This study examines the effect of microstructural factors on the strength and deformability of ferrite-pearlite steels. Six kinds of ferrite-pearlite steel specimens are fabricated with the addition of different amounst of Mn and V and with varying the isothermal transformation temperature. The Mn steel specimen with a highest Mn content has the highest pearlite volume fraction because Mn addition inhibits the formation of ferrite. The V steel specimen with a highest V content has the finest ferrite grain size and lowest pearlite volume fraction because a large amount of ferrite forms in fine austenite grain boundaries that are generated by the pinning effect of many VC precipitates. On the other hand, the room-temperature tensile test results show that the V steel specimen has a longer yield point elongation than other specimens due to the highest ferrite volume fraction. The V specimen has the highest yield strength because of a larger amount of VC precipitates and grain refinement strengthening, while the Mn specimen has the highest tensile strength because the highest pearlite volume fraction largely enhances work hardening. Furthermore, the tensile strength increases with a higher transformation temperature because increasing the precipitate fraction with a higher transformation temperature improves work hardening. The results reveal that an increasing transformation temperature decreases the yield ratio. Meanwhile, the yield ratio decreases with an increasing ferrite grain size because ferrite grain size refinement largely increases the yield strength. However, the uniform elongation shows no significant changes of the microstructural factors.
We evaluated the developed microstructures and mechanical properties of a severely plastically deformed Ni-30Cr alloy. Normal rolling and differential speed rolling were used as deformation processes, and the thicknesses of the specimens were reduced to 68 % of the original thickness after holding at $700^{\circ}C$ for 10 min and annealing at $700^{\circ}C$ for 40 min to obtain a fully recrystallized microstructure. Electron backscattering diffraction was used to analyze the characteristic distribution of the grain boundaries on the deformed and annealed specimens. Differential speed rolling was more effective for refining grains in comparison with normal rolling. The grain size was refined from 33 mm in the initial material to 8.1 mm with normal rolling and 5.5 mm with differential speed rolling. The more refined grain in the differential-speed-rolled material directly resulted in increases in the yield and tensile strengths by 68 % and 9.0%, respectively, compared to normal rolling. We systematically explain the relationship between the grain refinement and mechanical properties through a plastically deformed Ni-30Cr alloy based on the development of a deformation texture. The results of our study show that the DSR process is very effective when used to enhance the mechanical properties of a material through grain refinement.
The effect of grain size on the tensile properties and fatigue behavior of austenitic high Mn steel has been investigated. The recrystallized austenite grain size of the cold rolled high Mn steel was increased as the annealing temperature increased from $600^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$. Larger austenite grain size decreased the yield strength and the tensile strength, and increased the uniform elongation due to transformation of some austenite into twins or E-martensite phase during deformation. Austenite grain refinement increased the tendency to form dislocation cells, instead. The specimen annealed at $1000^{\circ}C$ with large grain size showed lower fatigue crack propagation rate in low ${\Delta}K$ region due to rougher fracture surface caused by formation of deformation twins during fatigue at the crack tip region.
The grain size of 7010 Al alloy was refined to submicrometer level by using equal channel angular pressing (ECAP) and additional warm rolling. The mechanisms of grain refinement in ECAP process were fragmentation of coarse grain to ultra fine subgrains after a few passes and continuous recrystallization of the subgrains with the increase o( passes. Because of ultrafine grain size, essentially low temperature and high strain rate superplasticity was observed after ECAP process and warm rolling to form a sheet metal. The maximum elongation of 700% was obtained for an ECA pressed specimen after IS passes without warm rolling at $450^{\circ}C$ with strain rate of 5x$10^{-3}$/sec.
마그네슘은 다른 금속들에 비해 비강도가 높으며, 우수한 진동 흡수능, 전자파 차폐성 등으로 산업 전반에 많이 활용되고 있다. 예를 들면, 자동차 시트 프레임, 실린더 헤드 등 자동차 부품으로도 사용되며 노트북 케이스, 핸드폰 케이스 등의 전자제품에도 널리 사용되고 있다. 또한 신체의 뼈가 금이 가거나 부서졌을 경우, 그 손상된 뼈의 치료를 보조하기 위해 사용되는 골 접합용 임플란트 재료로 각광받고 있다. 현재 임플란트 재료로는 Ti alloy, Stainless steel, Co-Cr-Mo alloy등이 사용되어 지고, Mg 합금은 연구단계에 머물러 있다. 현재 골접합용 임플란트 재료의 문제점으로는 한번 접합 수술 후에 회복이 되면 이것을 제거하기 위한 수술을 또 해야 한다는 점이 있다. 하지만 마그네슘은 현재 재료와 비교하여 충분한 강도를 실현 할 수 있으며, 일정시간 후 자체적으로 분해되고 인체에 무해한 원소기 때문에 연구가 진행되고 있다. 그러나 순수 Mg으로는 충분한 강도와 내식성을 가질 수 없기 때문에 합금원소를 첨가하여 Mg 합금을 설계한다. 본 논문에서는 마그네슘에 인체에 무해한 Ca, Zn를 첨가하여 합금을 설계하였고, 추가적으로 강도와 내식성을 향상시키기 위해서 Grain refiner로서 Sr을 소량 첨가하여 최종 합금을 설계하였다. Sr은 방사선 원소는 인체에 유해하지만, 그 외 천연 Sr 원소는 인체에 무해하다. 이렇게 제조된 합금을 광학현미경, 주사전자현미경을 통해 미세조직분석을 수행하고, 인장시험, 동전위 분극 시험, 침지시험을 통해 기계적 특성 및 부식특성을 평가하였다. 결론적으로, Sr 첨가에 의해 조직이 미세해졌으며, 기계적 특성 및 내식성이 향성된 것을 확인 할 수 있었다.
