iNetDoc

رشد ترک حاصل از خستگی در فولاد سخت شده روزنه¬ای ضد زنگ AISI 316L

نوع : word - قیمت :9000 - تعداد صفحه : 15

بخشی از ترجمه : 

رشد ترک حاصل از خستگی در فولاد سخت شده روزنه­ای ضد زنگ AISI 316L

رشد ترک حاصل از خستگی در فولاد سخت شده روزنه­ای ضد زنگ AISI 316L در هوا و محلول 60 میلی لیتر آب­نمک موردد بررسی قرار گرفته است. تنش­های فشاری بزرگ حاصل از فرا اشباع شدن عظیم کربن بخاطر کربنی شدن در دمای پایین منجر به افزایش خستگی در شکاف به میزان  تا  و کاهش نرخ رشد ترک با نسبت 2 در شدت تنش کم می­شود. فراکتوگرافی سطوح شکست اختلاف قابل توجهی میان کل ماده و سطوح سخت شده نشان نمی­دهد، این موضوع در هوا و آب نمک صادق است و تفاوت قابل توجهی ندارد.

مقدمه

مقاومت مواد مورد استفاده در سازه­های مهندسی، منجر به محدودیت مدت عمر آن­ها می­گردد. این موضوع همواره به عنوان دغدغه­ای ثابت در مهندسی مدرن مطرح بوده است. این موضوع مشوقی در توسعه تکنیک های متنوعی در مهندسی سطح به خصوص درباره آلیاژهای فولاد ضد زنگ آستینیتی گردیده­است.]1-9[ با وجود فراهم نمودن خواص ضد خوردگی بسیار مناسب در فولادهای آستنیتی، استفاده از این مواد به دلیل ارائه خواص مکانیکی نه چندان مناسب مخصوصا فرسایش و خستگی محدود است.

در حال حاضر نیتریدی و کربنی نودن سطوح جهت افزایش سختی فولاد کاربرد دارد که منجر به افزایش مقاومت در برابر خستگی تا 10⁷  سیکل می­گردد. به عنوان مثال، نیتریدی نمودن یونی فولاد AISI 4140 مقاومت این آلیاژ در برابر خستگی را تا 50 درصد افزایش می­دهد.]5[ علیرغم مقاومت بالا در برابر خوردگی، در طی فرایند نیتریدی نمودن، شکل­پذیری فلز به طرز فجیعی کاهش می­یابد.]10[ بعلاوه مقاومت خوردگی در فولاد آستنیتی بعلت ایجاد نیترید کروم در لایه سخت شده بهبود می­یابد.]5[ از طرف دیگر کربنی سازی در دمای پایین منجر به بهبود قابلیت­های مکانیکی و افزایش مقاومت در برابر خوردگی می­شود.]9 و 11[ حد مقاومت در برابر خستگی در فولاد ضد زنگ 316L پس از کربنی سازی در دمای پایین به حدود 325 Mpa می­رسد(  که  به مقدار 0.2 درصد تنش تسلیم است) بعلاوه تاثیر منفی در شکل پذیری فلز مشاهده نمی­شود. ]9 و 12[ این نتایج را می­توان با حد خستگی حدود 200 Mpa  پیش از عملیات مقایسه نمود.

تنها چند بررسی در مورد تاثیرات کربنی سازی در دمای پایین بر نرخ رشد ترک حاصل از خستگی و دامنه رشد آن وجود دارد، مخصوصا برای فولادهای آستنیتی. در هر حال این یکی از فولادهای کاملا مقاوم در برابر خستگی که به طرز موثری کاهش نرخ رشد ترک را پس از کربنی سازی معمول در دمای بالا نشان داده است]13[، نتایج نشان دهنده تحمل تنش پسماند فشاری تا 140 مگاپاسکال است.   تحقیقات تئوری ]14[ نشان داده است که تحمل تنش فشاری پسماند رابطه مستقیم با بهبود در دامنه و نرخ رشد ترک دارد.

در این مقاله تاثیر کربنی سازی در دمای پایین بر نرخ رشد و دامنه رشد ترک حاصل از خستگی در محیط معمول (هوا) و خورنده (محلول آب نمک 60 میلی لیتر) مورد بررسی قرار گرفته است. پس از کربنی سازی در دمای 723 کلوین، افزایش سختی و میزان تنش فشاری پسماند، کمتر از 2 گیگاپاسکال به وضوح قابل مشاهده است که آزمایش­های نشان دهنده پروفایل عمق کربن این موضوع را تایید می­نماید(شکل 1).]9[ عمق در این مثال حدود 25 میکرومتر است. تنش­های سطحی فشاری بزرگ، که به واسطه روزنه­های کربنی در حال فوق اشباع ایجاد شده اند، مبنای مقاومت بالا در برابر خستگی هستند.

نرخ رشد ترک حاصل از خستگی تابع عوامل بسیار است، تنش­های پسماند، نیروهای اساسی موجود در ترک، جابجایی در بخشی از ساختار و تغییر فاز به حالت پلاستیک در لبه ترک خستگی به علت کرنش. بعلاوه گاهی ضریب تنش، دما و شرایط محیطی نیز منجر به تاثیر گرفتن نرخ رشد ترک حاصل از خستگی می­شوند. تلاش­های بسیاری جهت کاهش نرخ رشد ترک حاصل از خستگی با کنترل میزان تنش­های فشاری پسماند در ترک­ها انجام شده است. در گذشته ما کاهش موثری در گرایش به تولید ترک در فولاد ضد زنگ AISI 316L به دلیل کربنی سازی در دمای پایین گزارش نموده­ایم.]9[ در این مقاله تمرکز ما بر بررسی تاثیر کربنی سازی در دمای پایین بر شیوه رشد ترک حاصل از خستگی است.

 

نوع فایل : word
اندازه فایل : 15
قیمت : 9000
خرید