Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Investigation of the Effect of SiO2 Nanoparticles on Corrosion-Wear-Impact Resistance, and Bending Strength of Acrylic Coating Applied To Steel Substrate بررسی تأثیر نانوذرات SiO2 بر مقاومت به خوردگی، سایش، ضربه و استحکام خمشی پوشش اکریلیکی اعمال شده بر زیرلایه فولادی 1 10 721742 10.22034/ijissi.2025.2041117.1305 EN S. Arzani Department of Research and Development, Iran Alloy Steel Company, Yazd, Iran H. Reza Pakzaman Department of Research and Development, Iran Alloy Steel Company, Yazd, Iran 0000-0003-2839-2272 Journal Article 2024 10 13 This study applied a nanocomposite coating to a plain carbon steel substrate using the air spray method. Various amounts of SiO2 nanoparticles (2-6%) were incorporated into the acrylic polymer-based coatings, and the results of corrosion, wear, impact, bending, hardness, and adhesion tests on coatings with and without nanoparticles were compared. The results indicated that coatings containing SiO2 nanoparticles exhibited significantly higher wear, impact, and bending resistance than coatings without nanoparticles and showed better adhesion to the steel substrate. Moreover, increasing the SiO2 nanoparticles content in the coating considerably improved the coating's hardness and resistance to corrosive agents in 3.5 wt% NaCl solution. The enhanced properties of the nanoparticle-containing coating were attributed to factors such as increased coating density and cohesion and higher average stress required to damage the coating due to the addition of SiO2 particles. Considering economic factors and the issue of particle agglomeration, 4% SiO2 nanoparticles were determined as the optimal filler content for the nanocomposite coating. It was found that adding 4% SiO2 nanoparticles to the polymeric coating led to a reduction in the corrosion rate and weight loss due to wear by 93% and 29%, respectively, compared to coatings without nanoparticles. Furthermore, the coating's adhesive strength and impact resistance increased by 20% and 50%, respectively. در این مطالعه، یک پوشش نانوکامپوزیتی با استفاده از روش پاشش هوا روی زیرلایه‌ای از فولاد کربنی ساده اعمال شد. در این پوشش‌ها، مقادیر مختلفی از نانوذرات SiO₂ (بین ۲ تا ۶ درصد) به یک پلیمر اکریلیک اضافه شد و نتایج آزمایش‌های خوردگی، سایش، ضربه، خمش، سختی و چسبندگی در پوشش‌های دارای نانوذرات و بدون آن‌ها مقایسه گردید. نتایج نشان داد که پوشش‌های حاوی نانوذرات SiO₂ مقاومت به سایش، ضربه و خمش بسیار بالاتری نسبت به پوشش‌های بدون نانوذرات دارند و چسبندگی بهتری به زیرلایه فولادی نشان می‌دهند. علاوه بر این، افزایش میزان نانوذرات SiO₂ در پوشش، سختی و مقاومت آن را در برابر عوامل خورنده در محلول ۳.۵ درصد وزنی NaCl به‌طور چشمگیری بهبود بخشید. بهبود خواص این پوشش‌های حاوی نانوذرات به عواملی مانند افزایش چگالی و انسجام پوشش و افزایش تنش متوسط موردنیاز برای تخریب آن نسبت داده شد. با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی و مشکل تجمع ذرات، مقدار بهینه نانوذرات SiO₂ در پوشش نانوکامپوزیتی ۴ درصد تعیین شد. مشخص شد که افزودن ۴ درصد نانوذرات SiO₂ به پوشش پلیمری، نرخ خوردگی و کاهش وزن ناشی از سایش را به ترتیب ۹۳ درصد و ۲۹ درصد نسبت به پوشش‌های بدون نانوذرات کاهش داد. علاوه بر این، استحکام چسبندگی و مقاومت به ضربه پوشش نیز به ترتیب ۲۰ درصد و ۵۰ درصد افزایش یافت.

