Datum i mjesto odbrane:
20.09.2010. Fakultet za metalurgiju i materijale u Zenici
Kandidat:
mr. sc. Besim Baručija
Mentor:
prof. dr. Sreto Tomašević.
Komisija za odbranu:
1. Prof. dr. sc. Faik Uzunović, redovni profesor Fakulteta za metalurgiju i materijale Univerziteta u Zenici, za naučnu oblast: "Plastična prerada", predsjednik;
2. Prof. dr. sc. Sreto Tomašević, redovni profesor Fakulteta za metalurgiju i materijale Univerziteta u Zenici, za predmete: "Fizička metalurgija" i "Metalurška tehnologija", mentor i član;
3. Prof. dr. sc. Mirsada Oruč, vanredni profesor Fakulteta za metalurgiju i materijale Univerziteta u Zenici, za naučnu oblast: "Metalni materijali", član;
4. Prof. dr. sc. Ivan Vitez, redoviti profesor u trajnom zvanju Strojarskog fakulteta u Slavonskom Brodu Sveučilišta u Osijeku, za naučnu oblast: "Inženjerstvo materijala", član

Naslov teme:
Mehanizmi djelovanja aluminijum nitrida na hladnu deformabilnost niskougljeničnog čelika umirenog sa aluminijumom kod sadržaja azota > 70 ppm

Rezime
Zbog slabe plastičnosti pri opitu hladnog sabijanja čelika, koji su dezoksidirani sa aluminijumom, a koje propisuje DIN 1654/Dio2/80, odnosno ISO 49 54, pristupilo se proizvodnji trideset dvije opitne taline QSt.čelika u LD Čeličani "Željezara Zenica" d.o.o. Zenica, danas "ACELOR MITTAL" d.d. Zenica sa ciljem utvrđivanja uzroka slabe plastičnosti na vruće valjanoj žici dimenzija od f6 mm do f25 mm. Naročito slaba plastičnost u hladnom stanju QSt.čelika bila je na vruće valjanoj žici proizvedenoj na Žičnoj pruzi, kao i nešto malo bolja na vruće valjanoj žici proizvedenoj na Sitnoj pruzi.
Slabi rezultati plastičnosti putem opita hladnog sabijanja na opitnim probama od šesnaest probnih talina (prva grupa) QSt.čelika, koji imaju niže vrijednosti sadržaja ugljika i mangana ukazuju da važeća tehnologija proizvodnje na posmatranim valjačkim postrojenjima nije optimalna u odnosu na savremenu metaluršku praksu proizvodnje ovih vrsta čelika. Savremena metalurška praksa u procesu proizvodnje čelika dezoksidisanih aluminijumom treba da obezbijedi optimalan hemijski sastav, unutrašnju homogenost, viši stepen čistoće, optimalnu mikrostrukturu (grublje zrno i što manji sadržaj perlita), kao i dobru površinu vruće valjane žice.
Postavljena je i teza da je u procesu dezoksidacije tečnog čelika aluminijem vjerovatno prisutan proces nekontroliranog nastajanja precipitata aluminijnitrida, koje poznatim mehanizmima prema Zeneru blokiraju rast austenitnog zrna prilikom zagrijavanja, procesa dinamičke i statičke rekristalizacije, kao i rasta zrna poslije vruće deformacije valjanjem, što ima kao posljedicu nastajanje sitnozrnate strukture čija je veličina zrna do 10 po ASTM-u. Sitnozrnata mikrostruktura i dobijene visoke vrijednosti gornjeg napona tečenja (ReH) su nepovoljne za ovu vrstu čelika, odnosno potrebna je grubozrnata mikrostruktura kao i niže vrijednosti gornjeg napona tečenja (ReH) da bi se dobila zadovoljavajuća plastičnost u hladnom stanju, što je ostvareno novom tehnologijom proizvodnje, odnosno nova termomehanička obrada dala je smanjenje početne temperature valjanja, duže zadržavanje uloška u koračnim pećima putem povećanja ritma valjanja, kao i sporije hlađenje poslije vrućeg valjanja u odnosu na postojeću, odnosno važeću tehnologiju proizvodnje.
U odnosu na postavljenu tezu o prisutnosti nekontroliranog nastajanja precipitata aluminijnitrida u QSt.čelicima sačinjena je nova tehnologija proizvodnje za oba posmatrana valjačka agregata. Prema novoj termomehaničkoj obradi prerađena je druga grupa od šesnaest opitnih talina koje su imale više sadržaje ugljika, mangana i aluminija. Sadržaj azota kod druge grupe opitnih talina kretao se u intervalu od 88 do 116 ppm, što je više u odnosu na dozvoljeni sadržaj od 70 ppm.
Ispitivanja mehaničkih osobina putem opita zatezanjem kao i mikrostrukture na vruće valjanoj žici koja je proizvedena po novoj termomehaničkoj obradi proizvodnje dala su niže vrijednosti gornjeg napona tečenja (ReH) za          15 Mpa do 24 Mpa, kao i više vrijednosti suženja, odnosno kontrakcije poprečnog presjeka (Z) od 1,6 do 2,8% u odnosu na vruće valjanu žicu proizvedenu po staroj tehnologiji. Veličina sekundarnog zrna bila je manja za 1 do 2 razreda po ASTM-u u odnosu na vrijednosti veličina sekundarnog zrna vruće valjane žice proizvedene po staroj tehnologiji proizvodnje.
Ostvarene niže vrijednosti gornjeg napona tečenja (ReH) kao i više vrijednosti suženja poprečnog presjeka (Z), te dobijanje grubljeg sekundarnog zrna pogodovalo je dobijanju relativno zadovoljavajućeg povećanja plastičnosti QSt.čelika pri opitu hladnog sabijanja za 45% - 83,5% u zavisnosti od valjane dimenzije kao i valjačkog agregata.
Istraživanja mikrostrukture putem transmisionog elektronskog mikroskopa (TEM) pokazala su da je ispravno postavljena teza o postojanju precipitata aluminijnitrida u QSt.čelicima koji su po novoj tehnologiji proizvodnje grublji i manje su prepreke odnosno barijere za kretanje granica u procesima dinamičke i statičke rekristalizacije, kao i rasta zrna poslije vruće prerade valjanjem, što ima kao rezultat grublje austenitno, odnosno feritno zrno u mikrostrukturi čelika.
Precipitati aluminijnitrida koji nisu koherentni sa kristalnim sistemom matriksa, trebaju da dožive u QSt.čelicima Ostwaldovu zrelost u procesu termomehaničke obrade tako da pri plastičnoj deformaciji u hladnom stanju budu manja prepreka kretanju dislokacija na granici tečenja po Orowanovom mehanizmu, odnosno da imamo u tom kontekstu i niže vrijednosti gornjeg napona tečenja (ReH) po ovom osnovu.

Ključne riječi:
termomehanička obrada, rekristalizacija, precipitacija, sekundarna struktura, plastičnost