Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayed Ali Razavi
سیدعلی رضوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Evaluation of heat treatment effect on fatigue behavior of 17-4 PH stainless steel
17-4 PH alloy is a precipitation hardening stainless steel with a desirable combination of high corrosion resistance and good mechanical properties, achieved through appropriate age hardening treatment. The aim of this research was to obtain fatigue curves for two common age hardening cycles, known as H900 and H1150, and to study the conditions for optimum heat treatment of this alloy. For this purpose, 17-4PH stainless steel in the form of 9.8 mm diameter rods was used as the experimental material. To ensure the uniformity of heat treatment condition, the as-received alloy was solution annealed at 1050 ?C for 30 min followed by oil quenching at room temperature. To study the age hardening behavior of the alloy, the solution annealed specimens were aged in the range 400 to 600 ?C up to 240 min and age hardening curves were obtained. To study the variation of hardness in the ageing process, Artificial Neural Network (ANN) was applied. Ageing at 464 ?C for 129 min was determined by a combination of ANN and Genetic Algorithm (GA) to achieve maximum hardness value; this heat treatment cycle was called A460-2. Ageing processes were applied to 17-4PH stainless steel specimens based on A460-2, A480-1 (H900), A620-4 (H1150), and SA (solution annealed) conditions. Microstructural examinations and hardness measurements were carried out and, in addition, other mechanical properties including tension and fatigue tests were performed. Results of tensile tests showed that A460-2 condition with 44 Rockwell C hardness and Ultimate tensile strength of 1467 MPa produced the optimum hardness and strength in 17-4PH stainless steel. Data obtained from S-N curves revealed endurance limits between 525 to 700 MPa in the investigated specimens. It was concluded that the fatigue limit of 17-4PH stainless steel increased as the toughness, thus, optimum ageing cycle must be determined, accordingly. Key words: 17-4PH stainless steel, age hardening, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm
فولاد 17-4PH آلیاژ زنگ نزن مارتنزیتی رسوب سخت شونده‌ای است که دارای ترکیب مناسبی از استحکام بالا، مقاومت به خوردگی خوب و خواص مکانیکی عالی است. عملیات حرارتی مورد استفاده در این فولاد، عملیات پیرسازی است که باعث ایجاد پدیده رسوب سختی در آلیاژ می شود. هدف از انجام این پژوهش مطالعه نمودارهای S-N این فولاد در دو سیکل پرکاربرد H900 و H1150 و معرفی سیکل عملیات حرارتی بهینه برای این آلیاژ است. بدین منظور از میله هایی به قطر 8/9 میلی متر از جنس فولاد زنگ نزن 17-4PH به عنوان ماده اولیه استفاده شد. جهت اطمینان از یکنواختی عملیات حرارتی اعمالی، کل آلیاژ دریافتی تحت عملیات آنیل انحلالی به مدت 30 دقیقه در دمای 1050 درجه سانتی گراد قرار گرفت. جهت بررسی رفتار پیرسختی آلیاژ، نمونه های آنیل انحلالی شده بین دماهای 400 تا 600 درجه سانتی گراد تحت عملیات پیرسازی قرار گرفتند. با رسم نمودار پیرسختی در دماهای فوق ، روند تغییرات سختی آلیاژ در زمان های مختلف مشخص شد. با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و نتایج حاصل از نمودار پیرسختی روند تغییرات سختی آلیاژ در تمامی دماها و زمان ها در گستره دمایی 400 تا 600 درجه سانتی گراد و زمان 1 تا 240 دقیقه مشخص شد. با به کارگیری الگوریتم ژنتیک و مدل شبکه عصبی مصنوعی آموزش داده‌شده، دمای 464 درجه سانتی گراد و زمان 129 دقیقه به عنوان دما و زمان بهینه جهت دستیابی به حداکثر سختی تعیین گردید. این عملیات به همراه نمونه های A480-1 (H900)، A620-4 (H1150) و SA (آنیل انحلالی) جهت ارزیابی اثر عملیات پیرسازی بر فولاد 17-4PH انتخاب شدند. جهت ارزیابی خواص مکانیکی، پس از بررسی ریزساختار و سختی سنجی، آزمون های کشش و خستگی چرخشی خمشی بر نمونه های یادشده اعمال گردید. نتایج آزمون کشش نشان داد سیکل پیرسازی بهینه در این پژوهش با سختی 44 راکول سی و استحکام 1467 مگاپاسکال بیش‌ترین استحکام و سختی را در فولاد 17-4PH ایجاد می کند. با محاسبه سطح زیر نمودار تنش کرنش مهندسی چقرمگی شکست نمونه ها محاسبه شد. با انجام آزمون خستگی و رسم نمودار S-N نمونه ها، حد خستگی نمونه های عملیات حرارتی شده در گستره 525 تا 700 مگاپاسکال بدست آمد. با مقایسه یافته های آزمایشگاهی، می توان گفت با افزایش چقرمگی، حد خستگی فولاد 17-4PH افزایش می یابد و سیکل بهینه باید بر این اساس انتخاب شود. کلمات کلیدی: پیرسختی، فولاد زنگ نزن 17-4PH، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، خستگی، نمودار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی