بهبود رفتار سایشی فولاد آلیاژی زنگ‌نزن L 304 فراوری‌شده با روش پرس‌کاری شیارمقید

نوع مقاله : گرایش ساخت و تولید

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه مراغه، ایران

2 نویسنده مسئول: دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

چکیده

تغییرشکل پلاستیک شدید به‌عنوان یکی از روش‌های تولید مواد با اندازه دانه زیر میکرومتر و حتی فوق ریزدانه مطرح می‌باشد. در این راستا، فرایند پرس‌کاری شیارمقید یکی از این تکنیک‌ها برای اعمال بر روی نمونه‌های ورقه‌ای‌شکل می‌باشد. در این پژوهش، مقاومت به سایش و سختی نمونه‌های فولاد آلیاژی زنگ‌نزن L304 فراوری‌شده با روش پرس‌کاری شیارمقید شده مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که سختی نمونه آنیل شده برابر با 5/163 ویکرز و نمونه‌های پاس اول و سوم 7/373 و 5/389 ویکرز می‌باشد که نشان از افزایش 128 و 138 درصد سختی در پاس اول و سوم نسبت به نمونه آنیل شده است. همچنین، نتایج آزمون سایش نشان داد که نرخ سایش برای نمونه آنیل شده در نیروی نرمال 30 و 50 نیوتنی به ترتیب 049/0 و 16/1 درصد، برای نمونه پاس اول 041/0 و 56/0 درصد و برای نمونه پاس سوم 036/0 و 24/0 درصد می‌باشد. ازجمله دلایل افزایش سختی و مقاومت به سایش را می‌توان به نتایج کار سرد و افزایش چگالی نابجایی‌ها نسبت داد. اگرچه نابجایی‌ها باعث انعطاف‌پذیری بیشتر ماده و افزایش تغییرشکل پلاستیک آن می‌شوند ولی اگر چگالی نابجایی‌ها در ماده از حد معینی بیشتر شود، منجر به برهمکنش نابجایی‌ها و قفل شدن آن‌ها می‌شود و ماده تردتر می‌گردد. نتایج نشان داد که افزایش سختی و مقاومت به سایش با افزایش تعداد پاس‌های فرایند بهبود می‌یابد.

تازه های تحقیق

  • فرایند پرس‌کاری شیارمقید بر روی فولاد زنگ‌نزن L304 تا سه پاس اعمال گردید.
  • اعمال فرایند موجب افزایش سختی نمونه‌ها گردید.
  • نرخ سایش با افزایش تعداد پاس‌ها کاهش یافت.
  • تأثیر پاس اول فرایند از بقیه پاس‌ها چشم‌گیرتر است.

