Effective grain size refinement of an Fe-24Ni-0.3C metastable austenitic steel by a modified two-step cold rolling and annealing process utilizing the deformation-induced martensitic transformation and its reverse transformation

変形誘起マルテンサイト変態とその逆変態を利用した改良2段冷間圧延焼鈍によるFe-24Ni-0.3C準安定オーステナイト鋼の効果的結晶粒径微細化法

Mao, W.; Gao, S.*; Bai, Y.*; Park, M.-H.*; 柴田 曉伸*; 辻 伸泰*

Mao, W.; Gao, S.*; Bai, Y.*; Park, M.-H.*; Shibata, Akinobu*; Tsuji, Nobuhiro*

超微細結晶粒(UFG)組織を有する準安定オーステナイト鋼は、冷間圧延中の変形誘起マルテンサイト変態と焼鈍時のオーステナイトへの逆変態を利用することにより、従来の冷間圧延および焼鈍プロセスで製造することができる。しかし、変形誘起マルテンサイト変態に対するオーステナイトの機械的安定性が高い場合には、冷間圧延中に十分な量のマルテンサイトが生成しないため、このようなプロセスは適用できない。本研究では、高い機械的安定性を有するFe-24Ni-0.3C準安定オーステナイト鋼に対して、冷間圧延と焼鈍の2段階プロセスを適用した。冷間圧延に先立ち、繰り返しサブゼロ処理と逆焼鈍処理を施した。このような処理により、オーステナイトの機械的安定性が劇的に低下し、その後の冷間圧延工程で変形誘起マルテンサイトの生成が大幅に促進された。その結果、結晶粒の微細化が著しく促進され、平均オーステナイト粒径0.5mmの完全再結晶試験片の作製に成功し、高強度と高延性を両立させた。

Metastable austenitic steels having ultrafine grained (UFG) microstructures can be fabricated by conventional cold rolling and annealing processes by utilizing the deformation-induced martensitic transformation during cold rolling and its reverse transformation to austenite upon annealing. However, such processes are not applicable when the austenite has high mechanical stability against deformation-induced martensitic transformation, since there is no sufficient amount of martensite formed during cold rolling. In the present study, a two-step cold rolling and annealing process was applied to an Fe-24Ni-0.3C metastable austenitic steel having high mechanical stability. Prior to the cold rolling, a repetitive subzero treatment and reverse annealing treatment were applied. Such a treatment dramatically decreased the mechanical stability of the austenite and greatly accelerated the formation of deformation-induced martensite during the following cold rolling processes. As a result, the grain refinement was significantly promoted, and a fully recrystallized specimen with a mean austenite grain size of 0.5 mm was successfully fabricated, which exhibited both high strength and high ductility.