Ідентифікація зміни хімічного складу в процесі навуглецювання вуглецевої сталі під розтягом

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286199

Ключові слова:

вуглецева сталь, навантажувальний розтяг, цементація, хімічний склад, скануюча електронна мікроскопія

Анотація

Навуглецювання – це широко використовуваний метод, який використовується для покращення характеристик поверхні вуглецевої сталі, зокрема її твердості та здатності протистояти зношенню. Введення напруги під час процесу цементації додає складності, які впливають на розподіл елементів у матеріалі. Методологія дослідження включає піддавання зразків вуглецевої сталі температурам цементації та застосування напруги розтягування. Цей підхід дозволяє аналізувати вплив навуглецювання та навантаження на зразки вуглецевої сталі. Дослідження було зосереджено на аналізі використання технології пакетного цементування при нижчих температурах, зокрема 700 °C і 750 °C, одночасно застосовуючи напруги розтягування пропорційної напруги. Дослідження спрямоване на проведення всебічного аналізу змін хімічного складу по всьому поперечному перерізу матеріалу. Передові аналітичні методи виконують картування та аналіз елементного спектру, такі як скануюча електронна мікроскопія і енергодисперсійна спектроскопія. Ці методи дозволяють ретельно досліджувати розподіл і склад таких елементів, як вуглець, залізо, кремній, магній і фосфор. Згідно з результатами дослідження, вуглецеві елементи додавалися в діапазоні температур від 700 °C до 750 °C під час процесу навуглецювання. Вміст вуглецю в матеріалі збільшився з 0,15 % у необробленому стані до 0,73 % при температурі 700 °C, з подальшим збільшенням до 1,26 % при температурі 750 °C. Відповідно до дослідження було виявлено, що застосування розтягуючих навантажень і зниження температури навуглецювання можуть покращити процес навуглецювання та призвести до підвищення вмісту вуглецевої сталі. Це може призвести до економії коштів і підвищення загальної ефективності виробництва

Спонсор дослідження

  • The author expresses our sincere gratitude to the Department of Mechanical Engineering at Hasanuddin University in South Sulawesi for their valuable contribution and cooperation in facilitating the publishing of this research work.

