اثر بسيار مهم دما برتنش آستانه اي

چکيده :

بررسي ماهيت تنش آستانه اي،روش هاي اندازه گيري تئوري وعملي ،عوامل موثر وچگونگي محاسبه تنش آستانه اي از جمله مسايل مهمي بسيارمحدود است ليک در اين پروژه سعي گرديده تا حدودي با اين مبحث آشنا شويم .
 آنچه در مورد تنش آستانه اي به نظر مي رسد اين مطلب است که با خزش ارتباطي نزديک داشته ومي توان با استفاده از نمودارهاي خزش آن را تحليل کرد.
در واقع  مي توان گفت تنش آستانه اي به دليل اندر کنش نابجايي ها با ذرات واثر متقابل آنها برهم ايجاد مي شود.به بيان ديگر عدم تقارن نيروي صعود ناشي است که کمتردرمقالات به آن اشاره شده است.هرچند مقالات ومنابع مرتبط با تنش آستانه اي
از عدم تقارن شبکه علت اصلي پيدايش تنش آستانه اي است. اين تنش را مي توان با استفاده از روش برونيابي برروي نمودار تنش – کرنش ويا باروابط موجود بدست آورد. از جمله پارامترهاي موثر بر آن دما مي باشد که با افزايش آن تنش آستانه اي بشدت افت مي کند.
کلمات کليدي :خزش ،تنش آستانه اي ،نرخ کرنش ،برون يابي



مقدمه :

  با پيشرفت بشر وايجاد تکنولوژي جديد ،نياز انسان به توليد موادي که در دماهاي بالا خواص مکانيکي مناسبي از خود نشان مي دهند ،افزايش پيدا کرده است.براي پاسخگويي به اين نياز شناخت مکانيزم هايي که درشرايط دماي بالا اتفاق مي افتد لازم است.آزمايش خزش از جمله آزمايشاتي است که به خوبي مي تواند جوابگوي اين نياز باشد.
 محققان با بررسي در آلياژهاي آلومينيوم به نتايج جالبي در مورد اثر تنش آستانه اي رسيده اند .در اين پروژه سعي مي کنيم با تفکيک اثرات 7اين تنش برروي مواد مختلف نتيجه اي قابل لمس از مبحث مطروحه بدست آوريم . البته  مقالات در اين زمينه بسيار انگشت شمار وپيوستگي اين مقالات محدود هم کاري دشوار .
 هدف اصلي از اين بررسي اثر بسيار مهم دما برتنش آستانه اي است که با توجه به اين موضوع اهميت بحث حاضر مشخص مي شود.
قبل از ورود به مبحث اصلي لازم است مروري بر فولادهاي ميکروآلياژي داشته باشيم .

1-1- فولادهاي كم آلياژي:
فولادهاي كربني با يك يا چند عنصر كرم ، نيكل ، مس ، موليبدن ، فسفر واناديم، به مقادير چند درصد يا كمتر از فولاد كم آلياژي مي نامند. مقادير بالا از عناصر الياژي معمولاً براي خواص مكانيكي و سختي پذيري است .

