Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کریم زاده (استاد راهنما) محمدحسین عنایتی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Hosseini Ballam
مسعود حسینی بالام

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Development of bimodal structure nano & micro on the surface of AISI316 stainless steel alloys by ultrasonic surface nanocrystalization treatment and evaluation its properties
One of the newest and most economical methods of grain refining on the surface is the ultrasonic nano-crystallization process. In this study, the properties and microstructure of austenitic stainless steel AISI316 were investigated before and after this new treatment. After preparation of specimens, the treated zone was recognized by using optical and scanning electron microscopes. To confirm the refinement of grains, grain sizes in less than 100 nano-meter scale were then observed in treated zone by using transmission electron microscope. XRD measurements were next performed for untreated and treated specimens, and besides the observation of martensite phase in the treated structure, the crystallite sizes and their dislocation density were also measured. Micro-hardness test showed an increase of about 40 percent on the surfaces of specimens after the application of this process. Roughness test indicated that the surface flatness of the treated specimens has improved by 15 percent with respect to the untreated one. Compressive residual stress at the surface was measured and compared before and after treatment. The results showed that about 530 Mpa residual stress of compressive type has been formed at the surface of specimens after treatment which decreases gradually from surface to the depth of 200 micron meters. Wear test results illustrated that mass loss percentage, wear rate and friction coefficient have decreased by about 46, 50 and 50 percent, respectively, after treatment. At the end these results were attributed to sever plastic deformation of the surface and formation of nano-crystalline structure at a certain depth of surface and a mechanism, responsible for the improvement of mechanical properties of AISI316 steel was proposed . Keywords: Ultrasonic Surface Nanocrystalization, Nanostructure, Severe plastic deformation, Surface treatment
یکی از جدیدترین و کم هزینه ‌ترین روش‌های به‌کاررفته برای ریزّکردن دانه‌بندی در سطح، استفاده از فرایند نانوکریستالیزاسیون مافوق‌صوت می‌باشد. دراین پژوهش با اعمال این فرایند بر روی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی AISI316، خواص و ریزساختار این فولاد، قبل و بعد از عملیات مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا بّعد ازآماده سازی نمونه‌ها، منطقه‌ی عملیات شده توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی شناسایی شد. سپس جهت تأیید ریزدانه‌شدن ‌دانه‌ها، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، اندازه دانه‌هایی در مقیاس کمتر از 100 نانومتر در منطقه‌ی عملیات‌شده مشاهده و تأیید شد. سپس XRD روی نمونه‌های شاهد و عملیات‌شده انجام گرفت و علاوه بر مشاهده فاز مارتنزیت در ساختار بعد از عملیات، اندازه کریستالیت ودانسیته نابجایی آنها نیز اندازه‌گیری شد. همچنین با انجام آزمون ریزسختی سنج مشاهده گردید که با اعمال این فرایند حدود40درصد افزایش سختی در سطح نمونه‌ها ایجاد شده است. آزمون زبری سنجی نیز نشان داد که صافی سطح نمونه عملیات‌شده نسبت به نمونه‌ی شاهد صیقل داده‌شده، حدود 15درصد بهبود یافته است. همچنین تنش پسماند فشاری در نمونه‌های قبل از عملیات و بعد از عملیات اندازه‌گیری و مقایسه شد. نتایج آن نشان داد که در سطح نمونه‌های بعد از عملیات، حدود 530 مگاپاسکال تنش پسماند از نوع فشاری ایجاد شده که این تنش از سطح به عمق به تدریج کاهش یافته و تا عمق حدود 200 میکرون از سطح وجود دارد. نتایج حاصل از آزمون سایش نمونه‌های شاهد و نمونه‌های عملیات شده نیز نشان داد که پس از عملیات، درصد کاهش وزن حدود 46 درصد و نرخ سایش حدود 50 درصد و ضریب اصطکاک آن نیز حدود 50 درصد کاهش داشته است. در انتها، این موضوع به تغییر فرم پلاستیکی شدید ایجاد شده در سطح و ایجاد ساختار نانو در عمق مشخصی از سطح ربط داده شد و مکانیزمی پیشنهادی که باعث بهبود خواص‌مکانیکی سطح فولاد AISI316 پس از این فرایند می‌شود، ارائه گردید. کلمات کلیدی فرایند نانوکرستالیزاسیون مافوق صوت ((USNT، فولاد زنگ‌نزن‌آستنیتی‌AISI316، سطح نانوساختار، تغییرشکل پلاستیکی شدید.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی