ارزیابی رفتار سایشی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 304 پس از فرایند سطحی اصطکاکی اغتشاشی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش به ارزیابی رفتار سایشی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 304 بعد ازاعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی پرداخته شده است. برای این منظور، فراینداصطکاکی اغتشاشی با استفاده از یک ابزار بدون پین از جنس کاربید تنگستن و با سرعت چرخشی 560 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 50 میلیمتر بر دقیقه انجام شد. مطالعات ریزساختاری با استفاده از میکرسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نوری صورت گرفت. همچنین پروفیل سختی نمونه‌ی‌ عملیات شده با استفاده از روش ریزسختی سنجی مورد مطالعه قرار گرفت. مقاومت به سایش نمونه‌های فلز پایه و نمونه‌ی فراوری شده با استفاده از آزمون پین روی دیسک انجام شد. نتایج نشان داد که فرایند اصطکاکی اغتشاشی باعث اصلاح ریزساختار و ریز دانه شدن ریزساختار و همگن شدن آن شد. اندازه دانه‌ها ازmµ3±93 در فلز پایه به mµ3±26 در ناحیه‌ی اغتشاش کاهش یافت. این نتایج با مطالعات سختی‌سنجی مورد تایید قرار گرفت که نشان داد با اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی سختی فولاد از HV1±170 به HV5±213 افزایش یافت. نتایج آزمون سایش نشان داد که فرایند اصطکاکی اغتشاشی مقاومت سایشی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 304 را حدود 2 برابر افزایش داد. این رفتار براساس ریزساختار ایجاد شده در منطقه‌ی اغتشاش مورد بحث قرار گرفته‌است. براساس مشاهدات میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطوح سایش، مکانیزم اصلی سایش از نوع سایش خراشان تشخیص داده شد. 

کلیدواژه‌ها


1. R. Nafar Dehsorkhi, S. Sabooni, F. Karimzadeh,  A. Rezaeian and  M.H. Enayati, The effect of grain size and martensitic transformation on the wear behavior of AISI 304L stainless steel, Materials and Design, 64(2014)56–62.

 

2. A. Andrews, T. G. Motsi and A. P. Olubambi, Wear and corrosion behaviour of AISI 310 and AISI 316 stainless steels in synthetic mine water, Int. J. Mater. Res. (formerly Z. Metallkd.), 104 /11(2013)1114-1121.

 

3. Y.C. Chen, H. Fujii, T. Tsumura, Y. Kitagawa, K. Nakata, K. Ikeuchi, K. Matsubayashi, Y. Michishita, Y. Fujiya and J. Katoh, Banded structure and its distribution in friction stir processing of 316L austenitic stainless steel, Nuclear Materials, 420(2012)497–500.

 

4. S.H. Aldajah, O.O. Ajayi, G.R. Fenske and S. David, Effect of friction stir processing on the tribological performance of high carbon steel Wear, 267(2009) 350–355.

 

5. R.Singh, Applied welding engineering: processes, codes, and standards, Elsevier Inc., 2012.

 

6. R.S. Mishra and Z.Y. Ma, Friction stir welding and processing, Materials Science and Engineering R, 50(2005) 1-78.

 

7. S.A. Alidokht, A. Abdollah-zadeh, S. Soleymani and H Assadi., Microstructure and tribological performance of an aluminium alloy basedn hybrid composite produced by friction stir processing, Materials and Design, 32(2011) 2727–2733. 

 

8. H. R. Akramifard, M. Shamanian, M. Sabbaghian and M. Esmailzadeh, Microstructure and mechanical properties of Cu/SiC metal matrix composite fabricated via friction stir processing, Materials andDesign, 54(2014)838-844

 

9. H. S. Arora, H. Singh and B. K. Dhindaw, Wear behavior of a Mg alloy subjected to friction stir processing, Wear, 303(2013)65-77.

 

10. M. Hajian, A. Abdollah-zadeh, S. S. Rezaei-Nejad, H. Assadi, S. M. M. Hadavi, K. Chung and M. Shokouhimehr, Microstructure and mechanical properties of friction stir processed AISI 316L stainless steel, Materials and Design, 67(2015)82-94.

 

11. M. Mehranfar and K. Dehghani, Producing super-austenitic steels by friction stir processing, Materials Science and Engineering A, 528(2011)3404-3408.

 

12. J. D. Escobar, E. Velasquez, T. F. A. Santos, A. J. Ramirez and D. Lopez, Improvement of cavitation erosion resistance of a duplex stainless steel through friction stir processing(FSP), Wear, 297(2013)998-1005.

 

13. S. Dodds, A.H. Jones and S. Cater, Tribological enhancement of AISI 420

 martensitic stainless steel through friction-stir processing, Wear.

 

14. A. Rahbar-Kelishami, A. Abdollah-Zadeh, M. M. Hdavi, R. A. Seraj and A. P. Gerlich, Improvement of wear resistance of sprayed layer on 52100 steel by friction stir processing, Applied Surface Science, 316(2014)501-507.

 

 15. فتاح الحسینی آرش، ساعتچی احمد و محمدیان صمیم پرویز، فولادهای زنگ­نزن خوردگی یکنواخت و خوردگی در دماهای بالا، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا، همدان،1391.

 

16. عطاپور مسعود، بررسیتاثیرعملیاتسطحیاصطکاکیاغتشاشیبررفتارخوردگی آلیاژ Ti-6Al-4V درمحلولرینگر، علوم و مهندسی سطح،20(1393) 79-88..

 

17. ASTM G 99-99a, Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatuse , 385.

 

18. Y. C. Chen, H. Fujii, T. Tsumura, Y. Kitagawa, K. Nakata, K. Ikeuchi, K. Matsubayashi, Y. Michishita, Y. Fujiya and J. Katoh, Friction stir processing of 316L stainless steel plate,  Science and Technology of Welding and Joining, 14( 2009) 197-201.

 

19. انوری سیده راضیه، کریم­زاده فتح الله، عنایتی محمد حسین و عباسی بهارانچی محسن،بررسی تغییراتریزساختار ورفتار سایشی آلیاژ آلومینیوم AA6061-T6  در اثر اعمال فراینداصطکاکیاغتشاشی، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته گری ایران.

20. A.K. Lakshminarayanan and V. Balasubramanian, An assessment of microstructure, hardness, tensile and impact strength of friction stir welded ferritic stainless steel joints, Materials and design, 31(2010) 4592-4600.

 

21. سقایی محبوبه، کریم­زاده فتح الله، عنایتی محمد حسین، مظاهری یوسف و تحویلیان احمد، تغییراتساختاریمنطقهجوش درطیجوشکاریاصطکاکیاغتشاشیآلیاژ آلومینیوم 7075-T6، دهمین کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، 1388.

22. M. Hajian, A. Abdollah-zadeh, S.S. Rezaei-Nejad, H. Assadi, S.M.M. Hadavi, K. Chung, M. Shokouhimehr, Improvement in cavitation erosion resistance of AISI 316L stainlesssteel by friction stir processing, Applied Surface Science 308 (2014) 184–192.