1-1-1- اثرات افزودني هاي ميکروآلياژ کننده :
اين بخش بر روي فولادهاي پرليت – فريت ميکروآلياژ شده تاکيد کرده است ، که از افزودني هاي عناصر آلياژ کننده مثل نيوبيوم و واناديوم براي بالا بردن کربن و يا محتواهاي منگنز استفاده مي کند ( و به اين ترتيب توانايي حمل بار بالا مي رود ) بررسي هاي گسترده در طول دهه 1960 بر روي اثرات نيوبيوم و واناديوم روي خصوصيات مواد يا مصالح درجه ساختماني باعث کشف اين موضوع گرديد که مقادير کم نيوبيوم، واناديوم هر کدام (10/0% ) فولادهاي استاندارد کربن – منگنز را بدون تداخل با بعمل آوري بعدي مستحکم و قوي مي سازند مقدار کربن نيز مي تواند کم شود تا هم قابليت جوش را بالا ببرد و هم چقرمگي را ، چون اثرات مقاومت دهندگي نيوبيوم و واناديوم بخاطر کاهش در استحکام ناشي از کاهش در مقدار کربن جبران مي شوند .
خصوصيات مکانيکي فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالاي ميکرو آلياژ شده ، فقط در صورت افزايش عناصر ميکرو آلياژ کننده حاصل مي شوند . لازمه ي وجود آستنيت که به اثرات پيچيده طرح آلياژ و تکنيک هاي نورد کاري بستگي دارد ،  نيز يک فاکتور مهم در تصفيه دانه اي فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالاي نورد گرم است . تصفيه دانه اي در صورت وجود آستنيت با روش هاي نورد کاري کنترل شده ، باعث چقرمگي بالا و استحکامهاي تسليم زياد در رنج 345 تا 620 مگا پاسکال(ksi 90 تا 50) مي شود.
اين توسعه فرآيندهاي نوردکاري کنترل شده همراه با طرح آلياژ، سطوح استحکام تسليم بالايي را توليد کرده است که با پايين آمدن تدريجي مقدار کربن توام مي باشد بسياري از فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالا ميکروآلياژ شده اختصاصي ، مقادير کربن به كمي 60/0% و يا حتي كمتر دارند ، با اين حال هنوز مي توانند استحکام تسليم حدود 485 مگا پاسکال (ksi 70) را توسعه داده و ايجاد نمايند . استحکام تسليم بالا  ، با اثرات ترکيبي اندازه دانه ريز ايجاد شده و در طول نورد کاري گرم کنترل شده و استحکام دهندگي رسوب حاصل مي شود که اين خصوصيت ناشي از حضور واناديوم ، نيوبيوم و تيتانيوم است .]1[

1-1-2- انواع گوناگون فولادهاي فريت – پرليت ميکروآلياژ شده عبارتند از :
1-1-2-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم
1-1-2-2-فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم
  1-1-2-3-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم – نيوبيوم
1-1-2-4- فولادهاي موليبدن – نيوبيوم
1-1-2-5-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم – نيتروژن
1-1-2-6-فولادهاي ميکروآلياژ شده تيتانيوم
1-1-2-7-فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم – تيتانيوم
   1-1-2-8-فولادهاي ميکروآلياژ شده تيتانيوم – واناديوم