کلیدواژه‌ها


[1] Babaei H, Darvizeh A, Alitavoli M, Mirzababaie Mostofi T. Experimental and Analytical Investigation into Plastic Deformation of Circular Plates Subjected to Hydrodynamic Loading. Modares Mechanical Engineering 2015; 15 (2) :305-312##.
[2] Asghari Rad P, Nili-Ahmadabadi M, Shirazi H. Semi-solid microstructural evolution of severely deformed AISI 304 stainless steel. Metallurgical Engineering. 2016;19(2):94-108##.
[3] Chiou ST, Lee WS. Plastic deformation and fracture response of 304 stainless steel subjected to dynamic shear loading. Materials Science and Technology. 2013; (19): 1266-1272##.
[4] Mills WJ. Fracture toughness of type 304 and 316 stainless steels and their welds. International Materials Reviews. 1997; (42): 45-82##.
[5] Azushima A, Kopp R, Korhonen A, Yang DY, Micari F, Lahoti GD, Groche P, Yanagimoto J, Tsuji N, Rosochowski A, Yanadida A. Severe plastic deformation (SPD) processes for metals. CIRP Annals. 2008; (57): 716-735##.
[6] Kawasaki M, Figueiredo RB, Langdon T. Twenty-Five years of severe plastic deformation: recent developments in evaluating the degree of homogeneity through the thickness of disks processed by high-pressure torsion. Journal of Materials Science. 2012; (47): 7719-7725##.
[7] Lee HH, Yoon JI, Kim HS. Single-roll angular-rolling: A new continuous severe plastic deformation process for metal sheets. Scripta Materialia, 2018; (146): 204-207##.
[8] Valiev RZ, Langdon TG. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Progress in Materials Science. 2006; (51): 881-981##.
[9] Zhilyaev AP, Langdon TG. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications. Progress in Materials Science. 2008; (53): 893-979##.
[10] Ansarian I, Shaeri MH, Ebrahimi M, Minarik P, Bartha K. Microstructure evolution and mechanical behaviour of severely deformed pure titanium through multi directional forging. Journal of Alloys and Compounds. 2019; (776): 83-95##.
[11] Ebrahimi M, Wang Q, Attarilar Sh. A comprehensive review of magnesium-based alloys and composites processed by cyclic extrusion compression and the related techniques. Progress in Materials Science. 2023; (131): 101016##.
[12] Valiev RZ, Islamgaliev RK. Alexandrov IV. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation. Progress in Materials Science. 2000; (45): 103-189##.
[13] Gupta AK, Maddukuri TS, Singh SK. Constrained groove pressing for sheet metal processing. Progress in Materials Science. 2016; (84): 403-462##.
[14] Toth LS, Chen C, Pougis A, Arzaghi M, Fundenberger JJ, Massion R, Suwas S. High pressure tube twisting for producing ultra fine grained materials: A Review. Materials Transactions. 2019; (60): 1177-1191##.
[15] Segal V. Review: Modes and Processes of Severe Plastic Deformation (SPD). Materials. 2018; (11): 1175##.
[16] Javidikia M, Hashem R. Analysis and simulation of parallel tubular channel angular pressing of Al 5083 tube. Transactions of the Indian Institute Metals. 2017; (7): 11-17##.
[17] Gupta AK, Maddukuri TS, Singh SK. Constrained groove pressing for sheet metal processing. Progress in Materials Science. 2016; (84): 403-462##.
[18] Shahmirzaloo A, Hosseini SM, Siahsarani A, Rahmatabadi D, Hashemi R, Faraji G. Influences of the constrained groove pressing on microstructural, mechanical, and fracture properties of brass sheets. Materials Research Express. 2020; (7): 116526##.
[19] Shirani M, Anjabin N, Kim HS. Effects of constrained groove pressing on mechanical properties of a TWIP steel. Materials Science and Technology. 2021; (37): 1291-1301##.
[20] Sajadi A, Ebrahimi M, Djavanroodi F.  Experimental and numerical investigation of Al properties fabricated by CGP process. Materials Science and Engineering A. 2012; (552): 97-103##.
[21] Shirdel A, Khajeh A. Moshksar MM. Experimental and finite element investigation of semi-constrained groove pressing process. Materials and Design. 2010; (31): 946-950##.
[22] Songbo Yin, D. Y. Li. A new phenomenon observed in determining the wear-corrosion synergy during a corrosive sliding wear test. Wear. 2008; (29): 45-52##.
[23] Ganechari SM, Kabadi VR, Kori SA, Tikotkar RG. Studies of high temperature sliding wear of medium carbon nickel-chromium based alloy steel. Proceedings of the International Conference and Workshop on Emerging Trends in Technology. 2010; (10): 792-797##.
[24] Varga M, Leroch S, Rojacz H, Ripoll MR. Study of wear mechanisms at high temperature scratch testing. Wear. 2017; (389): 112-118##.
[25] Ozdil N, Kayseri GO, Menguc GS. Analysis of abrasion characteristics in textiles. Abrasion Resistance of Materials. 2012; (10): 57-72##.
[26] Tanzi MC, Farè S, Candiani G. Sterilization and degradation. Foundations of Biomaterials Engineering. 2019; (47): 289-328##.
[27] Fan R, Attarilar Sh, Shamsborhan M, Ebrahimi M, Gode C, Ozkavak HV. Enhancing mechanical properties and corrosion performance of AA6063 aluminum alloys through constrained groove pressing technique. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2020; (30): 1790-1802##.
[28] Ebrahimi M, Wang Q, Attarilar Sh. A comprehensive review of magnesium-based alloys and composites processed by cyclic extrusion compression and the related techniques. Progress in Materials Science. 2023; (131): 101016##.
[29] Gopi KR, Shivananda NH. Impact of ECAP on wear performance of Al–Mn magnesium alloy. Materials Research Express. 2020; (7): 016550##.
[30] Divya SP, Nagaraj M, Kesavamoorthy M, Srinivasan SA, Ravisankar B. Investigation on the effect of ECAP routes on the wear behavior of AA2014. Transactions of the Indian Institute of Metals. 2018; (71): 67-77##.
[31] Radhi HN, Mohammed MT, Aljassani AMH. Influence of ECAP processing on mechanical and wear properties of brass alloy. Materials Today: Proceedings. 2021; (44): 2399-2402##.
[32] Elhefnawey M, Shuai GL, Li Z, Nemat-Alla M, Zhang DT, Li L. On dry sliding wear of ECAPed Al-Mg-Zn alloy: Wear rate and coefficient of friction relationship. Alexandria Engineering Journal. 2021; (60): 927-939##.
[33] Geng Z, Puhan D, Reddyhoff T. Using acoustic emission to characterize friction and wear in dry sliding steel contacts. Tribology International. 2019; (134): 394-407##.
[34] Djavanroodi F, Ebrahimi M, Nayfeh JF. Tribological and mechanical investigation of multi-directional forged nickel. Scientific Reports. 2019; (9): 241##.
[35] Jiang L, Huang W, Liu C, Guo Y, Chen C, Wang J, Yu W. The effects of stored energy on wear resistance of friction stir processed pure Ti. Results in Physics. 2019; (12): 1276-1284##.
[36] Salehi M. Delamination wear mechanism in gray cast iron. International Journal of Engineering. 2000; (3): 37-50##.
[37] Wu J, Ebrahimi M, Attarilar Sh, Gode C, Zadshakoyan M. Cyclic Extrusion compression process for achieving ultrafine-grained 5052 aluminum alloy with eminent strength and wear resistance. Metals. 2022; (12): 1627##.
[38] Ebrahimi M, Par MA. Twenty-year uninterrupted endeavor of friction stir processing by focusing on copper and its alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2019; (781): 1074-1090##.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 19 اسفند 1403
  • تاریخ دریافت: 04 دی 1402
  • تاریخ بازنگری: 23 دی 1402
  • تاریخ پذیرش: 16 اسفند 1402
  • تاریخ انتشار: 19 اسفند 1403