This paper presents a study of the tensile properties of austenitic high-manganese steel specimens with different grain sizes. Although the stacking fault energy, calculated using a modified thermodynamic model, slightly decreased with increasing grain size, it was found to vary in a range of $23.4mJ/m^2$ to $27.1mJ/m^2$. Room-temperature tensile test results indicated that the yield and tensile strengths increased; the ductility also improved as the grain size decreased. The increase in the yield and tensile strengths was primarily attributed to the occurrence of mechanical twinning, as well as to the grain refinement effect. On the other hand, the improvement of the ductility is because the formation of deformation-induced martensite is suppressed in the high-manganese steel specimen with small grain size during tensile testing. The deformation-induced martensite transformation resulting from the increased grain size can be explained by the decrease in stacking fault energy or in shear stress required to generate deformation-induced martensite transformation.
Magnesium alloy is the lightest practical metal. It has excellent specific strength and recyclability as well as abundant reserves, and is expected to be a next-generation structural metal material following aluminum alloy. This paper investigated the possibility of thin plate fabrication by applying a overheating treatment to the melt drag method, and investigating the surface shape of the thin plate, grain size, grain size distribution, and Vickers hardness. When the overheating treatment was applied to magnesium alloy, the grains were refined, so it is expected that further refinement of grains can be realized if the overheating treatment is applied to the melt drag method. By applying overheating treatment, it was possible to fabricate a thin plate of magnesium alloy using the melt drag method, and a microstructure with a minimum grain size of around 12 ㎛ was obtained. As the overheating treatment temperature increased, void defects increased on the roll surface of the thin plate, and holding time had no effect on the surface shape of the thin plate. The fabricated thin plate showed uniform grain size distribution. When the holding times were 0 and 30 min, the grain size was refined, and the effect of the holding time became smaller as the overheating treatment temperature increased. As the overheating temperature becomes higher, the grain size becomes finer, and the finer the grain size is, the higher the Vickers hardness.
A wide range of grain size was achieved in a Fe-Cr-Mn austenitic stainless steel (STS) by cold rolling and reversion annealing. The tensile characteristics of the STS were analyzed in terms of the dependence of strain induced martensitic (SIM) transformation on the grain size. In the ultrafine grain regime, the steel showed a high yield strength over 1 GPa, a discontinuous yielding, and a prolonged yield point elongation followed by considerable strain hardening. By increasing the grain size, the discontinuous yielding diminished and the yield point elongation decreased. The microstructural examination revealed that these tensile characteristics are closely related to the suppression of SIM transformation with decreasing the grain size. Especially, the prolonged yield point elongation of the ultrafine grained STS was found to be associated with development of unidirectional ε martensite bands. Based on the microstructural examination of the deformed microstructures, the rationalization of the grain size dependence of SIM transformation was suggested.
SiC particles reinforced Mg-Zr, Mg-Zn and Mg-Zn-Zr composites were manufactured by Rheocompocasting method. Effects of Zn, Zr addition on microstructures and hardness were investigated by using the micro Vickers hardness tester, the optical and scanning electron microscopy. By the Zr addition to the pureMg/SiCp composites, SiC particles become more homogeneously dispersed and grain refined so that the micro hardness of the composite increased. In case of Zn addition, although grain refinement and homogeneous dispersion effects of SiC particles were not obtained, hardness was more increased than the only Zr added composite by the formation of many Mg-Zn intermetallic compounds at grain boundary. In the Mg-Zn-Zr/SiCp composite, the highest value of hardness was obtained by triple effects such as grain refining, dispersion hardening of SiC particles and Mg-Zn compounds.
Commercially pure 1050 aluminum alloy with ultra-fine grain sizes was produced by a friction stir process. The maximum temperature in the friction stir processed zone decreased almost linearly with the tool rotation speed. In the friction stir processed zone, dislocation density was very low and fine equiaxed grains were observed. The grain size decreased with tool rotation speed. It is noteworthy that, for 560 rpm, a grain size decreased to even the submicron level with only the single pass of friction stir process. These fine grains resulted in improvement in hardness of the friction stir processed zone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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