1-1-2-1- فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم :
تهيه و توسعه فولادهاي حاوي واناديوم مدت کوتاهي پس از تهيه فولادهاي هوازدگي رخ مي‌دهد و محصولات نورد شده صاف با بيش از 10/0%  واناديوم بطور وسيعي در شرايط نورد گرم بکار مي روند فولادهاي حاوي واناديوم نيز در شرايط نورد کنترل شده ، نرمال شده و يا کوئنچ و تمپر شده بکار مي روند .
واناديوم با تشکيل ذرات رسوب ريز ( با قطر 5  الي 100 نانومتر ) V (CN) در فريت در طول سرد سازي پس از نورد گرم به قوي ساختن کمک مي کند . اين رسوبات واناديوم ، که به پايداري رسوبات نيوبيوم نيستند ، محلول در همه دماهاي عادي نورد کاري هستند که براي ايجاد فريت دانه ريز مفيد مي باشند قوي ساختن به وسيله واناديوم ، بين 5تا 15 مگا پاسکال ( ksi 2 و 7/0 ) در هر 01/0 ترکيب شيميايي واناديوم است و اين حد متوسط به مقدار کربن و سرعت سرد سازي حاصل از نورد گرم بستگي دارد ( و بنابراين به ضخامت مقطع نيز بستگي دارد
فولادهاي ميکروآلياژ شده موليبدن – نيوبيوم :
ممکن است ميکروساختمان پرليت – فريت داشته باشند و يا يک ميکرو ساختمان فريت سوزني داشته باشند ، در فولادهاي نيوبيوم، اضافه كردن موليبدن ، استحکام و تسليم و استحکام کششي را حدود 20 مگا پاسکال (ksi 3) تا 30 مگا پاسکال (ksi 5/4) به ترتيب در هر 1/0 درصد روي رنج تحقيق شده 27/0 درصد موليبدن افزايش مي دهد ، اثر اصلي موليبدن روي ميکروساختمان  تغيير مورفولوژي پرليت و معرفي بينيت فوقاني به صورت جانشيني جزيي براي پرليت است . با اين حال ، چون مقادير جداگانه استحکام پرليت و بينيت تا حدي مشابهند از اينرو پيشنهاد شده است که افزايش استحکام ناشي از قوي ساختن محلول جامد و قوي ساختن زياد رسوب (CN)  Nb حاصله با نيوبيوم – موليبدن باشد .
واکنش بين موليبدن و نيوبيوم ( يا واناديوم ( با اضافه كردن موليبدن به صورت توزيعي براي افزايش قوي ساختن رسوب پيشنهاد شده است . اين اثر به رسوب کاهش يافته در آستنيت به دليل افزايش در قابليت انحلال ناشي از کاهش در فعاليت کربن ايجاد شده با موليبدن نسبت داده شده است . با رسوب کمتر در آستنيت ، رسوبات بيشتري  مي توانند در فريت تشکيل شوند که باعث بالا رفتن استحکام مي شود ، همچنين موليبدن در خود رسوبات شناسايي شده است ، حضورش ممکن است ، کارآيي قوي شدن را با افزايش و تنش هاي چسبندگي ( پيوستگي ( و يا با افزايش کسر حجم رسوب ، بالا برد ، اين فاکتور هاي متالوژيکي وقتي در رابطه با کارآيي نورد کنترل شده براي دماهاي زير دماي AR3 در نظر گرفته مي شوند، منجر به تهيه فولاد خط لوله نيوبيوم- موليبدن 70-X مقرون به صرفه تر مي شوند . ]1[

1-1-2-5- فولادهاي ميکرو آلياژ شده ي واناديوم – نيتروژن :
واناديوم ، به طور قوي تر از نيوبيوم ، با نيتروژن ترکيب مي شود و رسوبات نيتريد واناديوم در فولاد نيتروژن – واناديوم تشکيل مي دهند . افزودني هاي نيتروژني به فولادهاي داراي استحکام بالا و حاوي واناديوم ، از لحاظ تجاري مهم شدند چون افزودني ها ، سخت کاري رسوب را بالا مي برند . سخت کاري رسوب ممکن است با کاهش در چقرمگي فاز همراه باشد ، اما اين کاهش اغلب با کم کردن محتواي کربن ديگر صورت نمي گيرد ، رسوب نيتريد واناديوم نيز به صورت يک تصفيه کننده دانه اي عمل مي کند .
بعضي از توليد کنندگان از افزودني هاي نيتروژن استفاده مي کنند تا به قوي ساختن رسوب ورقه سرد و کنترل شده با ضخامت بالاي 5/9 ميليمتر (in 375/0) کمک کنند ورقه هاي نورد گرم داراي واناديوم و داراي 022/0% تا 018/0% درصد نيتروژن باسرد سازي کنترل شده با ضخامت بالاي 16 ميليمتر ( in 625/0 ) و داراي استحکام هاي تسليم 550 مگا پاسکال (ksi 80)توليد شده اند . با اين حال ، ترک خوردگي به تاخير افتاده ، يک مشکل اصلي در اين فولادهاست . استفاده از نيتروژن ، براي فولاد هايي توصيه  نمي شود که جوش پذيرند چون اثر مخربي روي چقرمگي فاز در ناحيه ي تحت تاثير گرما دارد.]1[