microstructural and mechanical properties of a medium-silicon low-alloy steel under quenching and partitioning heat treatment: a comparative study with step quenching process

This study aims to investigate the mechanical behavior of a medium-silicon lowalloy steel subjected to quenching and partitioning (qp) heat treatment and to compare it with that of step quenching (sq). microstructural observations were carried out using field-emission scanning electron microscopy (fe-sem) with electron backscatter diffraction (ebsd) and transmission electron microscopy (tem). furthermore, mechanical tests including hardness, tensile, and impact tests, as well as phase analysis by x-ray diffraction (xrd), were employed. the results revealed that the product of ultimate tensile strength and total elongation, a reliable criterion for evaluating advanced high-strength steels, increased from 2.4 to 10.2gpa·% in qp samples at 280°c, compared with sq samples at 720°c. the improvement in the mechanical properties of qp specimens is attributed to a micro-composite microstructure containing carbide-free tempered martensite (cftm), fresh martensite (fm), carbide-free bainite (cfb), and retained austenite (ra). this differs from the ferrite–martensite dual-phase microstructures of sq specimens. moreover, the charpy impact energy of sq specimens was 3.5j, while the qp specimens exhibited the highest impact energy absorption with 5.5j.

تحلیل ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کم‌آلیاژ با سیلیسیم متوسط در شرایط عملیات حرارتی کوئنچ و پارتیشن‌بندی در مقایسه با حالت کوئنچ پله‌ای

در این پژوهش رفتار مکانیکی یک فولاد کم‌آلیاژ با سیلیسیم متوسط تحت عملیات حرارتی کوئنچ و پارتیشنینگ (qp) در مقایسه با کوئنچ مرحله‌ای (sq) بررسی شد. مشاهدات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (fe-sem) مجهز به پراش الکترون برگشتی (ebsd) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) انجام شد. همچنین آزمون‌های مکانیکی شامل سختی، کشش و ضربه به همراه آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس (xrd) به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که حاصل‌ضرب استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول کل، به‌عنوان معیاری قابل اعتماد برای ارزیابی فولادهای پیشرفته با استحکام بالا، از 2.4 به 10.2 gpa·% در نمونه‌های qp نسبت به نمونه‌های sq افزایش یافت. بهبود چشمگیر خواص مکانیکی نمونه‌های qp به تشکیل ریزساختار شامل مارتنزیت برگشته بدون کاربید (cftm)، مارتنزیت تازه (fm)، بینیت بدون کاربید (cfb) و آستنیت باقیمانده (ra) نسبت داده می‌شود، در حالی که نمونه‌های sq دارای ریزساختار دو فازی فریت–مارتنزیت بودند. همچنین انرژی ضربه چارپی نمونه‌های sq برابر 3.5 ژول بود، در حالی که نمونه‌های qp بیشترین جذب انرژی ضربه‌ای یعنی 5.5 ژول را نشان دادند.