شماره راهنما :
2297 دكتري
پديد آورنده :
رحيم زاده، رئوف
عنوان :
ارزيابي رفتار خوردگي خستگي فولاد زنگ نزن PH17-4 و نقش نيتروژن دهي پلاسمايي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پنج، 98ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
فولاد زنگ¬نزن , PH17-4 , پيرسازي , نيتروژن¬دهي پلاسمايي , لايه نيتروره , خوردگي خستگي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/10/29
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/10/29
چكيده فارسي :
فولاد زنگ¬نزن PH17-4 كاربرد گسترده¬اي در قطعات در معرض تنش¬هاي سيكلي در صنايع دريايي و توربين¬ها دارد. بر همين اساس، بهبود رفتار خوردگي خستگي آن مي¬تواند نقش بسزايي در كاهش تخريب ناگهاني ناشي از اين پديده¬ها و كاهش هزينه-هاي مرتبط داشته باشد. در پژوهش حاضر، نقش نيتروژن¬دهي پلاسمايي بر رفتار خوردگي خستگي فولاد PH17-4 ارزيابي شده است. بدين منظور، نيتروژن¬دهي پلاسمايي در دو شرايط عملياتي °C 400 به مدت 10 ساعت و °C 500 به مدت 5 ساعت انجام گرفت و نمونه¬هاي صرفا پيرسازي شده در شرايط عملياتي مشابه نيتراسيون پلاسمايي و نيز نمونه اي تحت عمليات آنيل انحلالي به عنوان نمونه هاي شاهد در نظر گرفته شد. مشخصه¬يابي ريزساختاري نشان داد كه شرايط حرارتي عمق نمونه¬ها در محفظه نيتروژن¬دهي پلاسمايي مشابه با شرايط پيرسازي در كوره معمولي است به گونه¬اي كه ريزساختار مركز نمونه¬هاي نيتروژن¬¬دهي شده تا حد زيادي مانند ريزساختار نمونه¬هاي پيرسازي شده در كوره بود؛ ريزساختار نمونه¬هاي عمليات شده در دماي °C 400 به مدت 10 ساعت شامل ساختار غالب تيغه¬اي شكل مارتنزيت در شرايط پيرشده و ريزساختار نمونه¬هاي عمليات شده در °C 500 به مدت 5 ساعت مشتمل بر ريزساختار مارتنزيت هم¬محور در شرايط فراپيري بود. الگوهاي پراش پرتو ايكس XRD و GIXRD نمونه¬ها نشان از تشكيل ساختار مارتنزيت منبسط شده در نمونه¬هاي نيتروژن¬دهي شده به عنوان زمينه همراه با فازهاي نيتريدي CrN، Fe3N و Fe4N داشت. در هر دو سيكل نيتروژن¬دهي، لايه نيتروره يكنواخت، همگن و كاملاً نفوذي تشكيل شده بود . شبيه¬سازي عمق نفوذ با زمان و دماي فرايند نيتروژن¬دهي به كمك نرم افزار Comsol انجام شد و با نتايج تجربي تطابق خوبي داشت. آناليز XPS از نواحي نزديك سطح و رسم پروفيل غلظتي با اين آزمون بيانگر حضور نيتروژن با غلظت بالاتر در نمونه تحت نيتراسيون پلاسمايي در °C 500 به مدت 5 ساعت بود . نتايج آزمون EBSD بيانگر ريزساختار و بافت نسبتا مشابه در مغز نمونه هاي نيتراسيون شده و شاهد و نيز نشان دهنده تنش بالاتر در ناحيه نيتروره بود. مشاهده گرديد كه عمليات¬ پيرسازي و نيتروژن¬دهي پلاسمايي سبب بهبود قابل¬توجه مقاومت به خوردگي خستگي فولاد PH17-4 نسبت به حالت آنيل انحلالي شده¬ است و استحگام خستگي از 365MPa به 521 MPa براي نمونه پيرسازي شده و 674 MPa براي نمونه نيتراسيون شده رسيد. نتايج نشان داد كه جوانه¬زني ترك براي نمونه¬هاي نيتروژن¬دهي شده در مقايسه با نمونه¬هاي ديگر در زيرلايه نيتروره رخ داده كه استحكام خستگي بالاتري را در پي دارد. از اين¬رو، بهبود خواص سطحي پس از نيتروژن¬دهي بيشترين نقش را در بهبود عمرخوردگي خستگي داشته است.
چكيده انگليسي :
17-4PH Stainless steel is widely used in parts exposed to cyclic stresses in marine industries and turbines. Accordingly, improving its corrosion fatigue behavior can play a significant role in reducing sudden Failures caused by these phenomena and reducing related costs. In the present research, the role of plasma nitriding on the corrosion fatigue behavior of 17-4PH steel has been evaluated. For this purpose, plasma nitriding was carried out in two conditions: 400 °C for 10 hours and 500 °C for 5 hours, and samples aged in the same conditions and also solution annealed. Microstructural characterization showed that the thermal conditions of the depth of the samples in the plasma nitriding chamber are similar to the aging conditions, so that the microstructure of the depth of the nitrided samples is the same as the microstructure of the samples It was aged in the furnace. X-ray diffraction identified expanded martensite as the matrix within the nitrided layer, accompanied by CrN, Fe3N, and Fe4N phases. The simulation of the nitriding process was done with the help of Comsol software and it had good experimental results. XPS analysis of the near surface areas and profile drawing with this test indicated the presence of nitrogen with a higher amount in the sample under plasma nitration at 500°C for 5 hours. The results of the EBSD test showed relatively similar microstructure and texture in the core of nitrated samples and aged samples and also indicated higher stress in the nitrated area. Experimental findings demonstrated that both aging and plasma nitriding substantially enhanced the corrosion fatigue resistance of 17-4 PH stainless steel in 3.5 wt.% NaCl and the fatigue strength reached from 365 MPa to 521 MPa for the aged sample and 674 MPa for the nitriding samples. The results showed that crack delay occurred for nitride samples compared to other samples, which results in higher fatigue strength. Therefore, the improvement of surface properties after nitriding has played the greatest role in improving the fatigue life.
استاد راهنما :
فخرالدين اشرفي زاده , ابوذر طاهري زاده
استاد مشاور :
بهزاد صادقيان
استاد داور :
مهران نحوي , عبدالمجيد اسلامي , حسين آقاجاني