https://journal.issiran.com/article_721742_8229ca276f8eb41fd379aec447592686.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Investigation of Nitriding Effect on Cutting Vibration of Indexable End Mill During the Straight Groove بررسی تأثیر فرآیند نیتراسیون بر رفتار ارتعاشی فرز انگشتی قابل تعویض در عملیات شیارزنی مستقیم 11 20 722124 10.22034/ijissi.2025.2028509.1291 EN A. Rahi Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran M. Hossienpour Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran B. Mahdikhani X-Hold Research and Development Unit, Taban Gostar Pouy, Tehran, Iran E. Inanloo Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Tehran University, Tehran, Iran Journal Article 2024 05 08 End-milling is a cutting technology that removes material from machined workpieces by end mill and is widely used to manufacture parts. Also, nitriding is a surface hardening process with a lot of effects on mechanical properties like damping ratio. This study investigated the effect of gas nitriding on a nitrided end mill in comparison with an unnitrided end mill and showed a 22 and 23 percent decrease on average in peak values and Root Mean Square values respectively. This improvement can be a result of increasing damping ratio or stiffness or two parameters simultaneously. In the next step, Modal analysis was carried out on two nitrided and unnitrided samples, and the damping ratio and natural frequency were measured by constant young modulus and showed a 14 percent increase in damping ratio without any significant change in natural frequency. Moreover, by modeling and analyzing the 3D model of indexable end mills It was verified that nitriding can have a 3 percent effect on increasing natural frequency at maximum. As a result, It concluded that the reported vibrational improvement of nitrided indexable end mill was due to improving damping ratio of steel not increasing natural frequency. In this regard, nitrided indexable end mills lead to improvement in machining efficiency, reducing energy consumption, manufacture of high-quality parts and it will ultimately reduce costs. فرزکاری انگشتی یک فناوری برش است که با استفاده از فرز انگشتی، مواد را از قطعه کار حذف می‌کند و به طور گسترده در تولید قطعات به کار می‌رود. از سوی دیگر، نیتریده کردن یک فرآیند سخت‌کاری سطحی است که تأثیرات زیادی بر خواص مکانیکی، از جمله نسبت میرایی، دارد. در این مطالعه، اثر نیتریده کردن گازی بر فرز انگشتی نیتریده‌شده در مقایسه با نمونه نیتریده‌نشده بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار پیک ارتعاش و مقدار میانگین مربعات (RMS) به ترتیب ۲۲ و ۲۳ درصد کاهش یافته است. این بهبود می‌تواند ناشی از افزایش نسبت میرایی، افزایش سختی یا ترکیبی از هر دو عامل باشد. در مرحله بعد، تحلیل مودال بر روی دو نمونه نیتریده و نیتریده‌نشده انجام شد و نسبت میرایی و فرکانس طبیعی با فرض ثابت بودن مدول یانگ اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که نسبت میرایی ۱۴ درصد افزایش یافته است، بدون تغییر قابل‌توجهی در فرکانس طبیعی. علاوه بر این، با مدل‌سازی و تحلیل سه‌بعدی فرزهای انگشتی قابل تعویض مشخص شد که نیتریده کردن می‌تواند حداکثر ۳ درصد بر افزایش فرکانس طبیعی تأثیر بگذارد. در نتیجه، بهبود ارتعاشی مشاهده‌شده در فرزهای انگشتی نیتریده‌شده، عمدتاً به دلیل افزایش نسبت میرایی فولاد بوده و نه افزایش فرکانس طبیعی. بر این اساس، استفاده از فرزهای انگشتی قابل تعویض نیتریده‌شده منجر به بهبود کارایی ماشین‌کاری، کاهش مصرف انرژی، تولید قطعات باکیفیت‌تر و در نهایت کاهش هزینه‌ها خواهد شد.

