Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh
سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayed Ali Razavi
سيدعلي رضوي

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
چکيده فولاد 17-4PH آلياژ زنگ نزن مارتنزيتي رسوب سخت شونده‌اي است که داراي ترکيب مناسبي از استحکام بالا، مقاومت به خوردگي خوب و خواص مکانيکي عالي است. عمليات حرارتي مورد استفاده در اين فولاد، عمليات پيرسازي است که باعث ايجاد پديده رسوب سختي در آلياژ مي شود. هدف از انجام اين پژوهش مطالعه نمودارهاي S-N اين فولاد در دو سيکل پرکاربرد H900 و H1150 و معرفي سيکل عمليات حرارتي بهينه براي اين آلياژ است. بدين منظور از ميله هايي به قطر 8/9 ميلي متر از جنس فولاد زنگ نزن 17-4PH به عنوان ماده اوليه استفاده شد. جهت اطمينان از يکنواختي عمليات حرارتي اعمالي، کل آلياژ دريافتي تحت عمليات آنيل انحلالي به مدت 30 دقيقه در دماي 1050 درجه سانتي گراد قرار گرفت. جهت بررسي رفتار پيرسختي آلياژ، نمونه هاي آنيل انحلالي شده بين دماهاي 400 تا 600 درجه سانتي گراد تحت عمليات پيرسازي قرار گرفتند. با رسم نمودار پيرسختي در دماهاي فوق ، روند تغييرات سختي آلياژ در زمان هاي مختلف مشخص شد. با استفاده از شبکه عصبي مصنوعي و نتايج حاصل از نمودار پيرسختي روند تغييرات سختي آلياژ در تمامي دماها و زمان ها در گستره دمايي 400 تا 600 درجه سانتي گراد و زمان 1 تا 240 دقيقه مشخص شد. با به کارگيري الگوريتم ژنتيک و مدل شبکه عصبي مصنوعي آموزش داده‌شده، دماي 464 درجه سانتي گراد و زمان 129 دقيقه به عنوان دما و زمان بهينه جهت دستيابي به حداکثر سختي تعيين گرديد. اين عمليات به همراه نمونه هاي A480-1 (H900)، A620-4 (H1150) و SA (آنيل انحلالي) جهت ارزيابي اثر عمليات پيرسازي بر فولاد 17-4PH انتخاب شدند. جهت ارزيابي خواص مکانيکي، پس از بررسي ريزساختار و سختي سنجي، آزمون هاي کشش و خستگي چرخشي خمشي بر نمونه هاي يادشده اعمال گرديد. نتايج آزمون کشش نشان داد سيکل پيرسازي بهينه در اين پژوهش با سختي 44 راکول سي و استحکام 1467 مگاپاسکال بيش‌ترين استحکام و سختي را در فولاد 17-4PH ايجاد مي کند. با محاسبه سطح زير نمودار تنش کرنش مهندسي چقرمگي شکست نمونه ها محاسبه شد. با انجام آزمون خستگي و رسم نمودار S-N نمونه ها، حد خستگي نمونه هاي عمليات حرارتي شده در گستره 525 تا 700 مگاپاسکال بدست آمد. با مقايسه يافته هاي آزمايشگاهي، مي توان گفت با افزايش چقرمگي، حد خستگي فولاد 17-4PH افزايش مي يابد و سيکل بهينه بايد بر اين اساس انتخاب شود. کلمات کليدي: پيرسختي، فولاد زنگ نزن 17-4PH، شبکه عصبي مصنوعي، الگوريتم ژنتيک، خستگي، نمودار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی