Thermomechanical treatment of multiphase high strenght steels

Zvyšující se požadavky na materiálové vlastnosti, snižování hmotnosti dílů a snižování výrobních nákladů jsou velkým impulzem pro vývoj nových nízkolegovaných ocelí s vysokou pevností, které jsou ekonomicky výhodné pro jejich nízký obsah legujících prvků. Moderní nízkolegované vysokopevné oceli zpracovány nekonvenčním tepelným zpracováním nebo termomechanickým zpracováním mohou dosáhnout podstatně lepších mechanických vlastností při porovnání s konvenčním zpracováním. Experimentální program této disertační práce se zabýval termomechanickým zpracováním nově navržené nízkolegované vysokopevné ocele 42SiCr s obsahem okolo 0,4% uhlíku a 2% křemíku. Cílem experimentu bylo vyvinout a optimalizovat nový typ tepelného zpracování s integrovanou inkrementální deformací na základě Q&P procesu, kterým by bylo možno dosáhnout pevností až 2000 MPa při zachování relativně vysoké tažnosti materiálu. Nejprve byl experiment zaměřen na materiálově-technologické modelování vysokopevné nízkolegované oceli 42SiCr pomocí termomechanického simulátoru. Na simulátoru byla provedena optimalizace Q&P procesu. Modelovým zpracováním byla získána mikrostruktura tvořená martenzitickou matricí, bainitem a jemně rozptýleným zbytkovým austenitem. Mez pevnosti dosahovala přes 2000 MPa s tažností přes 10%. V dalším kroku experimentu byly výsledky a poznatky z modelového zpracování přeneseny do reálného procesu nové technologie rotačního zpětného protlačování. Vliv parametrů technologických procesů na vývoj struktury byl analyzován pomocí metalografie a mechanické vlastnosti byly měřeny tahovou zkouškou a zkouškou tvrdosti. Podíl zbytkového austenitu byl stanoven rentgenovou difrakční analýzou.Katedra materiálu a strojírenské metalurgieObhájenoThe increasing demands on material properties, lowering the mass of components, and lowering production costs are all strong drivers for the development of low-alloyed steels with high strength, which are low cost owing to their low content of alloying elements. Modern advanced low-alloyed steels processed using unconventional methods of heat or thermomechanical treatment can achieve substantially better mechanical properties when compared to conventional treatments. The experimental programme of this doctoral thesis was carried out to test several strategies of thermomechanical treatment of a newly designed low-alloyed high-strength steel 42SiCr with about 0.4% C and 2% Si. The aim of the experiment was to develop and optimize a new type of heat treatment based on the Q&P process (Quenching - Partitioning) which should be capable of achieving strengths of up to 2000 MPa whilst maintaining relatively high ductility. First of all the experiment focused on material-technological modelling of high strength low-alloyed 42SiCr steel using a thermomechanical simulator. Optimization of the Q&P process was carried out on the simulator. By modelling the treatment, a microstructure was obtained formed of a martensite matrix, bainite and finely diffused retained austenite, which was analysed using various microscopic methods. The tensile strength was higher than 2000 MPa with ductility above 10%. In the next step of the experiment, the results and findings from material-technological modelling were applied to the real process of the new rotary spin extrusion. technology. The influence of the technological process parameters on the structural development was analyzed using several microscopic methods and the resulting mechanical properties were measured by means of tensile testing and hardness testing. The volume fraction of the retained austenite was established by X-ray diffraction phase analysis