شماره راهنما :
1122 دكتري
پديد آورنده :
رياضي، حميدرضا
عنوان :
ارزيابي رفتار خستگي و خوردگي فولاد ۱۷-۴PH توسط نيتروژن دهي پلاسمايي همزمان با پيرسازي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
هجده، ۱۲۰ص.: مصور، جدول، عكس(رنگي)، نمودار
استاد راهنما :
فخرالدين اشرفي زاده
استاد مشاور :
رحمان حسيني، عبدالمجيد اسلامي
توصيفگر ها :
۱۷-۴PH , تنش پسماند , خستگي , خوردگي , فولاد زنگ نزن , نيتروژن دهي پلاسمايي
استاد داور :
داور خارجي: فرزاد محبوبي; داور داخلي: مسعود عطاپور
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/11/14
كد ايرانداك :
ID1122 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده فوالد زنگنزن 17 4PH از دستهي فوالدهاي زنگنزن رسوب سخت شونده است كه به دليل داشتن مقاومت خوردگي عالي در كنار خواص مكانيكي خوب در بسياري از صنايع نظير دريايي براي محور كشتيها و توربينها استفاده ميشود با توجه به نوع كاربرد اين فوالد افزايش مقاومت به سايش و خستگي مورد توجه قرار گرفته است در اين رساله با پيرسازي و نيتروژندهي پالسمايي همزمان خواص سطحي و مقاومت به خستگي اين فوالد بررسي شد عالوه بر بهبود خواص سطحي عدم افت مقاومت به خوردگي فوالد زنگنزن 17 4PH نيز مد نظر بود در عمليات حرارتي پيرسازي با بررسي سختي تنش پسماند به روش پراش پرتو ايكس و استحكام كششي فوالد بهترين سيكل عمليات حرارتي پيرسازي و دما زمان مربوط به آن شناسايي شد اين فوالد با پيرسازي در دماي 400 C به مدت 01 ساعت استحكام كششي 1182 MPa و سختي 54 راكول سي را از خود نشان داد در فرايند نيتروژندهي پالسمايي دما و زمان فرايند به گونهاي انتخاب شد كه عالوه بر نيتروره شدن سطح نمونهها مركز نمونهها رسوبسخت شوند با بررسي فازهاي اليه نيتروره با ميكروسكوپهاي الكتروني روبشي و عبوري ضخامت اليه نيتروره سختي سطح و عمق نمونهها غلظت نيتروژن در سطح و عمق به روش SIMS و تنش پسماند به وجود آمده در سطح نمونهها به روشهاي پراش پرتو ايكس و نانوسختي سنجي بهترين سيكل فرايند نيتروژندهي پالسمايي انتخاب شد نيتروژندهي پالسمايي در دماي 500 C به مدت 5 ساعت موجب بيشترين عمق نفوذ 70 m و ضخيمترين اليه نيتروره 23 m با باالترين مقدار تنش پسماند فشاري 850 MPa روي سطح شد نتايج نشان داد كه پيرسازي اين فوالد همزمان با نيتروژندهي پالسمايي مقدور است از طرف ديگر با انجام آزمونهاي الكتروشيميايي تافل و طيفسنجي امپدانس مشخص شد كه نيتروژندهي در دماي كم 400 C سبب بهبود مقاومت به خوردگي حفرهاي اين آلياژ ميشود نتايج آزمون خستگي نشان داد كه عمليات حرارتي پيرسازي مقاومت خستگي فوالد را تا 23 و فرايند پيرسازي همزمان با نيتروژندهي پالسمايي ميتواند رفتار خستگي فوالد را تا 44 بهبود بخشد با مقايسه نمودارهاي S N مشخص شد كه خستگي در تنشهاي زياد بيشتر متأثر از خواص سطح نمونه است درحاليكه مركز نمونه كنترلكننده رفتار خستگي در منطقه خستگي در تنشهاي كم است تصاوير سطح شكست نمونههاي خستگي نيتروره شده نشان دادند كه مكان شروع ترك برخالف نمونههاي فقط پيرشده زير سطح بوده است نتايج نانوسختي و تنش پسماند نشان داد كه محل شروع ترك در واقع از مكاني است كه بيشينه تنش كششي روي نمونه اعمال ميشود كلمات كليدي 17 4 PH تنشپسماند خستگي خوردگي فوالد زنگنزن نيتروژندهي پالسمايي
چكيده انگليسي :
121Abstract17 4PH stainless steel is in category of precipitation hardenable stainless steel that is very applicable in lots ofindustries such as marine industries for ship engines shaft and turbines due to its excellent corrosion resistanceand good mechanical properties Noting to the application types of this alloy better wear and fatigue behavioris desired In this dissertation surface properties and fatigue strength of this steel have been investigated bysimultaneous aging and plasma nitriding In addition to improving surface properties maintaining the corrosionresistance was a considered target In aging process the best time temperature set of heat treatment cycle wasdetermined by measuring hardness residual stress by XRD method and tensile strength 17 4PH experiencedthe best mechanical properties by aging at 400 C for 10 h In plasma nitriding time and temperature of theprocess were chosen in such a way that in addition of nitriding of specimens surface their core become agedby precipitation hardening The best cycle for plasma nitriding was specified by investigation of nitrided layerphases by FESEM TEM and XRD thickness surface and core hardness nitrogen concentration by SIMS andformed residual stress by XRD and nano indentation method from surface to core Plasma nitriding at 500 Cfor 5 h caused thicker nitrided layer more diffusion of nitrogen and higher hardness and residual stress on thesurface of specimens Results showed that aging can occurr during plasma nitriding process On the other hand electrochemical tests of Tafel and EIS revealed that plasma nitriding at low temperature 400 C leads to bettercorrosion resistance of the alloy against pitting because expanded martensite allows atomic nitrogens to leavecrystalline lattice into electrolyte and prevent nucleation and growth of pits by formation of NH 4 and makingthe media more basic Fatigue tests results showed that aging heat treatment and simultaneous aging and plasmanitriding can improve fatigue strength of the alloy by 32 and 44 respectively By comparing S N curves it was concluded that fatigue properties in higher stresses is more affected by surface properties however fatigue behavior in lower stresses is more controlled by core properties of specimens Fatigue fracture surfaceof plasma nitrided specimens represented that fatigue crack initiation is under the surface in contrast of justaged specimens Nanohardness and residual stress measurements indicated that crack initiation was at the pointin which the tensile residual stress is at its maximum Keywords 17 4PH Residual stress Fatigue Corrosion Stainless steel Plasma nitriding
استاد راهنما :
فخرالدين اشرفي زاده
استاد مشاور :
رحمان حسيني، عبدالمجيد اسلامي
استاد داور :
داور خارجي: فرزاد محبوبي; داور داخلي: مسعود عطاپور