https://journal.issiran.com/article_722124_c0240c4907bd9b16f1c02b507792a52c.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Enhancing Atmospheric Corrosion Resistance of Shot-Peened A36 Steel in Humid Environments: The Impact of Carbon Monoxide and Surface Treatments افزایش مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر فولاد A36 شات پین شده در محیط‌های مرطوب: تأثیر مونوکسید کربن و عملیات سطحی 21 30 722453 10.22034/ijissi.2025.2044477.1307 EN A. Shanaghi Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, Malayer University, Malayer, Iran A. Farrokhi Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Malayer University, Malayer, Iran Journal Article 2024 10 28 A36 steel is a widely used construction material, appreciated for its low carbon content and excellent weldability. However, it is prone to atmospheric corrosion, particularly in humid and polluted areas like Tehran with its high carbon monoxide level. This study examines the corrosion behavior of shot-peened A36 steel in both a 3.5% NaCl solution and the same solution with 9 ppm CO to mimic real-world conditions. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization were performed on samples immersed for 1, 24, 48, 72, and 96 hours as well as 1 and 2 weeks. The results showed that longer immersion times significantly altered the corrosion mechanisms in the Nyquist plots. Notably, shot peening improved the steel resistance to charge transfer and diffusion. After two weeks in the CO-rich solution, the corrosion current density of shot-peened samples dramatically decreased from 45.7 µA/cm² to 6.5 µA/cm², exhibiting an impressive reduction of 85.5%. Carbon monoxide reacts with water to form carbonic acid which lowered the pH, accelerating the cathodic reactions in more acidic medium. Additionally, shot peening applied compressive stresses on the steel surface that limited corrosive ion penetration. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis confirmed the formation of iron hydroxide compounds on the surface of shot-peened samples, enhancing their corrosion resistance by restricting the diffusion of corrosive agents. فولاد A36 یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد است که به خاطر محتوای کم کربن و قابلیت جوشکاری عالی خود شناخته شده است. با این حال، این فولاد در معرض خوردگی جوی قرار دارد، به ویژه در مناطق مرطوب و آلوده مانند تهران که گاز مونوکسید کربن رایج است. این مطالعه رفتار خوردگی فولاد A36 با عملیات shot peening را در محلول 3.5% NaCl و همچنین در همان محلول با 9 ppm CO بررسی می‌کند تا شرایط واقعی را شبیه‌سازی کند. ما آزمایش‌های الکتروشیمیایی مختلفی از جمله طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و قطبش پتانسیودینامیک را بر روی نمونه‌هایی که به مدت‌های مختلف غوطه‌ور شده بودند، انجام دادیم: 1 ساعت، 24 ساعت، 48 ساعت، 72 ساعت، 96 ساعت، 1 هفته و 2 هفته. نتایج ما نشان داد که زمان‌های غوطه‌وری طولانی‌تر به طور قابل توجهی مکانیسم‌های خوردگی مشاهده شده در نمودارهای نیوکویست را تغییر می‌دهد. به ویژه، عملیات shot peening مقاومت فولاد را در برابر انتقال بار و نفوذ بهبود بخشید. پس از دو هفته غوطه‌وری در محلول غنی از CO، چگالی جریان خوردگی نمونه‌های shot-peened به طرز چشمگیری از 45.7 µA/cm² به 6.5 µA/cm² کاهش یافت—کاهش قابل توجهی معادل 85.5%. مونوکسید کربن با آب واکنش نشان می‌دهد و اسید کربنیک تشکیل می‌دهد که pH را کاهش داده و محیطی اسیدی‌تر ایجاد می‌کند که واکنش‌های کاتدی را تسریع می‌کند. علاوه بر این، عملیات shot peening تنش‌های فشاری بر روی سطح فولاد ایجاد می‌کند که نفوذ یون‌های خورنده را محدود می‌کند. تحلیل طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) تشکیل ترکیبات هیدروکسید آهن روی سطح نمونه‌های shot-peened را تأیید کرد که با محدود کردن نفوذ عوامل خورنده، مقاومت خوردگی آن‌ها را افزایش می‌دهد.

