بررسی تجربی و تحلیل تأثیر تردی هیدروژنی و تنش پسماند بر خواص مکانیکی فولاد GTD450

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 استاد دانشگاه/ گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران،

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

موضوع مقاله حاضر، مطالعه تجربی اثرات تردی هیدروژنی به همراه تنش پسماند بر روی خواص مکانیکی آلیاژ GTD450 است. بدین منظور از محلول 5/0 مولار سولفوریک اسید برای ایجاد تردی هیدروژنی یک و دوساعته (دو سطح) و از روش دندانه‌گذاری با سطح استوانه‌ای برای ایجاد تنش پسماند متناسب با نیروی پنج و نه کیلو نیوتنی (دو سطح) استفاده شد. بر اساس یافته‎‌های آزمایشگاهی، تغییرات انعطاف‌پذیری و درصد کاهش سطح مقطع شکست، نسبت به شرایط مبنا (عدم اعمال تنش پسماند و تردی هیدروژنی) در چهار سطح آزمایش صورت پذیرفته به ترتیب در محدوده 69/42% تا 68/74% و 78/11% تا 58/39% به‌دست‌ آمد. نتایج تحلیل آماری نیز مشارکت تنش پسماند و تردی هیدروژنی در انعطاف‌پذیری را به ترتیب معادل 15/1% و 05/67% برآورد کرده است. همچنین، برای تنش پسماند مربوط به نیروی پنج کیلو نیوتنی، با افزایش مدت‌زمان شارژ هیدروژنی به دو ساعت، مقدار چقرمگی 54/60% کاهش ‌یافته است. علاوه ‌بر این مشاهده گردید که حداکثر تغییرات در تنش تسلیم نسبت به شرایط مبنا، 68/1% است که در نمونه با تردی هیدروژنی یک‌ساعته و تنش پسماند ناشی از نیروی نه کیلو نیوتنی ایجاد شده است. در حالت مبنا گلویی ‌شدن با کرنش زیاد و کاهش 36 درصدی سطح مقطع شکست رخ داد؛ اما در شرایط شارژ دوساعته، شکست با حداقل گلویی ‌شدن، کرنش کم و کاهش اندک سطح مقطع، به میزان 75/21% صورت گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of effects of hydrogen embrittlement and residual stress on mechanical properties of GTD450

نویسندگان [English]

  • sepide nosrati 1
  • Esmaeil Poursaeidi 2
  • َAmin Dadashi 3
1 Department of mechanical engineering, Faculty of engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 University Professor/ Department of mechanical engineering, Faculty of engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
3 PhD student/ Faculty of mechanical engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The purpose of present paper is the experimental study of the effects of hydrogen embrittlement with residual stress on mechanical properties of GTD450 alloy. For this purpose, 0.5 M sulfuric acid solution was used to create one- and two-hour hydrogen embrittlement (two levels) and the indentation with a cylindrical surface was used to create a residual stress proportional to the force of 5 and 9 kN (two levels) in the specimens. Based on findings, changes in ductility and percentage of reduction area, compared to baseline conditions (no residual stress and hydrogen embrittlement) in the four test levels ranged from 42.69% to 74.68% and 11.78% to 39.58%, respectively. The results of statistical analysis also estimated the contribution of residual stress and hydrogen embrittlement in ductility as 1.15% and 67.05%, respectively. For the residual stress related to the 5 kN force, with increasing the hydrogen charging to two hours, the toughness value has decreased by 60.54%. It is also observed that the maximum changes made compared to the baseline conditions for yield stress are equivalent to 1.68% of the specimen with one hour hydrogen embrittlement and the residual stress generated by the 9kN force. Regarding the baseline conditions, necking is associated with 36% reduction area. However, when the specimen is charged for two hours, the failure occurs with minimal necking, low strain and a slight reduction area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogen embrittlement
  • Residual stress
  • Mechanical Properties
  • Tensile Test
  • GTD450 steel