The development of tool steels for making and shaping other materials requires a better understanding of the material's properties during manufacture. These high-quality steels include many alloying elements, which give increased hardness during tempering. For producing hardened microstructures, austenite generation is essential. The martensite formed by rapid quenching of austenite followed by tempering helps develop high strength steels. Studying carbide precipitation is a challenge as they are very small in size, present only in small volume fractions and high number densities. The carbide reactions are complicated due to so-called metastable carbides, which are only present as part of the precipitation process. This work focuses on model alloys with two main elements in addition to iron and carbon, molybdenum, and vanadium, to clarify and simplify the carbide characterization. This is done to determine the effect of molybdenum and vanadium carbides on the overall hardness. In this work, two model alloys, A and B, are tempered at 550°C and 600°C with the same vanadium content but different molybdenum contents. The hardness of the materials is evaluated and compared at these temperatures. A more detailed characterization work is done for material A with Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy (STEM-EDS) to understand the microstructure and analyze the precipitates. Simulations are performed with Thermo-Calc Prisma (TC-Prisma) to support the experimental work, which includes the simulation of the secondary carbide precipitation, mainly molybdenum carbides in material A tempered for 24h at 600°C, and predicts the carbide precipitation behavior in this steel. The results from STEM-EDS and TC-Prisma for material A, show that the small secondary carbides in the martensite contribute to the increased strength of material A. Due to the overaging of the carbides at 600°C, the hardness at 550°C is higher than at 600°C for material A. The given thesis work is an attempt to interpret the development of secondary carbides of Mo and V in the martensitic matrix and their role in the overall hardness. / Den ständiga utvecklingen av högpresterande stål för transport, konstruktion och energisektorn kräver bättre förståelse för materialets egenskaper vid tillverkning. Dessa martensitiska stål inkluderar många legeringselement vilket ger ökad hårdhet vid härdning och anlöpning. Att studera utskiljning av karbider är en utmaning eftersom de är närvarande endast i liten volymsfraktion. Karbidreaktionerna är komplexa till följd av så kallade metastabila karbider vilka endast är närvarande vid en del av utskiljningsförloppet. För att tydliggöra och förenkla karbidkarakteriseringen fokuserar detta arbete på modellegeringar med två huvudelement utöver järn och kol, molybden och vanadin. Detta görs för att fastställa effekten av molybden och vanadinkarbider på den totala hårdheten. I detta arbete studeras två modellegeringar, A och B, härdade och anlöpta vid 550 °C och 600 °C med samma vanadininnehåll men olika molybdeninnehåll. Materialens hårdhet utvärderas och jämförs vid dessa temperaturer. Ett mer detaljerat karaktäriseringsarbete görs för material A med hjälp av STEM-EDS för att förstå mikrostrukturen och analysera utskiljningarna. Simuleringar görs med TC-PRISMA för att stödja det experimentella arbetet, vilket inkluderar simulering av den sekundära karbidutskiljningen och predikterar karbidstrukturen i dessa stål. Resultaten visar att de små sekundärkarbiderna i martensiten bidrar till den ökade styrkan hos material A. Hårdheten vid 550 °C är högre än vid 600 °C för material A eftersom både utskiljningen av karbider är sker långsammare och även dislokationsåterhämtning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-284449 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Jubica, Jubica |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2020:564 |
Page generated in 0.003 seconds