https://journal.issiran.com/article_722453_5108f570a8ccbfedb7ac62177244c398.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Aspen HYSYS Simulation of Reformer and Heat Recovery System شبیه‌سازی ریفورمر و سیستم بازیابی حرارت با استفاده از نرم‌افزار Aspen HYSYS 31 38 722713 10.22034/ijissi.2025.2006686.1268 EN F. M. Mohsenzadeh Department of Health, Safety and Environment, School of Public Health and Safety, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran A. Payab Food science industry, UNSW University of Sydney, Sydney, Australia G. Monazami Tehrani Department of Health, Safety and Environment, School of Public Health and Safety, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran H. Payab Iran National Iranian Steel Company, Tehran, Iran Journal Article 2023 07 10 This research develops a simulation model for new design of reformer and heat recovery system (HRS) in the direct reduced of Khuzestan steel company in Iran. The endothermic reforming reactions in the reformer tubes, the natural gas, and fuel gas combustion in the burners were considered. A part of the combustion energy in the reformer box is absorbed by the reformer tubes while the rest of the energy enters the HRS at 1100 °C. The outlet fuel gas from HRS enters the stack at 325 °C. Equations of energy, mass, and momentum were together solved in the Aspen HYSYS software. The profiles of temperature, pressure, and components percentage are obtained in the reform and fuel gas. According to the results, an improved HRS can increase the reformer efficiency and reduce the temperature of the exhaust gas of the stack, as well as the refractory improvement. HRS reduced its energy loss from the body by half in spite of a two-fold increase in its heat transfer surface. The fuel gas temperature rose from 48 to 200 °C by raising tube bundle at the end of the HRS. The exhaust gas temperature from the stack also showed a decline from 311.5 to 261.3 °C. The flow rate of natural gas can be increased by 20% due to increased energy input to the reformer combustion chamber, enhancing the production of reduced gas by 7%. This increase in the amount of reducing gas can increase the tonnage production from the average 103 Ton/hr to 110 Ton/hr. However, the amount of stack flue gas carbon dioxide decreased by 7.29%. در این پژوهش، یک مدل شبیه‌سازی برای طراحی جدید ریفورمر و سیستم بازیابی حرارت (HRS) در واحد احیای مستقیم شرکت فولاد خوزستان در ایران توسعه داده شده است. واکنش‌های گرماگیر ریفرمینگ در لوله‌های ریفورمر، و همچنین احتراق گاز طبیعی و گاز سوخت در مشعل‌ها در نظر گرفته شده‌اند. بخشی از انرژی حاصل از احتراق در محفظهٔ ریفورمر توسط لوله‌های ریفورمر جذب می‌شود و باقی‌ماندهٔ آن با دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد وارد سیستم بازیابی حرارت می‌گردد. گاز سوخت خروجی از HRS با دمای ۳۲۵ درجه سانتی‌گراد وارد دودکش می‌شود. معادلات انرژی، جرم و مومنتوم به‌صورت هم‌زمان در نرم‌افزار Aspen HYSYS حل شده‌اند. پروفیل‌های دما، فشار و درصد اجزای مختلف در گاز ریفورم و گاز سوخت به‌دست آمده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که بهبود طراحی HRS می‌تواند بازدهی ریفورمر را افزایش داده و دمای گازهای خروجی از دودکش را کاهش دهد، همچنین عملکرد مواد نسوز را بهبود بخشد. HRS در حالی که سطح انتقال حرارت خود را دو برابر کرده است، میزان اتلاف انرژی از بدنه را به نصف رسانده است. با افزودن مجموعه لوله‌ها در انتهای HRS، دمای گاز سوخت از ۴۸ به ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش یافته است. همچنین دمای گازهای خروجی از دودکش از ۳۱۱٫۵ به ۲۶۱٫۳ درجه سانتی‌گراد کاهش یافته است. با افزایش انرژی ورودی به محفظه احتراق ریفورمر، می‌توان نرخ جریان گاز طبیعی را تا ۲۰٪ افزایش داد که این امر موجب افزایش ۷ درصدی تولید گاز احیاکننده می‌شود. این افزایش در میزان گاز احیاکننده می‌تواند تولید تن گندله احیاشده را از میانگین ۱۰۳ تن در ساعت به ۱۱۰ تن در ساعت برساند. با این حال، میزان دی‌اکسیدکربن گاز دودکش نیز به میزان ۷٫۲۹٪ کاهش یافته است.

