An investigation of cryogenics on mechanical behavior of steel material

Abstract

To study the effect of cryogenics on the mechanical behavior of steel, five types of steel (SR24 steel, SK4 steel, S45C steel, AISI 304 stainless steel, and AISI 201 stainless steel) were used in this experiment. Each type of steel was soaked in liquid nitrogen and annealed under conditions based on previous studies. The test conditions included: no treatment, soaked for 3 hours in 2 cycles, soaked for 4 hours in 2 cycles, soaked for 5 hours in 2 cycles, soaked for 3 hours in 2 cycles and annealed at 200°C for 2 hours, soaked for 4 hours in 2 cycles and annealed at 200°C for 2 hours, and soaked for 5 hours in 2 cycles and annealed at 200°C for 2 hours. Based on the results, various changes were observed, such as the yield stress of AISI 304 stainless steel. The yield stress of untreated AISI 304 was 835 MPa. The yield stress increased by 12.4% compared to the untreated condition. The yield stress of AISI 304 that was annealed at 200°C for 2 hours was 647 MPa, which was a decrease of 12.8% compared to the untreated condition. The yield stress of AISI 304 soaked for 5 hours in 2 cycles was 456 MPa, a decrease of 38.5% compared to the untreated condition. Therefore, soaking for 4 hours in 2 cycles and annealing at 200°C was found to be suitable for AISI 304 stainless steel.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของไครโอจีนิคส์ที่มีต่อพฤติกรรมทางกลของวัสดุโลหะ การทดลองนี้ใช้เหล็ก 5 ประเภท (เหล็ก SR24 เหล็ก SK4 เหล็ก S45C สแตนเลส AISI 304 และสแตนเลส AISI 201) เหล็กแต่ละประเภทถูกแช่ในไนโตรเจนเหลวและอบอ่อนที่สภาวะตามการทดสอบของการศึกษาก่อนหน้านี้ ได้แก่ สภาวะไม่ผ่านกระบวนการ, แช่ที่ 3 ชั่วโมง 2 รอบ , แช่ที่ 4 ชั่วโมง 2 รอบ , แช่ที่ 5 ชั่วโมง 2 รอบ , แช่ที่ 3 ชั่วโมง 2 รอบ อบอ่อนที่ 200 °C ที่ 2 ชั่วโมง , แช่ที่ 4 ชั่วโมง 2 รอบและอบอ่อนที่ 200 °C ที่ 2 ชั่วโมง , แช่ที่ 5 ชั่วโมง 2 รอบ และอบอ่อนที่ 200 °C ที่ 2 ชั่วโมง จากผลการวิจัยพบว่ามีตัวแปรที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น ความเค้นครากของเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 ค่าความเค้นครากของ AISI 304 ที่ไม่ผ่านกระบวนการคือ 742.67 MPa ความเค้นครากของเหล็กกล้าไร้สนิม AISI304 ที่แช่ที่ 4 ชั่วโมง 2 รอบและอบอ่อนที่ 200°C คือ 835 MPa ค่าความเค้นครากเพิ่มขึ้น 12.4 % เมื่อเปรียบเทียบกับการไม่ผ่านกระบวนการ ค่าความเค้นครากของ AISI304 ที่ผ่านการอบอ่อนที่ 200°C 2 ชั่วโมง มีค่าเท่ากับ 647 MPa ค่าความเค้นคราก ลดลง 12.8 % เมื่อเปรียบเทียบกับการไม่ผ่านกระบวนการ ค่าความเค้นครากของ AISI304 ที่มีการแช่ที่ 5 ชั่วโมง 2 รอบคือ 456 MPa ค่าความเค้นครากลดลง 38.5 % เมื่อเปรียบเทียบกับการไม่ผ่านกระบวนการ ดังนั้นควรแช่ไว้ 4 ชั่วโมง 2 รอบ และอบอ่อนที่อุณหภูมิ 200°C จึงเหมาะกับสเตนเลส AISI304