Investigation of Static Strain Aging Behaviour of AISI 304 Austenitic Stainless Steel

Year 2022, Volume: 12 Issue: 1, 340 - 354, 15.06.2022

Muhammet Anıl Kaya , Cengiz Görkem Dengiz , Kenan Büyükkaya

https://doi.org/10.31466/kfbd.1072474

Abstract

In this study, the change in the material's mechanical properties by the static strain ageing process after the pre-deformation applied to AISI 304 austenitic stainless steel was investigated and analysed. The samples were first applied to 5% pre-deformation and then annealed in the oven at 150°C, 250°C, 400°C and 550°C in separate groups for 30 and 60 minutes. The data obtained by performing hardness and tensile tests after static strain ageing were compared, and the interaction between test parameters and these parameters was investigated by performing Pareto analysis. As a result of the study, the highest tensile strength and hardness values were observed in the samples applied static strain ageing for 60 minutes at 150°C. The yield and tensile strengths of the as-received material increased by 10% with the ageing process. It was determined that these values decreased from 400°C. In addition, as a result of Pareto analysis, it was determined that the temperature value is the most critical parameter affecting the results.

Keywords

AISI 304, Static strain aging, Pareto, Tensile test

Supporting Institution

Giresun University

Project Number

FEN-BAP-A-230218-17

Thanks

This work is supported by Giresun University Scientific Research Project Office.

AISI 304 Östenitik Paslanmaz Çeliğin Statik Yaşlanma Davranışının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada AISI 304 östenitik paslanmaz çeliğe uygulanan ön deformasyonun ardından statik gerinim yaşlandırması işlemiyle malzemenin mekanik özelliklerindeki değişim incelenmiş ve analiz edilmiştir. Numunelere önce %5 ön deformasyon uygulanmış sonrasında 30 ve 60 dk boyunca ayrı gruplar halinde 150°C, 250°C, 400°C ve 550°C sıcaklıklarda fırında tavlanmıştır. Yapılan statik gerinim yaşlandırması sonrası sertlik ve çekme deneylerinin yapılmasıyla elde edilen veriler karşılaştırılmış, deney parametreleri ve bu parametreler arasındaki etkileşim Pareto analizi yapılarak araştırılmıştır. Çalışma sonucunda en yüksek çekme dayanımı ve sertlik değeri 150°C sıcaklıkta 60 dk boyunca statik gerinim yaşlandırması uygulanan numunelerde görülmüştür. Yaşlandırma işlemiyle, satın alınmış malzemeye göre akma ve çekme dayanım değerleri %10 artmıştır. Bu değerlerde 400°C sıcaklıktan sonra azalma tespit edilmiştir. Ayrıca Pareto analizi sonucunda sonuçları etkileyen en önemli parametrenin sıcaklık değeri olduğu belirlenmiştir.

Keywords

AISI 304, Statik gerinim yaşlanması, Pareto, Çekme testi

Project Number

FEN-BAP-A-230218-17

References

• A. H. Cottrell, and B. A. Bilby, (1949). Dislocation Theory of Yielding and Strain Ageing of Iron The Steady Non-Uniform State for a Liquid. Proc. Phys. Soc. A, 62, 49–62.
• Altan Özbek, N., Çiçek, A.,, Gülesin, M., and Özbek, O., (2017). AISI 304 ve AISI 316 Östenitik Paslanmaz Çeliklerin İşlenebilirliğinin Değerlendirilmesi. Politeknik Dergisi, 20(1), 43–49.
• Altuntaş, O., Özer, E., and Gürel, A., (2020). Sade Karbonlu Toz Metal Bir Çeliğin Çekme Dayanımına Statik Deformasyon Yaşlanma İşleminin Etkilerinin Araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 8(3), 671–680.
• ASTM E8, (2010). ASTM E8/E8M standard test methods for tension testing of metallic materials 1. Annual Book of ASTM Standards 4, (C), 1–27.
• Çetin, A., (2022). Gerinim yaşlanması
• Dieter, G.E., (1961). Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill Book Company.
• Gupta, A.K.,, Krishnamurthy, H.N.,, Singh, Y.,, Prasad, K.M., and Singh, S.K., (2013). Development of constitutive models for dynamic strain aging regime in Austenitic stainless steel 304. Materials and Design, 45, 616–627.
• Kaçar, R.,, Emre, H.E., and Sinoplu, Ö., (2011). Dubleks Paslanmaz Çeliklerin Statik Yaşlanma Davranışları. 6. International Advanced Technologies Symposium, (May), 16–18.
• Lee, S.H.,, Choi, J.Y., and Nam, W.J., (2009). Hardening Behavior of a 304 Stainless Steel Containing Deformation-Induced Martensite during Static Strain Aging. Materials Transactions, 50(4), 926–929.
• Lee, C., and Zuidema, B.K., (1994). On High Strenght Sheet Steels For The Automotive Industry. In: Proc. Symp, Iron And Steel Society, Warrendale PA, 103.
• Mola, J.,, Luan, G.,, Huang, Q.,, Ullrich, C.,, Volkova, O., and Estrin, Y., (2021). Dynamic strain aging mechanisms in a metastable austenitic stainless steel. Acta Materialia, 212, 116888.
• Minitab 18 Support, (2010). State Collage, PA: Minitab, Inc.
• Samek, L.,, Dykas, J.,, De Moor, E., and Grajcar, A., (2020). Strain-Ageing of Low-Alloyed Multiphase High-Strength Steels. Metals, 10(4), 1–20.
• Stewart, G.R., and Jonas, J.J., (2004). Static and dynamic strain aging at high temperatures in 304 stainless steel. ISIJ International, 44(7), 1263–1272.
• Tabin, J., (2021). Kinematic and thermal characteristic of discontinuous plastic flow in metastable austenitic stainless steels. Mechanics of Materials, 163(October), 104090.
• Wang, X.Y., and Li, D.Y., (2003). Mechanical, electrochemical and tribological properties of nano-crystalline surface of 304 stainless steel. Wear, 255(7–12), 836–845.
• Yurtışık, K.,, Batıgün, C., and Gürbüz, R., (2010). Alaşımsız Düşük Karbonlu Çeliklerde Gerinim-Yaşlandırmanın Darbe Tokluğuna Etkileri. Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği Metalurji Mühendisleri Odası, 26–33.
• Zhao, J.Z.,, De, A.K., and De Cooman, B.C., (2001). Formation of the Cottrell Atmosphere during Strain Aging of Bake-Hardenable Steels. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 32(2), 417–423.