https://journal.issiran.com/article_722713_83d01015e81cadf74add2f374e6f4e05.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Utilizing Gum Commiphora Mukul as Organic Binders to Replace Bentonite in Iron Ore Pelletizing استفاده ار صمغ گیاه مقل ازرق به عنوان چسب‌های آلی برای جایگزینی با بنونتیت در گندله سنگ آهن 39 46 722886 10.22034/ijissi.2025.2044698.1308 EN H. Koohestani Department of Materials Science and Engineering, Semnan University, Semnan, Iran 0000-0002-6594-5895 A. Balooch Department of Materials Science and Engineering, Semnan University, Semnan, Iran 0009-0005-0700-9088 J. Hasanpoor Department of Materials Science and Engineering, Semnan University, Semnan, Iran Journal Article 2024 10 31 The use of powdered concentrate in iron production reduces the furnace efficiency. As a result, the concentrate was converted into pellets. Bentonite is usually used as a binder in pellet production, posing several operational challenges in the kiln. Therefore, organic binders have been introduced as alternatives to bentonite and other mineral binders. This study investigates the application of Commiphora Mukul gum (GCM) for the production of hematite pellets. First, pellets were prepared using the GCM and bentonite binders. The mechanical properties of the heat-treated pellets were also evaluated at various temperatures. The results showed that pellets baked at 1200°C and bentonite-bonded pellets had a compressive strength of approximately 1000 N/pellet. Pellets bonded solely with GCM gum exhibited insufficient strength. The optimal binder comprising a mixture of 2% bentonite+3% GCM binder achieved a compressive strength of 900 N/pellet. Therefore, the organic binder GCM alone cannot provide sufficient strength, while its combination with bentonite yields superior results. استفاده از کنسانتره پودری در تولید آهن باعث کاهش بهره‌وری کوره می‌شود. به همین دلیل، کنسانتره به شکل گندله تبدیل شد. در فرآیند تولید گندله، معمولاً از بنتونیت به‌عنوان ماده چسباننده استفاده می‌شود که با چالش‌های عملیاتی متعددی در کوره همراه است. از این‌رو، چسب‌های آلی به‌عنوان جایگزینی برای بنتونیت و دیگر چسب‌های معدنی معرفی شده‌اند. در این پژوهش، کاربرد صمغ گیاه Commiphora Mukul (GCM) برای تولید گندله‌های هماتیتی بررسی شده است. در ابتدا گندله‌ها با استفاده از چسب‌های GCM و بنتونیت تهیه شدند. همچنین، خواص مکانیکی گندله‌های پخته‌شده در دماهای مختلف ارزیابی گردید. نتایج نشان داد گندله‌هایی که در دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد و با چسب بنتونیت پخته شده‌اند، استحکام فشاری حدود ۱۰۰۰ نیوتن بر گندله دارند. در مقابل، گندله‌هایی که فقط با صمغ GCM پیوند خورده بودند، استحکام کافی نداشتند. ترکیب بهینه‌ای از ۲٪ بنتونیت و ۳٪ GCM توانست استحکام فشاری ۹۰۰ نیوتن بر گندله را تأمین کند. بنابراین، چسب آلی GCM به‌تنهایی قادر به تأمین استحکام کافی نیست، اما ترکیب آن با بنتونیت نتایج بهتری به‌دنبال دارد.

https://journal.issiran.com/article_722886_e17d0a02ae07b1095bc51fea5377ffc3.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Improving the Steel Household Appliances Production Through Simulation and Gray Proximity Indexed Value بهبود تولید لوازم خانگی فولادی از طریق شبیه سازی و ارزش شاخص نزدیکی خاکستری 47 61 723065 10.22034/ijissi.2025.2036644.1298 EN S. H. Seyedi Department of Industrial Engineering and Management, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran 0000-0002-9438-9082 P. Farhadi Department of Management, Zand Higher Education Institute, Shiraz, Iran M. Gharibi Department of Management, Zand Higher Education Institute, Shiraz, Iran S. M. Seyedi Department of Industrial Engineering, K.N.Toosi University of Technology, Tehran, Iran Journal Article 2024 07 25 Improving the efficiency of the production process is one of the most critical goals for manufacturing companies to reduce costs and compete in the market. Identifying and resolving process bottlenecks is essential to enhance efficiency. This issue is particularly significant in the steel products industry due to the complexity and large scale of production lines. This research investigated the efficiency improvement of the sink production process at Alborz Steel Company using