پیش بینی رفتار تغییرشکل گرم فولاد ضدزنگ 304 با استفاده از معادله رفتاری جانسون-کوک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اراک

2 arak ave

چکیده

رفتار تغییر شکل گرم مواد به دلیل وابستگی به تغییرات کرنش، نرخ کرنش و دما دارای پیچیدگی قابل ملاحظه‌ای است. بنابراین پیش‌بینی رفتار ماده در این شرایط پر اهمیت است. برای پیش‌بینی رفتار تغییر شکل مواد در دمای بالا، معادلات رفتاری مختلفی توسعه داده شده است که یکی از مهم‌ترین آنها معادله رفتاری جانسون-کوک می-باشد. به منظور توسعه معادله رفتاری مناسب جهت پیش‌بینی دقیق رفتار ماده از آزمایش‌های مختلفی همچون کشش، فشارگرم و همچنین پیچش دما بالا استفاده می‌شود. آزمایش پیچش به دلیل عدم محدودیت اصطکاکی، قابلیت اعمال تغییر شکل‌ یا کرنش‌های خیلی بالاتری را نسبت به آزمایش‌های فشار و کشش داراست. لذا در این تحقیق به بررسی رفتار کارگرم فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 با استفاده از آزمایش پیچش‌گرم پرداخته شده و معادله رفتاری جانسون-کوک مناسب برای آن توسعه داده شده است. برای این منظور آزمایشات در محدوده دمایی 800-1000 درجه سانتی‌گراد و نرخ کرنش 001/0-1 برثانیه و در کرنش‌های بالا تا حدود 3 انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که با افزایش دما و کاهش نرخ کرنش تنش سیلان شارش بطور محسوسی کاهش می‌یابد. در مکان-هایی از قطعه که کرنش به اندازه کافی اعمال شده است و دمای تغییرشکل بالاست، تبلور مجدد دینامیکی در ریزساختار مشاهده می‌گردد، در حالیکه به دلیل اختلاف کرنش در طول شعاع نمونه، ریزساختار قطعه تغییرشکل داده شده در طول شعاع نایکنواخت می‌باشد. معادله جانسون-کوک توسعه یافته با نتایج تجربی مقایسه شد که ملاحظه شد از دقت قابل قبولی در پیش‌بینی رفتار تغییرشکل گرم فولاد مورد بررسی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Prediction of hot deformation behavior of 304 stainless steel using Johnson-Cook equation

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Rezaei Ashtiani 1
  • Meysam Mohammadi 2
1 Mechanical dep., arak university of technology
2 arak ave
چکیده [English]

The hot deformation behavior of materials has considerable complexity due to its dependence on the strain, strain rate, and temperature changes. Therefore, the prediction of material behavior is very important in these conditions. Various constitutive equations have been developed to predict the deformation behavior of materials at elevated temperatures, one of the most important of which is the Johnson-Cook equation. To develop a suitable constitutive equation that can accurately predict the behavior of the material, various tests such as tensile, compressive, and torsion tests are used. Due to the lack of frictional limitation, the torsion test can apply much higher deformation or strain than the compression and/or tensile tests. Therefore, in this study, the hot working behavior of 304 austenitic stainless steel was investigated using the hot torsion test and the Johnson-Cook constitutive equation was developed for it. For this purpose, experiments have been performed at the temperature range of 800-1000 ̊C and strain rate of 0.001-1 s-1 and high strain up to about 3. The results showed that flow stress decreases significantly with increasing temperature and decreasing strain rate. In places where the strain is sufficiently applied and the deformation temperature is high, dynamic recrystallization is observed in the microstructure while due to the strain difference along the sample radius, the microstructure of the deformed part is not nuniform along the radius. The developed Johnson-Cook equation was compared with the experimental results which were observed to have acceptable accuracy in predicting the hot deformation behavior of the studied steel.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Constitutive equation
  • Hot torsion
  • Johnson-Cook
  • 304 Stainless steel
  • Flow stress