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논문 상세정보

이온질화 처리한 SM45C의 피로파괴거동에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Fatigue Fracture Behavior of Ion-Nitrided SM45C

초록

본 연구에서는 이온질화처리한 SM45C강의 피로파괴거동, 피로크랙진전거동 및 부식피로파괴거동에 관한 $N_2:H_2$가스조정비와 이온질화처리시간에 대한 효과를 조사하였다. 실험에 사용된 모든 종류의 시험편의 피로한도와 부식피로강도는 $N_2$가스와 처리시간에 비례하여 증가하였다. 무처리 시험편에 비해 이온질화처리시험편은 피로한도 및 부식피로강도가 $10^7$싸이클의 공기중에서 $24{\sim}29%$, $10^6$싸이클의 3% NaCl 수용액 중에서는 $32{\sim}48%$ 증가하였다. 반복압축-인장하중을 받는 SM45C강은 이온질화처리시험편이 무처리시험편에 비해 피로한도 및 부식피로강도가 $10^6$싸이클의 공기중에서 $24{\sim}29%$증가하였고, 3% NaCl 수용액중과 수도물중에서 $32{\sim}48%$의 증가를 보였다. 이온질화처리한 SM45C강은 무처리시험편에 비해 낮은범위의 ${\Delta}K$ 영역에서는 균열진전속도가 느리고, 높은 ${\Delta}K$ 영역에서는 빨라졌다.

Abstract

In this study, the effects of gas ratio($N_2:H_2$) and treatment time on the fatigue fracture behavior, fatigue crack growth behavior and corrosion fatigue fracture behavior for the ion-nitrided SM45C steel were investigated. The results show that the fatigue limit and corrosion fatigue strength increased in porportion to $N_2$ gas and treatment time for all kinds of specimen, used in the experiment. Compare to the non-nitrided specimen, the fatigue limit and the corrosion fatigue strength increased about $24{\sim}29%$ at $10^7$ cycles in air and $32{\sim}48%$ at $10^6$ cycles in 3% NaCl aqueous solution, respectively. Similar results were derived with SM45C steel under Compression-Tension $24{\sim}29%$ at $10^6$ cycles in air and $32{\sim}48%$ either in 3% NaCl aqueous solution or in tap water, respectively. Ion-nitrided SM45C steel showed a slow fatigue crack growth rate at relatively low range of ${\Delta}K$ compared to the non-nitrided specimen. To the contrary, its rate increase at higher range of ${\Delta}K$.

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