پديد آورنده :
بخشي زاده، علي
عنوان :
تأثير اتمسفر ساخت و عمليات همگنسازي بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد زنگنزن رسوبسخت شونده 4-17 ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، [123]ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ذوب بستر پودر با ليزر , فولاد زنگ نزنPH 17-4 , عمليات حرارتي همگنسازي , گاز محافظ حين ساخت , عمليات آنيل انحلالي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/05/11
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد و متالورژي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/05/18
چكيده فارسي :
فناوري ساخت افزايشي به ابزاري ضروري براي ساخت هندسههاي پيچيده تبديل شده كه اغلب ساخت آنها با تكنيكهاي مرسوم دشوار است. كاهش هزينه توليد، امكان طراحي مجدد محصول و فرايند، كاهش زمان ساخت و انعطافپذيري در توليد قطعات با مواد و خواص دلخواه از مزاياي اين فناوري به شمار ميرود. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسي تأثير نوع گاز محافظ مورد استفاده حين فرايند ساخت و تأثير عمليات حرارتي همگنسازي و عمليات انحلالي بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد 17-4 PH ساخته شده به روش ساخت افزايشي ذوب بستر پودر با ليزر ميباشد. بدين منظور نمونههاي مكعبي در دو ميز ساخت مجزا با متغيرهاي يكسان تحت اتمسفرهاي آرگون و نيتروژن ساخته شدند. ميزان تخلخل و چگالي سطحي با روش آناليز تصويري مشخص شد. نمونههاي مذكور تحت سيكلهاي عمليات حرارتي مختلف شامل عمليات همگنسازي در دماي 1200 درجه سانتيگراد به مدت 4 ساعت، عمليات آنيل انحلالي در دماهاي 1150 و 1040 درجه سانتيگراد به مدت 1 ساعت و عمليات پيرسازي در دماي 480 درجه سانتيگراد در زمانهاي 1 و 4 ساعت قرار داده شدند. ريزساختار، سختي و خواص كششي نمونهها قبل و بعد از انجام عمليات حرارتي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي مشخصهيابي شد. همچنين آناليز كمي و كيفي فازهاي موجود در شرايط مختلف توسط آزمون پراش پرتو ايكس صورت پذيرفت. بررسيهاي ريزساختاري نشان داد حوضچههاي مذاب در نمونههاي ساخته شده تحت اتمسفر گاز نيتروژن، عميقتر و ميزان تخلخلهاي تشكيل شده، كمتر از نمونههاي تحت اتمسفر آرگون بود. همچنين استفاده از اتمسفر نيتروژن باعث تشكيل مقادير اندكي تركيبات نيتريدي در ساختار شد. استفاده از گاز نيتروژن منجر به افزايش مقدار فاز آستنيت در نمونهها نسبت به گاز آرگون شد. در شرايط پس از ساخت، فاز فريت پرويوتكتوئيد با مورفولوژي هممحور، به صورت پيوسته و منفرد در امتداد مرزدانهها مشاهده شدند. همچنين حضور دانههاي ستوني فريت دلتا در سطوح جانبي موازي جهت ساخت با روش حكاكي رنگي و معمولي مشخص شد. نتايج آزمونهاي مكانيكي نشان داد اولاً سختي و خواص كششي نمونههاي ساخته شده تحت اتمسفر گاز نيتروژن بهتر از نمونههاي تحت اتمسفر آرگون است و ثانياً اعمال سيكل پيشنهادي متشكل از عمليات همگنسازي در دماي 1200 درجه سانتيگراد به همراه عمليات آنيل انحلالي در دماي 1150 درجه سانتيگراد و پيرسازي به مدت 4 ساعت در 480 درجه سانتيگراد باعث دستيابي به خواص مكانيكي بهتري نسبت به سيكل استاندارد مخصوص قطعات كارشده گرديد. اين سيكل با ارائه استحكام تسليم 1113 مگاپاسكال، استحكام كششي نهايي 1257 مگاپاسكال و ازدياد طول 83/9 درصد، دستيابي به خواصي فراتر از معيارهاي استاندارد ASTM را فراهم ساخت. همچنين مشخص شد انجام سيكل پيرسازي مستقيم به مدت يك ساعت در دماي 480 درجه سانتيگراد منجر به افت شديد خواص مكانيكي در پي تشكيل فازهاي نيتريدي با مورفولوژي سوزني شكل خواهد شد.
چكيده انگليسي :
Additive manufacturing technology has become an indispensable tool for manufacturing complex geometries that are often difficult to manufacture by conventional techniques. The process offers cost reduction, product and process redesign, lead time reduction, and flexibility to manufacture parts with desired material properties. The purpose of the present study is to investigate the effect of the type of protective gas used during the manufacturing process and to investigate the effect of homogenization heat treatment and optimal solution treatment in terms of temperature and holding time on the mechanical properties and microstructure of 17-4 PH steel fabricated by laser powder-bed fusion process. For this purpose, cubic samples were produced on two separate build platforms with identical parameters under argon and nitrogen atmospheres. The porosity and surface density were determined by image analysis. The aforementioned samples were subjected to different heat treatment cycles. In general, the cycles performed consisted of additional homogenization at 1200°C for 4 hours, solution treatment at 1150 and 1040°C for 1 hour, and aging at 480°C for 1 and 4 hours. The microstructure, hardness, and tensile properties of the samples were examined before and after various heat treatments. The microstructure was characterized using optical and scanning electron microscopy. Microstructural studies showed that the melt pools in the samples produced under nitrogen gas atmosphere were deeper and the amount of porosity formed was less than in the samples produced under argon atmosphere. Also, the use of nitrogen atmosphere caused the formation of small amounts of nitride compounds in the structure. The use of nitrogen gas resulted in an increase in the amount of austenite phase in the samples compared to argon gas. In the as-built condition, Proeutectoid ferrite particles were observed in the form of grain boundary Allotriomorphs. The results of mechanical tests showed that first, the hardness and tensile properties of the samples produced under the nitrogen gas atmosphere were better than those produced under the argon atmosphere, and second, the application of the proposed heat treatment consisting of additional homogenization at 1200 °C along with solution treatment at 1150 °C and aging for 4 hours at 480 °C resulted in better mechanical properties than the standard heat treatment for Wrought parts. This heat treatment provided properties beyond ASTM standards by providing a yield strength of 1113 MPa, a UTS of 1257 MPa, and an elongation of 9.83%. Finally, it was determined that applying direct aging for one hour at 480°C would result in a severe decrease in mechanical properties due to the formation of nitride phases with needle-shaped morphology.
استاد راهنما :
احمد كرمانپور
استاد مشاور :
محسن بدرسماي
استاد داور :
بهزاد نيرومند , حبيب الله رستگاري