الملخص
التأثير الميتالورجي لعنصر النيوبيوم على سبائك الحديد عالي المنجنيز والملدن بالمعالجة الحرارية لا زال موضوع نقاش واهتمام بين شركات صناعة السيارات وشركات صناعة الحديد لاهمية هذا النوع من الصلب في صناعة هياكل السيارات. وموضوع هذا النقاش حسب المصادر العلمية ينصب حول تأثير ذوبانية النيوبيوم في الاستنيت على التركيب المجهري وبالتالي على الخواص الميكانيكية للسبيكة.
في هذا البحث يتركز الاهتمام على دراسة ذوبانية النيوبيوم على سبيكة الحديد المحتوية على 30% منجنيز حيث تمت اضافة النيوبيوم النقي بنسب مئوية تبدأ من 0.05 الى 1.0 على مسبوكات الصلب اثناء عمليات السباكة. والعينات المستعملة في الدراسة هي عينات منتجة بطريقة السباكة التقليدية (في الهواء الجوي) تمت معالجتها في درجة حرارة 1200 درجة مئوية وفي فترات زمنة، 2 و5 و 10 و 30 و60 دقيقة لغرض التلدين. وللكشف على البنية المجهرية والتعرف على تأثير عملية التلدين تم استعمال المجهر الالكتروني النافذ والمجهر الالكتروني الماسح المزود بوحدة التحليل الكيميائي لتحديد نوع المركبات المترسبة في محلول السبيكة الجامد بعد المعالجة الحرارية.
تم ايضا في هذه البحث الدراسة النظرية لذوبانية النيوبيوم اعتماداً على افتراضات العالم جلادمان كما تم اختبارها باستعمال برنامج تحليل ذوبانية العناصر (ثيرمو- كلك). لذا جاءت نتائج هذا البحث كمقارنة بين التجارب المعملية للبنية المجهرية والدراسة النظرية، ووُجِد ان عنصر النيوبيوم يذوب في سبيكة الأوستنيت مكونا عائق ساحب لحدود الحبيبات وان النسب العالية من هذا العنصر ايضا تكوَن المركبات المترسبة في طور الأوستنيت والتي لها تأثير يعيق نمو حبيبات الطور وكلا الحالتين تسببان في تحسين بعض الخواص الميكانيكية للسبيكة المحتوية على 30% منجنيز.
ABSTRACT
The metallurgical influence of niobium (Nb) on an annealed high manganese (Mn) steel is still an active issue of discussion between automobile companies and steel manufacturers. Some controversy exists in the literature concerning the influence of Nb solubility on microstructure and thereby on mechanical properties.
The influence of Nb-solubility on microstructure of Fe30Mn alloy steel was investigated experimentally and by computational materials modeling. Nb was added in 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6 and 1% additions and the alloy samples were annealed at 1200oC for 2, 5, 10, 30 and 60 minutes. The microstructure was investigated using an optical microscope, TEM and SEM-EDX and precipitates were chemically tested.
Niobium solubility in Fe30Mn austenite was theoretically studied based on Gladman assumptions and was also examined by Thermo-Calc analysis. The result of this work is a comparison between the microstructure analysis and theoretical studies, and it has been found that Nb was soluble in Fe30Mn austenite phase and has had a solute drag effect where Nb(C,N) and NbN precipitates were seen and the effect was pinning effect.
