بخشی از مقاله
چکیده
تشکیل دانههای فرعی نانو/فوقریزدانه در لایههای سطحی فولاد زنگنزن AISI316L از طریق تغییرشکل مومسان سطحی در حین فرایند غلتکزنی عمیق مورد مطالعه قرار گرفت. بهمنظور انجام فرایند غلتکزنی عمیق یک گلوله سخت در برابر یک قطعهکار استوانهای در حال چرخش و موازی با محور قطعهکار فشار داده شد. فرایند در 21 چرخه و نرخ کرنش 1/9*10-4 - m/s - انجام شد. ارزیابیهای ریزساختاری با استفاده از فریتوسکپ، میکروسکپ نوری و الکترونی روبشی نشرمیدانی انجام شد. سختی نمونهها با استفاده از روش ویکرز اندازهگیری شد. بررسیها نشان داد که غلتکزنی عمیق منجر به ایجاد یک ریزساختار پیچیده سطحی شامل دانههای فرعی فوقریزدانه، دوقلوییهای مکانیکی و دگرگونی مارتنزیتی کرنشی در زمینه آستنیتی میشود. عمق لایه متأثر سطحی حدود 250 میکرومتر بهدست آمد. نتایج اندازهگیریهای میکروسختی نشان داد که سختی ماده از مقدار 210 ویکرز تا حداکثر مقدار 350 ویکرز، در سطح عملیاتشده، افزایش مییابد. تشکیل دوقلوییهای مکانیکی متقاطع در لایههای سطحی تغییرشکل یافته، موجب تشکیل دانههای فرعی با اندازهای در حدود 200 نانومتر شدند. نتایج فریتوسکپی نشان داد که حدود 8 درصدحجمی مارتنزیت کرنشی در لایههای سطحی نمونه غلتکزنیشده تشکیل میشود.
مقدمه
فولادهای زنگنزن آستنیتیبا وجود مقاومت خوردگی بالا، از سختی و استحکام نسبتاً پایینی برخوردار هستند Harvey، . 1982 لذا در اثر اعمال نیرو به سطح دچار مشکلات تخریب سطحی همچون: سایش، جوانهزنی و رشد ترک میشود. استفاده در سازههای دریایی از جمله کاربردهای این فولادها است. در این کاربردها نیاز است که فولاد مورداستفاده از مقاومت خوردگی و سایشی بالایی برخوردار باشد. بنابراین در برخی کاربردها نمیتوان فولاد زنگنزن آستنیتی که از سختی کم و مقاومت سایشی ضعیفی برخوردار است بدون سختکردن قبلی مورد استفاده قرار داد Lula، . 1985 کارمکانیکی و تغییرشکل مومسان و بنابراین ریزنمودن دانهها از روشهای افزایش سختی و مقاومت سایشی مواد محسوب میشود. با استفاده از عملیات مکانیکی سطحی همچون: ساچمهزنی - shot peening - ، لیزرزنی - laser peening - ، مالش مکانیکی - mechanical attrition - و غلتکزنی عمیق میتوان در سطح مواد تغییرشکل مومسان ایجاد نمود. بنابراین یک ظرافت ریزساختاری در نواحی سطحی ایجاد میشود. افزایش ظرافت ریزساختار نواحی سطحی و ایجاد ریزساختار نانو یا فوقریزدانه نیازمند انجام تغییرشکل مومسان سطحی به میزان کافی و همچنین با نرخ کرنش بالا است Tao، . 2008 آلتنبرگر - Altenberger - ، اسچالتز - Scholtes - ، مارتین - Martin - و اوتل 1999 - - Oettel - میلادی - با انجام ساچمهزنی و سان 2013 - - Sun - میلادی - با انجام مالش مکانیکی موفق به ایجاد یک نانوساختارسطحی در فولاد زنگنزن AISI304 شدند. لین - Lin - ، لو - Lu - ، وانگ - Wang - ، کو - Xu - و سیو - 2006 - - Xue - و همچنین چمخی - Chemkhi - و همکاران - 2013 - با انجام مالش مکانیکی توانستند یک نانوساختار سطحی در فولادهای زنگنزن 321 و 316 ایجاد کنند. آلتنبرگر و همکاران 1999 - میلادی - و همچنین نیکیتین - Nikitin - و آلتنبرگر 2007 - میلادی - در فعالیتهای مختلفی با انجام غلتکزنی عمیق موفق به تشکیل یک نانوساختار سطحی در فولاد زنگنزن 304 شدند. نادری و حسینی - 1392 - نیز با انجام غلتکزنی عمیق توانستند یک ریزساختار فوقریزدانه در نواحی سطحی فولاد زنگنزن AISI316 ایجاد کنند. هدف از این تحقیق انجام فرایند غلتکزنی عمیق روی فولاد زنگنزن AISI316L و بررسی تغییر ریزساختار نواحی سطحی است. در این بررسی تشکیل دوقلوییهای مکانیکی، مارتنزیت کرنشی و همچنین تشکیل دانههای نانو/ فوقریزدانه مورد توجه قرار میگیرد. در ادامه و با توجه ارتباط تنگاتنگ ریزساختار و خواص، تغییرات ریزسختی نواحی متأثر نیز بررسی میشود. بهاین منظور ابتدا فرایند غلتکزنی عمیق بر میلگردی از فولاد زنگنزن AISI316L انجام میگردد. سپس با استفاده از میکروسکپهای نوری و الکترونی روبشی نشرمیدانی و همچنین ریزسختی سنج، تغییرات ریزساختاری و سختی نواحی غلتکزنی شده مورد ارزیابی قرار میگیرد.
مبانی نظری پژوهش
غلتکزنی عمیق یک عملیات مکانیکی سطحی با هدف ایجاد تغییرشکل مومسان عمیق و تنشهای باقیمانده فشاری در نواحی سطحی قطعه است Prabhu، . - 2010 این عملیات را میتوان به سه صورت که عبارتاند از: در بالاتر از دمای محیط Nikitin، 2005 در دمای محیط Prabhu، - 2010 و همچنین زیر دمای محیط Meyer - ، - 2012 انجام داد. چون غلتکزنی عمیق عمدتاً در
