Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Abdolmajid Eslami
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) عبدالمجید اسلامی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Ghasemian malakshah
مهدی قاسمیان ملکشاه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Effect of heat treatment on corrosion fatigue performance of 17-4 PH stainless steel in simulated sea water environment
Stainless steel 17-4PH is a type of hardening precipitation stainless steel that has a good combination of excellent mechanical properties and good corrosion resistance. The heat treatment used to strengthen the alloy 17-4PH is an aging process that results in the formation of precipitates in the matrix of the alloy. The purpose of this study was to compare the S-N curves of 17-4PH alloy under two thermal cycles, H1150 as an over-aged thermal cycle and thermal optimization cycle as an aging cycle in fatigue and corrosion fatigue tests. After performing heat treatment and microstructural studies, hardness, tensile strength, charpy impact, corrosion, fatigue and corrosion fatigue tests were performed on samples. To increase the effect of corrosive environment, corrosion fatigue test was performed at a frequency of 0.42 Hz. Microstructural analysis and X-ray diffraction (XRD) test showed that one of the main microstructural differences in the alloy of 17-4PH between aged and over-aged thermal cycles was the presence of a significant amount of the austenite returned in the over-aged sample (at least more than 15 %). Another microstructural difference is the formation of a much smaller copper precipitate in the 17-4PH alloy in the OHC thermal cycle compared to the H1150 thermal cycle. Hardness, stretching and charpy impact tests showed that the alloy of 17-4PH in the aged thermal cycle had more Strength and hardness than the over-aged thermal cycle. On the other hand, the alloy in the H1150 thermal cycle has more flexibility than the optimal thermal cycle. Corrosion tests showed that, although an alloy of 17-4PH in the optimal heat cycle has a better general corrosion behavior (less corrosion current and higher corrosion potential) than the alloy in the H1150 thermal cycle, it also has more functionality to form stable pits in the optimal thermal cycle. The fatigue limit of the alloy of 17-4PH in an aged thermal cycle was 700 MPa and in a corrosive 3.5% NaCl solution was similar to the corrosive environment of the sea water, 415 MPa was obtained, which showed a reduction of more than 40 % in fatigue limit, for the presence of corrosive environment. The fatigue limit of the 17-4PH alloy was obtained 600 MPa in air in over-aged thermal cycle and 445 MPa in a corrosive 3.5 % NaCl solution, which showed a reduction of more than 25 % in fatigue limit, for the corrosive environment. The reason for a further decrease in the fatigue limit of the 17-4PH alloy in the aged thermal cycle compared to the over-aged thermal cycle is the ability of the formation of stable pits in the aging sample and more flexibility of the over-aging sample.
فولاد زنگ­نزن PH 17-4 از دسته فولادهای زنگ­نزن رسوب سخت شونده است که دارای ترکیب مناسبی از خواص مکانیکی عالی و مقاومت به خوردگی مطلوب است. عملیات حرارتی مورد استفاده برای استحکام­دهی این آلیاژ فرایند پیرسازی است که با ایجاد رسوب­ها در زمینه آلیاژ حاصل می­شود. هدف از پژوهش حاضر، مطالعه و مقایسه نمودارهای S-N آلیاژ PH 17-4 تحت دو چرخه حرارتی H1150 به عنوان چرخه حرارتی فراپیر شده و چرخه بهینه حرارتی به عنوان چرخه حرارتی پیر شده در آزمون­های خستگی و خوردگی خستگی است. پس از انجام عملیات حرارتی و بررسی­های ریزساختاری، آزمون­های سختی سنجی، کشش، ضربه شارپی، خوردگی، خستگی و خوردگی خستگی بر روی نمونه­ها انجام گرفت. جهت افزایش تأثیر محیط خورنده بر رفتار خستگی آلیاژ، آزمون خوردگی خستگی در فرکانس 42/0 هرتز انجام شد. بررسی­های ریز ساختاری و آزمون پراش پرتو ایکس(XRD) نشان داد که یکی از تفاوت­های اصلی ریزساختاری در آلیاژ PH 17-4 در دو چرخه حرارتی پیر شده و فراپیر شده، حضور مقدار قابل توجهی (حداقل بیش از 15 درصد) آستنیت برگشتی در نمونه فراپیر شده است. تفاوت ریزساختاری دیگر، تشکیل رسوب­های مس به مراتب ریزتر در آلیاژ PH17-4 در چرخه حرارتی پیر شده نسبت به چرخه حرارتیH1150 است. آزمون­های سختی سنجی،کشش و ضربه شارپی نشان داد که آلیاژ PH 17-4 در چرخه حرارتی پیر شده نسبت به چرخه حرارتی فراپیر شده، دارای استحکام وسختی بالاتری می­باشد. از طرفی این آلیاژ در چرخه حرارتی H1150 دارای انعطاف پذیری بیشتری نسبت به چرخه بهینه حرارتی بود. آزمون­های خوردگی نشان داد که علی­رغم آنکه آلیاژ PH 17-4 در چرخه بهینه حرارتی دارای رفتار خوردگی یکنواخت بهتری (جریان خوردگی کمتر و پتانسیل خوردگی بیشتر) نسبت به آلیاژ در چرخه حرارتی H1150 می­باشد، اما دارای قابلیت بیشتری نیز برای تشکیل حفرات پایدار در چرخه بهینه حرارتی است. حد خستگی آلیاژ PH 17-4 در چرخه حرارتی پیر شده در هوا MPa700 و در محیط خورنده 5/3 درصد وزنی NaCl مشابه محیط خورنده آب دریا، MPa415 به دست آمد، این کاهش بیش از 40 درصد در حد خستگی را به ازای حضور محیط خورنده نشان می­دهد. حد خستگی آلیاژ PH 17-4 در چرخه حرارتی فراپیر شده در هوا MPa600 و در محیط خورنده 5/3 درصد وزنی NaCl، MPa445 به دست آمد، این کاهش بیش از 25 درصد را در حد خستگی به ازای محیط خورنده نشان می­دهد. علت کاهش بیشتر حد خستگی آلیاژ PH 17-4 در چرخه حرارتی پیر شده نسبت به چرخه حرارتی فراپیر شده، آمادگی بیشتر تشکیل حفرات پایدار در نمونه پیر شده و انعطاف پذیری بیشتر نمونه فراپیر شده می­باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی