EFFECT OF SEVERE PLASTIC DEFORMATION ON MECHANICAL PROPERTIES OF WELDED ST37-2 STEEL

Abstract

ABSTRACT

Cold treatment techniques are used to enhance the mechanical properties of metal alloys, while the most important characteristics are strength, roughness and microstructure. Severe plastic deformation (SPD) is formed in metals through processes, such as hydrostatic extrusion, which performs deformations in the metal at low temperatures, in comparison with other techniques. SPD results into a fine crystalline structure, that differs from the crystallographic structure of the original metal or alloy, through forming micrometric and submicrometric sub-grains in the coarse grain of the original material. SPD comes with different advantages and disadvantages that are related to the mechanical properties and performance of the material.

ST37-2 is a low carbon mild steel that is mostly used as a structural metal due to several performance criteria it possesses. The alloy has excellent weldability and good ductility, which qualified it to be used in many applications, including shelters and water vessels, and can be shaped for several purposes as angles, strips, sheets, and plates. ST37-2 is non-alloy in its standard form processed through hot rolling.

The aim of the research is to test the effect of conventional shot peening (CSP) and severe shot peening (SSP) on the mechanical properties of ST37-2 steel. The results of the experiment showed enhancements in surface roughness and tensile strength. However, shot peening decreased the ductility of the metal and caused changes in its microstructure that are indicated in the XRF and XRD tests. Data are provided for ST37-2 steel, as an original contribution to the literature, while comparing results with existing data. The tensile strength values indicate enhancements in yield strength and ultimate tensile strength values reaching up to 19.7% and 22.8% with CSP and SSP, respectively, while elongation decreased up to 27.2%, confirming the decrease in ductility with shot peening. Hardness of the alloy increased in treated samples, as well as changes in microstructure are indicated through XRF and XRD analyses. Deformation intensities are increased, as investigated through optical microscopy, while the layer thickness increase in the SSP case, in comparison with the CSP case, is observed in the FESEM study.

ÖZET

Metal alaşımlarının mekanik özelliklerini geliştirmek için soğuk işlem teknikleri kullanılırken, en önemli özellikler mukavemet, pürüzlülük ve mikroyapıdır. Diğer tekniklere göre düşük sıcaklıklarda metalde deformasyon gerçekleştiren hidrostatik ekstrüzyon gibi işlemlerle metallerde ciddi plastik deformasyon (SPD) oluşur. SPD, orijinal malzemenin iri taneciklerinde mikrometrik ve mikrometrik alt tanecikler oluşturarak orijinal metal veya alaşımın kristalografik yapısından farklı olan ince bir kristal yapıya neden olur. SPD, malzemenin mekanik özellikleri ve performansı ile ilgili farklı avantaj ve dezavantajlarla birlikte gelir.

ST37-2, sahip olduğu çeşitli performans kriterleri nedeniyle çoğunlukla yapısal metal olarak kullanılan düşük karbonlu yumuşak bir çeliktir. Alaşım, mükemmel kaynaklanabilirliğe ve iyi sünekliğe sahiptir, bu da onu barınaklar ve su tankları dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılmak üzere nitelendirir ve açılar, şeritler, levhalar ve plakalar gibi çeşitli amaçlarla şekillendirilebilir. ST37-2, sıcak haddeleme ile işlenmiş standart formda alaşımsızdır.

Araştırmanın amacı, geleneksel bilyeli çekiçlemenin (CSP) ve şiddetli bilyeli çekiçlemenin (SSP) ST37-2 çeliğin mekanik özellikleri üzerindeki etkisini test etmektir. Deneyin sonuçları, yüzey pürüzlülüğünde ve gerilme mukavemetinde gelişmeler gösterdi. Ancak bilye çekiçleme, metalin sünekliğini azaltmış ve mikro yapısında XRF ve XRD testlerinde belirtilen değişikliklere neden olmuştur. Veriler, sonuçlar mevcut verilerle karşılaştırılırken, literatüre orijinal bir katkı olarak ST37-2 çeliğine yönelik olarak sağlanır. Çekme mukavemeti değerleri, CSP ve SSP ile akma dayanımı ve nihai gerilme mukavemeti değerlerinde sırasıyla% 19,7 ve% 22,8'e ulaşan artışları gösterirken, uzama% 27,2'ye kadar düşerek bilyeli çekiçlemeyle süneklikteki azalmayı teyit etmektedir. İşlem görmüş numunelerde alaşımın sertliği arttığı gibi mikroyapıda meydana gelen değişiklikler XRF ve XRD analizleri ile gösterilir. Optik mikroskopi ile incelendiği üzere deformasyon yoğunlukları artarken, FESEM çalışmasında CSP vakasına göre SSP vakasında tabaka kalınlığının arttığı gözlemlenmiştir.