Discrete event simulation and gray multi-criteria decision-making. Through simulation, the current conditions of the production line and process bottlenecks were identified, and five suggested scenarios were examined for their improvement. These scenarios are designed based on preventive maintenance, adding operators, outsourcing part of the process, adding a new device, and combining the previous four scenarios. The results show that the combined four scenarios would improve production productivity by 6.08% and reduce waste by 27.13%, with a 6.66% increase in the number of personnel in the production process. However, the criteria of cost, improvement in the company's technical capabilities, and ease of execution should also be considered in order to prioritize the scenarios. Hence, the Proximity Indexed Value approach was used in multi-criteria decision-making to prioritize the scenarios. Given the probabilistic nature of the simulation results and the uncertainty of experts' opinions, the gray Proximity Indexed Value method was developed. The prioritization of the scenarios based on simulation results and expert criteria was preventive maintenance, adding operators, adding a new device, and outsourcing part of the process. بهبود بهره‌وری فرایند تولید یکی از مهم‌ترین اهداف شرکت‌های تولیدی برای کاهش هزینه‌ها و افزایش توان رقابت در بازار است. شناسایی و رفع گلوگاه‌های فرایندی نقش کلیدی در ارتقاء بهره‌وری ایفا می‌کند. این مسئله در صنعت محصولات فولادی به‌دلیل پیچیدگی و مقیاس بزرگ خطوط تولید از اهمیت بیشتری برخوردار است. در این پژوهش، بهبود بهره‌وری فرایند تولید سینک در شرکت فولاد البرز با استفاده از شبیه‌سازی رویداد گسسته و روش تصمیم‌گیری چندمعیاره خاکستری مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با استفاده از شبیه‌سازی، شرایط فعلی خط تولید و گلوگاه‌های موجود شناسایی شد و پنج سناریوی پیشنهادی برای بهبود فرایند ارزیابی گردید. این سناریوها شامل نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه، افزودن اپراتور، برون‌سپاری بخشی از فرایند، افزودن یک دستگاه جدید و ترکیب این چهار راهکار هستند. نتایج نشان داد که ترکیب چهار سناریوی مذکور می‌تواند بهره‌وری تولید را ۶.۰۸ درصد افزایش داده و میزان ضایعات را ۲۷.۱۳ درصد کاهش دهد. همچنین تعداد نیروی انسانی در فرایند تولید نیز ۶.۶۶ درصد افزایش خواهد یافت. با این حال، برای اولویت‌بندی سناریوها لازم است معیارهایی مانند هزینه، ارتقاء توان فنی شرکت و سهولت اجرا نیز مدنظر قرار گیرد. از این رو، در فرآیند تصمیم‌گیری چندمعیاره از روش «ارزش شاخص نزدیکی» استفاده شد. با توجه به ماهیت احتمالی نتایج شبیه‌سازی و عدم قطعیت در نظرات کارشناسان، نسخه خاکستری این روش توسعه یافت. در نهایت، اولویت‌بندی سناریوها بر اساس نتایج شبیه‌سازی و معیارهای کارشناسی به ترتیب شامل: نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه، افزودن اپراتور، افزودن دستگاه جدید، و برون‌سپاری بخشی از فرایند بود.

https://journal.issiran.com/article_723065_91905623ed1b29c66f1963c34e91c1d0.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Tribological Behavior of Weld Zone in TIG-Welded AISI410 Martensitic Stainless Steel رفتار تریبولوژیکی ناحیه جوش در فولاد زنگ نزن مارتنزیتی AISI410 جوشکاری شده با روش TIG 62 72 723367 10.22034/ijissi.2025.2039415.1302 EN M. Rafiei Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran H. Mostaan Department of Materials and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran A. R. Bakhshandeh Department of Materials and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran S. Ghaderi Department of Materials and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran Journal Article 2024 08 23 The influence of different filler metals on tribological properties of TIG-welded AISI410 steel was studied. The microstructure and tribological properties of the welded samples were detected via optical microscopy, scanning electron microscopy and reciprocating wear test. Additionally, the hardness of the weld zone in different samples was measured via the Vickers hardness test. The microstructure of the welded sample with the ER80S filler metal with a Cr eq /Ni eq ratio of 1.6 was fully martensitic, whereas in the welded sample with the ERNiCrCoMo-1 filler metal with a Cr eq /Ni eq ratio