Біографії авторів

Nitha, Hasanuddin University; Indonesian Christian Toraja University

Doctoral Student, Graduate Student

Department of Mechanical Engineering

Departement of Mechanical Engineering

Lukmanul Hakim Arma, Hasanuddin University

Doctorate, Assistant Professor

Departement of Mechanical Enginering

Onny S. Sutresman, Hasanuddin University

Doctorate, Professor

Departement of Mechanical Enginering

Ahmad Yusran Aminy, Hasanuddin University

Doctorate, Assistant Professor

Departement of Mechanical Enginering

Посилання

  1. Riastuti, R., Mashanafie, G., Rizkia, V., Maksum, A., Prifiharni, S., Kaban, A. et al. (2022). Effect of syzygium cumini leaf extract as a green corrosion inhibitor on API 5l carbon steel in 1M HCL. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (6 (120)), 30–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267232
  2. Lan, L., Yu, M., Qiu, C. (2019). On the local mechanical properties of isothermally transformed bainite in low carbon steel. Materials Science and Engineering: A, 742, 442–450. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.11.011
  3. Boumerzoug, Z., Derfouf, C., Baudin, T. (2010). Effect of Welding on Microstructure and Mechanical Properties of an Industrial Low Carbon Steel. Engineering, 02 (07), 502–506. doi: https://doi.org/10.4236/eng.2010.27066
  4. Putra Negara, D. N. K., Tirta Nindhia, T. G., Surata, I. W., Sucipta, M. (2017). Chemical, strength and microstructure characterization of Balinese bamboos as activated carbon source for adsorbed natural gas application. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 201, 012033. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/201/1/012033
  5. Bontong, Y., Nitha, H. A., Syam, R., Arsyad, H., Asmal, H. S. (2018). Behavior of pack carburizing with bone buffalo charcoal and BaCO3 against mechanical properties of low carbon steel. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (14), 4309–4316. Available at: https://www.academia.edu/42713028/BEHAVIOR_OF_PACK_CARBURIZING_WITH_BONE_BUFFALO_CHARCOAL_AND_BACO3_AGAINST_MECHANICAL_PROPERTIES_OF_LOW_CARBON_STEEL
  6. Ashby, M. F., Jones, D. R. H. (2012). Engineering materials 1: an introduction to properties, applications and design. Elsevier. doi: https://doi.org/10.1016/c2009-0-64288-4
  7. Dragatsis, A., Fragkos-Livanios, L., Papageorgiou, D. G., Medrea, C. (2021). Investigation of hardness behavior after carburizing and hardening of 15CrNi6 steel. MATEC Web of Conferences, 349, 02006. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/202134902006
  8. Zhang, X., Zhang, G., Zhang, D., Zhang, L., Qian, F. (2023). Dynamic Multi-Objective Optimization in Brazier-Type Gasification and Carbonization Furnace. Materials, 16 (3), 1164. doi: https://doi.org/10.3390/ma16031164
  9. Sinarep, S., Darmo, S. (2021). Effect of pack carburizing with chicken egg shell powder agent and vibrator quenching on the mechanical properties of AISI 9310 steel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (114)), 12–19. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244118
  10. Putra Negara, D. N. K., Muku, I. D. M. K., Sugita, I. K. G., Astika, I. M., Mustika, I. W., Prasetya, D. G. R. (2015). Hardness Distribution and Effective Case Depth of Low Carbon Steel after Pack Carburizing Process under Different Carburizer. Applied Mechanics and Materials, 776, 201–207. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.776.201
  11. Subbiah, R., Vinod Kumar, V., Lakshmi Prasanna, G. (2020). Wear analysis of treated Duplex Stainless Steel material by carburizing process – A review. Materials Today: Proceedings, 26, 2946–2952. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.608
  12. Han, R. D., Hu, K. H., Rolfe, B., Pavlina, E. (2016). A Research on Selective Carburization Process of Low Carbon Steel. Advanced High Strength Steel and Press Hardening. doi: https://doi.org/10.1142/9789813140622_0012
  13. Abdulrazzaq, M. A. (2016). Investigation the mechanical properties of carburized low carbon steel. Int. Journal of Engineering Research and Application, 6 (9), 59–65. Available at: https://www.academia.edu/28504474/Investigation_The_Mechanical_Properties_of_Carburized_Low_Carbon_Steel
  14. Ngafwan, Anggonor, A. D., Pramanda, W., Purnomo (2021). The Influence of Carbon Particle Size in The Carburizing Process of ST-40 Steel to The Surface Hardness. Journal of Physics: Conference Series, 1858 (1), 012026. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1858/1/012026
  15. Satito, A., Hariyanto, H., Supandi, S. (2021). Biaxial pressure pack carburizing method to modification local low carbon steel’s mechanical properties. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1108 (1), 012036. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1108/1/012036
  16. Priadi, D., Setyadi, I., Siradj, E. (2010). Influence of Strain Rate and Temperature of Hot Tension Testing on Mechanical Properties of Medium Carbon Steel S48C. Makara Journal of Technology, 7 (1). doi: https://doi.org/10.7454/mst.v7i1.137
  17. Jiang, Y., Li, Y., Peng, Y., Gong, J. (2020). Mechanical properties and cracking behavior of low-temperature gaseous carburized austenitic stainless steel. Surface and Coatings Technology, 403, 126343. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126343
  18. Priyadarshini, S., Sharma, T., Arora, G. (2014). Effect of Post Carburizing Treatment on Hardness of Low Carbon Steel. Int. J. Adv. Mech. Eng, 4 (7), 763–766. Available at: https://www.ripublication.com/ijame-spl/ijamev4n7spl_07.pdf
  19. Smallman, R. E., Bishop, R. J. (1999). Modern physical metallurgy and materials engineering. Butterworth-Heinemann. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-7506-4564-5.x5000-9
  20. Callister Jr, W. D., Rethwisch, D. G. (2007). Materials science and engineering an introduction. Wiley.
  21. Oyetunji, A., Adeosun, S. O. (2021). Effects of Carburizing Process Variables on Mechanical and Chemical Properties of Carburized Mild Steel. Journal of Basic & Applied Sciences, 8 (2), 319–324. doi: https://doi.org/10.6000/1927-5129.2012.08.02.11
  22. Elzanaty, H. (2014). Effect of carburization on the mechanical properties of the mild steel. International Journal of Innovation and Applied Studies, 6 (4), 987–994. Available at: https://www.issr-journals.org/xplore/ijias/0006/004/IJIAS-14-153-05.pdf
  23. Wei, S., Wang, G., Zhao, X., Zhang, X., Rong, Y. (2013). Experimental Study on Vacuum Carburizing Process for Low-Carbon Alloy Steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 23 (2), 545–550. doi: https://doi.org/10.1007/s11665-013-0762-1
  24. Yao, J., Zhang, Q., Gao, M., Zhang, W. (2008). Microstructure and wear property of carbon nanotube carburizing carbon steel by laser surface remelting. Applied Surface Science, 254 (21), 7092–7097. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.05.223
Ідентифікація зміни хімічного складу в процесі навуглецювання вуглецевої сталі під розтягом

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Nitha, Arma, L. H., Sutresman, O. S., & Aminy, A. Y. (2023). Ідентифікація зміни хімічного складу в процесі навуглецювання вуглецевої сталі під розтягом. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (124), 26–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286199

Номер

Том 4 № 12 (124) (2023): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Nitha, Onny S. Sutresman, Ahmad Yusran Aminy, Lukmanul Hakim Arma

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.