مقایسه آماری عمر خستگی فولاد Ck45 آهنگری‌شده در شرایط نرماله، کوئنچ و تمپرشده با شرایط کوئنچ و تمپرشده

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

ایرانی

چکیده

در فرآیند تولید، نرمال کردن معمولاً پس از عملیات آهنگری و قبل از عملیات کوئنچ و تمپر بر روی قطعات صنعتی انجام می‌شود. این عملیات موجب یکنواخت و ریز شدن ریزساختار می‌گردد. با توجه به تأثیر کم عملیات نرماله بر خواص مکانیکی فولاد Ck45 آهنگری، کوئنچ و تمپرشده و ضرورت کاهش هزینه‌های تولید، حذف این عملیات پس از آهنگری مطلوب به نظر می رسد. نتایج بررسی‌های ریزساختاری، سختی‌سنجی و آزمایش کشش، تأثیر بسیار کم عملیات نرماله را بر خواص یاد شده تأیید می‌نمایند. لکن خواص خستگی از اهمیت بالائی برخودار می باشد که موضوع اصلی این تحقیق است. عمر خستگی قطعات در حالت آهنگری، کوئنچ و تمپرشده و حالت آهنگری، نرماله، کوئنچ و تمپرشده مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 64 آزمون خستگی خمشی دورانی (R=-1) در چهار دامنه تنش مختلف انجام شد. این آزمایشات در تنش‌های متوسط به بالا، 59/0 تا 68/0 برابر استحکام کششی، انجام شد. متوسط عمر نمونه‌های نرماله، کوئنچ و تمپرشده در دامنه تنش‌های 508، 516، 534 و 583 مگاپاسکال به ترتیب برابر با 261هزار، 194هزار، 119هزار و 54هزار سیکل و متوسط عمر نمونه‌های کوئنچ و تمپرشده در تنش‌های یاد شده به ترتیب برابر با 209هزار، 138هزار، 101هزار و 46هزار سیکل بود. مقایسه نتایج در هر دامنه تنش نشان دهنده متوسط عمر بیشتر نمونه‌های نرمال شده می‌باشد لکن به خاطر تعداد محدود نمونه ها در هر سطح تنش آزمون واریانس، اختلاف معنی‌داری را میان عمر خستگی در دو حالت عملیات حرارتی تأیید نمی‌نماید. در واقع توان آزمون آماری در تشخیص اختلاف بین متوسط طول عمر کم است. از این رو، نویسندگان مقاله روشی را برای هم‌ارزسازی نتایج چهار سطح تنش پیشنهاد نموده و پس از هم‌ارز‌ نمودن، تمام نتایج را در یک آزمون میانگین با واریانس نامعلوم و توان بیشتر مقایسه کردند. نتیجۀ آزمون واریانس در این حالت حاکی از اختلاف میانگین دو جامعه در سطح معنی دار 5% بوده و عمر متوسط خستگی قطعات نرمال شده حداقل 18% بیش‌تر از عمر قطعات نرمال نشده تخمین زده می‌شود.

عنوان مقاله [English]

Statistical Comparison of Fatigue Lives of Forged Ck45 Steel in Normalized, Quenched and Tempered Condition with Those in Quenched and Tempered Condition

نویسندگان [English]

  • ahad Zabett
  • hosin Heidari
  • javad Baradaran
چکیده [English]

A common process in auto-parts manufacturing consists of forging, normalizing, quenching and tempering. Normalizing treatment is usually employed to improve machinability of steel, and to homogenize and refine the microstructure. For simple parts, production cost would be reduced if normalizing stage were eliminated. In this paper, the effect of normalizing treatment on fatigue life of a quenched and tempered carbon steel has been studied. Samples were taken from forged, quenched and tempered parts at industrial conditions. Sixty four fatigue specimens were tested using a rotary bending fatigue machine (R=-1) at four different stress amplitudes between 500 and 600MPa. Results showed minor effect of normalizing on microstructure, hardness and tensile properties. However, specimens normalized after forging indicated improved fatigue life at the same stress amplitude. Average fatigue lives at 508, 516, 534 and 583MPa were 261000, 194000, 119000 and 54000 cycles respectively for normalized quenched and tempered samples and 209000, 138000, 101000 and 46000 cycles for quenched and tempered samples. Due to variation of fatigue life results, Student's t-test was employed to prove any meaningful difference of fatigue life for specimens with or without normalizing treatment. Student's t-test is often used to determine if the averages of two samples are significantly different. The test approved the difference with 95% confidence. Fatigue life of normalized samples was estimated at least 18% higher than the life of samples without normalizing.

CAPTCHA Image