بررسي تجربي و تحليل تأثير تردي هيدروژني و تنش پسماند بر خواص مكانيكي فولاد GTD450

Experimental Study of Effects of Hydrogen Embrittlement and Residual Stress on Mechanical Properties of GTD450

موضوع مقاله حاضر، مطالعه تجربي اثرات تردي هيدروژني به همراه تنش پسماند بر روي خواص مكانيكي آلياژ جي-تي-دي450 است. بدين منظور از محلول0/5 مولار سولفوريك اسيد براي ايجاد تردي هيدروژني يك و دوساعته و از روش دندانه‌گذاري با سطح استوانه‌اي براي ايجاد تنش پسماند استفاده شد. بر اساس يافته‌هاي آزمايشگاهي، تغييرات انعطاف‌پذيري و درصد كاهش سطح مقطع شكست، نسبت به شرايط مبنا در چهار سطح آزمايش صورت پذيرفته به ترتيب در محدوده 42/69% تا 74/68% و 11/78% تا 39/58% به‌دست‌ آمد. نتايج تحليل آماري مشاركت تنش پسماند و تردي هيدروژني در انعطاف‌پذيري را به ترتيب معادل 1/15% و 67/05% برآورد كرده است. براي تنش پسماند مربوط به نيروي پنج كيلو نيوتني، با افزايش مدت‌ زمان شارژ هيدروژني به دو ساعت، مقدار چقرمگي 60/54% كاهش مي‌يابد. همچنين مشاهده گرديد كه حداكثر تغييرات در تنش تسليم نسبت به شرايط مبنا، 1/68% است كه در نمونه با تردي هيدروژني يك‌ساعته و تنش پسماند ناشي از نيروي نه كيلو نيوتني ايجاد شده است. در حالت مبنا گلويي ‌شدن با كرنش زياد و كاهش 36 درصدي سطح مقطع شكست رخ داد؛ اما در شرايط شارژ دوساعته، شكست با حداقل گلويي ‌شدن، كرنش كم و كاهش اندك سطح مقطع، به ميزان 21/75% صورت گرفت.

The subject of the present paper is the experimental study of the effects of hydrogen embrittlement with residual stress on the mechanical properties of GTD450 alloy. Hence, 0.5 M sulfuric acid was used to create one- and two-hour hydrogen charging, and the cylindrical-toothed method was used to generate residual stress. Based on experimental findings, changes in flexibility and percentage of reduction of failure area, compared to the baseline conditions ranged from 42.69% to 74.68% and 11.78% to 39.58%, respectively. The results of statistical analysis have estimated the contribution of residual stress and hydrogen embrittlement to flexibility as 1.15% and 67.05%, respectively. For the residual stress related to the five kN force, by increasing the hydrogen charging to two hours, the toughness value decreases by 60.54%. It was also observed that the maximum change in yield stress is 1.68%, which is caused in the sample by one-hour hydrogen embrittlement and residual stress due to a force of nine kN. In the baseline case, the necking was collapsed with high strain, and the area of failure was reduced by 36%; however, under two-hour charging, failure occurred with a minimum of necking, low strain, and slight reduction of failure area by 21.75%.