945
- https://openalex.org/W2081850853
- https://openalex.org/W2089201553
- https://openalex.org/W2100104841
- https://openalex.org/W2170214641
- https://openalex.org/W2281413384
- https://openalex.org/W2331441635
- https://openalex.org/W2496728418
- https://openalex.org/W2530662490
- https://openalex.org/W2555161602
- https://openalex.org/W2590591990
- https://openalex.org/W2605773392
- https://openalex.org/W2607014114
- https://openalex.org/W2781177118
- https://openalex.org/W2792491872
- https://openalex.org/W2884235212
- https://openalex.org/W2896398062
- https://openalex.org/W2905944361
- https://openalex.org/W2906844428
- https://openalex.org/W2907737048
- https://openalex.org/W2926364969
- https://openalex.org/W2946107566
- https://openalex.org/W2955653394
- https://openalex.org/W3033853645
- https://openalex.org/W3037417165
- https://openalex.org/W3193640440
- https://openalex.org/W3202542237
- https://openalex.org/W3204365044
- https://openalex.org/W3215957029
- https://openalex.org/W70463148
- https://openalex.org/W774333926