Microstructure and mechanical properties of a martensitic stainless steel (0.2%C–12%Cr) after quenching and partitioning (Q&amp;P) process

Marques, Murilo Carmelo Satolo; Moura, Ariane Neves de; Alcântara, Cláudio Moreira de; Carvalho, Felipe Moreno Siqueira Borges de; Bussoloti, Robson; Labiapari, Wilian da Silva; Vatavuk, Jan

doi:10.1016/j.jmrt.2023.04.018

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“…An increased content of martensite leads to enhanced local hardness, which causes cracks to propagate in its surroundings and delayed necking. As a result, the strength and plasticity of steel are enhanced simultaneously [ 12 , 13 ]. Also, the addition of other elements could affect the formation of bainite and the mechanical properties of steel.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study of Quenching and Partitioning (Q&P) and Ultrasonic Surface Rolling (USR) Process on Microstructure and Mechanical Property of a High-Strength Martensitic Steel

Hou,

Duan,

et al. 2024

Materials

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Steel with a combination of strength and plasticity is prevalently demanded for lightweight design and emission reductions in manufacturing. In this study, a high-strength Cr-Ni-Mo martensitic steel treated by quenching and partitioning (Q&P) and ultrasonic surface rolling (USR) processes was studied for both strength and plasticity enhancement. Specimens were austenitized at 850 °C and then quenched to 240 °C via cooling by water, oil, and normalization in quenching. This was followed by partitioning, in which two groups of specimens were heated to 370 °C and 350 °C for 45 min, respectively. At last, all the specimens were quenched to room temperature with the same methods of quenching. The highest tensile strength increased from 681.73 MPa to 1389.76 MPa when compared to as-received (AR) steel after the Q&P process. The USR process with a static force of 800 N further improved the tensile strength of specimens with high tensile strength after the Q&P process, which improved from 1389.76 MPa to 1586.62 MPa and the product’s strength and elongation (PSE) increased from 15.76 GPa% to 15.9 GPa%, while the total elongation showed a mitigatory decrease from 11.34% to 10.02%. Tensile fractures were also studied and verified using a combination of strength and plasticity after a combined process of Q&P and USR.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study of Quenching and Partitioning (Q&P) and Ultrasonic Surface Rolling (USR) Process on Microstructure and Mechanical Property of a High-Strength Martensitic Steel

Hou,

Duan,

et al. 2024

Materials

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“…Es importante destacar que la identificación de las fases morfológicas se llevó a cabo siguiendo la metodología convencional en microscopía electrónica para detectar la presencia de austenita retenida. Esta austenita se encuentra en forma de bloques o películas delgadas en los bordes de la martensita secundaria, lo cual está bien documentado en la literatura [277][278][279][280][281][282][283][284][285][286].…”

Section: Identificación Y Análisis De Fases Mediante Microscopio Elec...unclassified

Diseño de aleación de alta entropía de alto desempeño mecánico en condiciones de bajas y altas temperaturas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales.

Rojas Jara,

Melendrez Castro

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Debido al continuo avance tecnológico y a los crecientes requerimientos de la industria moderna, es necesario buscar materiales de alto rendimiento para satisfacer las necesidades industriales actuales como la automotriz, aeroespacial y energética, que enfrentan claras limitaciones en las condiciones de fabricación y en los requerimientos de los materiales. Además, para obtener materiales de alto rendimiento, se han tenido que buscar nuevas metodologías de diseño. Ejemplo de lo anterior son las aleaciones de alta entropía. Su diseño requiere la consideración de variables no convencionales o no contempladas en la metodología CALPHAD. Una de estas variables son los rangos de estabilidad de los electrones de valencia, que están acoplados al factor de empaquetamiento atómico. Adicionalmente, el diseño de materiales progresivos esta involucrando el aprendizaje automático como método predictivo de aleaciones complejas. En este contexto, se han diseñado, fabricado y caracterizados materiales metálicos complejos, que incluyen un acero avanzado de alta resistencia mecánica y aleaciones de alta entropía con mecanismos de refuerzo mecánico. Estos materiales buscan satisfacer las necesidades de las industrias mencionadas, y ofrecen una solución prometedora para mejorar el desempeño de los componentes y sistemas utilizados en ellas. El diseño se realizó utilizando CALPHAD, análisis exploratorio de datos y aprendizaje automático para las aleaciones de alta entropía. Se estudiaron los mecanismos de refuerzo por plasticidad inducida y precipitación mediante caracterización microestructural y mecánica en múltiples escalas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales. Como principales resultados en el acero avanzado de alta resistencia mecánica se obtuvo posterior al tratamiento de temple y partición una retención máxima de austenita de un 10.75% con una absorción de energía indirecta (tolerancia al daño) de 30.55 GPa%. Además, se ha observado que la estabilización de la austenita retenida se ve afectada por el espesor de la muestra debido a la cinética de difusión durante el proceso de partición. Esto se debe a que, a medida que aumenta el espesor, la muestra experimenta una menor homogeneidad de temperatura a lo largo del tiempo debido a la transferencia de calor. Los principales resultados obtenidos en las aleaciones de alta entropía consistieron en nuevos rangos de estabilidad basados en la concentración de electrones de valencia (VEC por sus siglas en inglés) acoplado al factor de empaquetamiento atómico para la predicción de fases. La resistencia a bajas y altas temperaturas de la aleación de alta entropía diseñada Fe36.29Cr28.9Ni26.15Cu4.17Ti1.67V2.48C0.46 es destacable entre la media de las aleaciones de alta entropía FCC, incluso en su condición salida de fundición. La aleación presentó una resistencia al impacto a -196°C de 103.01 J y de 93.195 J para una temperatura de 25°C debido a refuerzo por plasticidad inducida mixta TRIP/TWIP. La resistencia al daño obtenida a temperaturas de 600°C fue de 30.06 GPa% y a temperatura ambiente de 47.64 GPa%, siendo una aleación apta para aplicaciones a altas temperaturas y a temperaturas extremadamente bajas. La aleación de alta entropía Fe37.37Cr26.38Ni7.44Cu6.41Mn17.59Nb1.17C3.63 resulto en una aleación eutéctica de grano ultrafino con refuerzo de fase B2 principalmente. La resistencia al daño en la condición solubilizada parcialmente fue de 37.20 GPa%, el refuerzo mecánico proporcionado por la fase B2 y grano ultrafino son prometedores, sin embargo, es requerido un mayor control sobre la fase Laves.

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Optimizing the Microstructure and Mechanical Properties of Quenching and Partitioning 12% Chromium Stainless Steel Through Nitrogen Addition and Quench Temperature Control

Nazari,

Ghasemi

2024

J. of Materi Eng and Perform

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Microstructure and mechanical properties of a martensitic stainless steel (0.2%C–12%Cr) after quenching and partitioning (Q&P) process

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Study of Quenching and Partitioning (Q&P) and Ultrasonic Surface Rolling (USR) Process on Microstructure and Mechanical Property of a High-Strength Martensitic Steel

Study of Quenching and Partitioning (Q&P) and Ultrasonic Surface Rolling (USR) Process on Microstructure and Mechanical Property of a High-Strength Martensitic Steel

Diseño de aleación de alta entropía de alto desempeño mecánico en condiciones de bajas y altas temperaturas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales.

Optimizing the Microstructure and Mechanical Properties of Quenching and Partitioning 12% Chromium Stainless Steel Through Nitrogen Addition and Quench Temperature Control

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