تاثير فرآوري اصطكاكي اغتشاشي بر خواص مكانيكي، تريبولوژيكي و مقاومت به خوردگي فولاد كم كربن

Effects of Friction Stir Processing on Mechanical, Tribological and Corrosion Resistance of Low Carbon Steel

در تحقيق حاضر به بررسي تاثير فرآيند اصطكاكي اغتشاشي بر خواص تريبولوژيكي، مكانيكي و خوردگي فولاد كم كربن AISI 1010 پرداخته شده است. فرآيند در سرعت‌هاي چرخش متفاوتي از 800 تا 1600 دور بر دقيقه انجام شد و بهترين نتايج براي نمونه فرآوري شده با كمترين سرعت چرخش (800 دور بر دقيقه) بدست آمد. با اعمال فرآيند اصطكاكي اغتشاشي دانه‌‌بندي ساختار تحت مكانيزم تبلورمجدد ديناميك تا ابعاد 0/5 ميكرومتر ريز شد (اندازه دانه اوليه 10 ميكرومتر بوده است). همچنين استحكام كششي نمونه‌هاي فرآوري شده در شرايط بهينه فرآيند تا 50 مگاپاسكال افزايش داشت. به همين ترتيب سختي نمونه‌هاي فرآوري شده بيش از 2/5 برابر فلز پايه افزايش داشت. با بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي نمونه‌ها در نتيجه فرآوري اصطكاكي- اغتشاشي، متعاقبا رفتار تريبولوژيكي بهبود پيدا كرده و نرخ سايش نمونه‌ها حدودا 28% كاهش يافته است. جهت بررسي خواص خوردگي نمونه ها آزمون خوردگي بر اساس استاندارد ASTM G5 انجام شد. مشاهده گرديد كه اعمال فرآوري اصطكاكي- اغتشاشي تغييري در خواص خوردگي فولاد كم كربن ايجاد نمي‌كند.

In the present work, the effect of friction stir processing (FSP) on tribological and mechanical properties as well as the corrosion resistance of a low carbon steel (AISI 1010 (CK10)) is studied. FSP was successfully applied with different rotating speeds of 800- 1600 rpm. Optimum properties was gained for the sample which was processed with the minimum rotating speed of 800 rpm. Metallographic study of this sample showed that dynamic recrystallization has decreased the average grain size to about 0.5 μm, while the initial value was ~10 μm. The tensile strength of the optimal specimen increased for about 50 MPa. Also, the hardness of the processed samples was about 2.5 times that of the raw material. As the result of grain refinement and the improvement of mechanical properties, the tribological properties of the sample were also improved such that a 28% reduction in the wear rate was observed. Finally, corrosion tests (according to ASTM G5) showed that FSP has no considerable influence on the corrosion resistance of the studied steel.