فولادهای تریپ یا فولاد با پلاستیسیته ناشی از استحاله (Trip steels, Transformation induced plasticity steel) گروهی از فولادهای کم آلیاژی هستند که بدلیل خواص مکانیکی ویژه‌ از اهمیت خاصی برخودارند. (لینک داخلی).

ساختار فولادهای تریپ

شکل زیر شماتیکی از ریزساختار این فولادها را نشان می‌دهد. فازهای فریت، مارتنزیت، بینیت و آستنیت باقی مانده در این شکل بخوبی قابل مشاهده هستند.

شماتیکی از ریزساختار فولادهای تریپ[۱].

فولادهای تریپ (فولاد با پلاستیسیته ناشی از استحاله) یکی از مهمترین اعضای خانواده فولادهای پیشرفته استحکام بالا (AHSS ) Advanced High Strength Steel هستند[۱].

اصطلاح “Trip” از مکانیزم پلاستیسیته حاصل از استحاله ناشی می‌شود. این فولادها شامل درصد بالایی (۱۵-۱۰ درصد) از آستنیت باقی مانده در زمینه فریتی هستند[۲]. علاوه بر این، ریزساختار این فولادها شامل فازهای سخت مانند بینیت و مارتنزیت در مقادیر مختلف است.

تاثیر کربن در فولادهای تریپ

فولادهای تریپ بدلیل محتوی کربن بالاتر نسبت به اعضای دیگر فولادهای AHSS، بعنوان مثال فولادهای دو فازی، بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. این فولادها طی یک فرآیند ایزوترمال (همدما) در یک دمای متوسط قرار می‌گیرند تا مقداری فاز بینیت در آن‌ها تشکیل شود. افزودنی‌های آلومینیوم و سیلیسیم در این فولاد، باعث سرعت بخشیدن به فرآیند تشکیل بینیت و فریت می‌شوند؛ همچنین از تشکیل کاربید در ناحیه بینیتی جلوگیری می‌کنند. مقادیر بالای محتوی کربن، آلومینیوم و سیلیسیم در فولادهای تریپ، باعث افزایش مقدار آستنیت باقی مانده در ریزساختار نهایی مواد می‌شود. محتوی کربن بالا، فاز آستنیت باقی مانده را در زیر دمای محیط تثبیت می‌کند. محتوی کربن متغیر موجب کنترل سطح تنش، در هنگام شروع دگرگونی آستنیت به مارتنزیت، می‌شود.

در محتوی کربن کم، تبدیل آستنیت باقی مانده به مارتنزیت، بلافاصله بعد از تغییر شکل آغاز می‌شود؛ به همین دلیل، قابلیت شکل پذیری و نرخ کار سختی در فرآیندهای پرسکاری بهبود می‌یابد. در محتوی کربن بالاتر، تبدیل آستنیت باقی مانده به مارتنزیت فقط در سطوح کرنش بالاتر از کرنشی که در فرآیند شکل دهی بکار گرفته شده است، رخ می‌دهد. در محتوی کربن بالاتر، بقایای آستنیت باقی مانده بعد از آخرین مرحله از فرآیند شکل دهی، در طی تغییر شکل‌های بعدی (بعنوان مثال هنگام وقوع تصادف در خودروها) به مارتنزیت تبدیل می‌شود[۱].

انواع فولادهای تریپ

انواع این فولادها عبارتند از TRIP 350/600، TRIP ۴۰۰/۷۰۰،TRIP 450/800 ،TRIP 600/980  وTRIP ۷۵۰/۹۸۰[۱].

خواص فولادهای Trip

فولادهای تریپ می‌توانند با استفاده از فرآیندهای نورد گرم، نورد سرد و گالوانیزه گرم با دامنه استحکام ۸۰۰-۵۰۰ مگاپاسکال تولید شوند. فولادهای تریپ بدلیل نرخ کار سختی بالا، که توسط فازهای ثانویه سخت پراکنده شده در فریت نرم ایجاد می‌شود، بسیار مطلوب هستند. علیرغم این حقیقت که نرخ کار سختی اولیه مواد از فولادهای دو فازی کمتر است، اما فولادهای تریپ نرخ کار سختی خود را در سطوح کرنش بسیار بالاتر (جایی که نرخ کار سختی فولادهای دو فازی بسیار پایین است) همچنان حفظ می‌کنند[۱]. شکل زیر نسبت استحکام کششی به درصد ازدیاد طول فولادهای تریپ را نشان می‌دهد. این فولادها از استحکام کششی بالایی برخوردار هستند.

نسبت استحکام کششی به درصد ازیاد طول در فولادهای تریپ[۱].

ظرفیت کرنش سختی بالا و استحکام مکانیکی فولاد تریپ، آن‌ را به یک گزینه مناسب برای کاربرد در قطعات خودرو، که نیاز به ظرفیت جذب انرژی بالایی دارند، تبدیل کرده است[۱].

خواص کار سختی

فولاد تریپ در مقایسه با سایر فولادهای پیشرفته استحکام بالا، در مقادیر بالاتری از کرنش، نرخ کار سختی بالاتری از خود نشان می‌دهند[۱].

قابلیت شکل پذیری

این فولادها بدلیل نرخ کار سختی بالا، خاصیت تغییر شکل کششی قابل توجهی دارند[۱].

Bake hardening (BH)

فولاد تریپ ظرفیت Bake hardening بالایی دارد؛ به همین دلیل استحکام تسلیم آن‌ها به حدود ۷۰ مگاپاسکال افزایش می‌یابد.

• Bake hardening (BH): روشی پیشرفته برای تولید فولادهای کم کربن با استحکام تسلیم بالا در صنعت خودروسازی است.

قابلیت کاهش وزن بالا

بدلیل خصوصیات ذکر شده در بالا، این فولادها گزینه‌ مناسبی برای کاهش وزن در قطعات محسوب می‌شوند[۱].

کاربردهای فولادهای تریپ در خودرو

فولادهای تریپ در ساخت قطعات خودرو که در هنگام وقوع تصادف، نیاز به کار سختی و جذب انرژی بالایی دارند، بسیار مناسب هستند. این فولادها بدلیل قابلیت شکل پذیری و نرخ کار سختی بالا در ساخت قطعاتی که اشکال پیچیده دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهایی از گریدهای این فولاد در قطعات خودرو در جدول زیر ارائه شده است[۱].

فولادهای تریپ گروهی از فولادهای کم آلیاژی و حاوی درصد بالایی از آستنیت باقی مانده هستند. علاوه بر این، این فولادها عضو پر اهمیتی از خانواده فولادهای پیشرفته استحکام بالا هستند. بدلیل کار سختی بالای این فولاد، جذب انرژی آن بسیار بالاست. بنابراین در قطعاتی از خودرو که نیاز به جذب انرژی بالایی (در هنگام تصادف) دارند بطور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

[۱]         “http://www.nationalmaterial.com/what-are-trip-steels/.” .

[۲]         Myer kutz, Handbook of Materials Selection. .