of 0.66, only an austenitic microstructure was observed. Additionally, the welded sample with an ER410 filler metal Cr eq /Ni eq ratio of 3.1 had a dual-phase microstructure containing ferrite grains and tempered martensite; in contrast, the welded sample with an ER312 filler metal with Cr eq /Ni eq ratio of 2.35 had a dual-phase microstructure containing columnar austenite and interdendritic and vermicular ferrite. Compared with the other weld metals, the sample welded with the ER80S filler metal had a greater hardness (560 HV) and therefore lower mass loss (40 mg) owing to the formation of a fully martensitic microstructure. The wear mechanism of the samples welded with ER80S and ER410 filler metals was delamination, whereas in the samples welded with ERNiCrCoMo-1 and ER312 filler metals, microplowing abrasives and abrasive and adhesive wear mechanisms were seen, respectively. تأثیر فلزات پرکننده مختلف بر خواص تریبولوژیکی فولاد AISI 410 جوشکاری‌شده به روش TIG بررسی شد. ریزساختار و خواص تریبولوژیکی نمونه‌های جوشکاری‌شده با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون سایش رفت و برگشتی ارزیابی گردید. همچنین سختی ناحیه جوش در نمونه‌های مختلف با استفاده از آزمون سختی ویکرز اندازه‌گیری شد. ریزساختار نمونه جوشکاری‌شده با فلز پرکننده ER80S که نسبت Creq/Nieq آن ۱٫۶ بود، کاملاً مارتنزیتی بود، در حالی که در نمونه جوشکاری‌شده با فلز پرکننده ERNiCrCoMo-1 با نسبت Creq/Nieq برابر ۰٫۶۶، تنها ریزساختار آستنیتی مشاهده شد. همچنین، نمونه جوشکاری‌شده با فلز پرکننده ER410 که نسبت Creq/Nieq آن ۳٫۱ بود، دارای ریزساختار دو فازی شامل دانه‌های فریت و مارتنزیت بازپخت‌شده بود؛ در مقابل، نمونه جوشکاری‌شده با فلز پرکننده ER312 با نسبت Creq/Nieq برابر ۲٫۳۵ دارای ریزساختار دو فازی شامل آستنیت ستونی و فریت بین‌دندریتی و کرمی‌شکل بود. در مقایسه با سایر فلزات پرکننده، نمونه جوشکاری‌شده با فلز پرکننده ER80S دارای سختی بالاتری (۵۶۰ ویکرز) و بنابراین کاهش جرم کمتری (۴۰ میلی‌گرم) به دلیل تشکیل ریزساختار کاملاً مارتنزیتی بود. مکانیزم سایش در نمونه‌های جوشکاری‌شده با فلزات پرکننده ER80S و ER410 به صورت ورقه‌ورقه‌شدن (delamination) بود، در حالی که در نمونه‌های جوشکاری‌شده با فلزات پرکننده ERNiCrCoMo-1 و ER312 به ترتیب مکانیزم‌های سایش خراش میکروشیاری (microplowing) و ترکیبی از سایش خراشی و چسبنده مشاهده شد.

https://journal.issiran.com/article_723367_e759e1d07e0fbb102f60ff56e92d7de9.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Production of Bio-Carbon Materials from Animal Manure That Can Be Used in Iron Reduction سنتز مواد زیست‌کربنی از کود حیوانی جهت کاربرد در احیای فلز آهن 73 78 723860 10.22034/ijissi.2025.2048801.1315 EN A. Rabiei Materials Engineering Group, Golpayegan College of Engineering, Isfahan University of Technology, Golpayegan, Iran R. Amini Najafabadi Materials Engineering Group, Golpayegan College of Engineering, Isfahan University of Technology, Golpayegan, Iran 0000-0002-8951-5283 Journal Article 2024 12 23 The material obtained from cow manure is rich in carbon and has good heat capacity. Its characteristic feature is its predominantly cellulose composition. Research shows that the carbon contained in manure makes it usable as fuel. The use of bio-carbon materials, which have valuable features in terms of renewable and rich resources to replace fossil materials, is important in the metallurgical industry. In this study, the functional group containing carbon and the thermal carbon, hydrogen and nitrogen values of cow manure dry at 105 °C (QD105) and pyrolyzed cow manure dry and at 350 °C (QD350) were investigated using FTIR and CHNS analysis. The study shows that the product of slow pyrolysis (10°C/min) up to 350°C of dry cow manure powder has C, H and N values of equivalent carbon content of 29.77, 2.45 and 2.11%, respectively. Reactions and thermal decomposition of cow manure reduce the CO 2 gas present in its charcoal. The highest heating value (HHV) is 19.82 kJ/Kg. Cow dung charcoal creates different properties in terms of temperature, storage time, heating rate and efficiency. At a temperature of 325–500 °C, CO and CH 4 gases have the highest efficiency. ماده به‌دست‌آمده از کود گاو سرشار از کربن بوده و ظرفیت حرارتی مناسبی دارد. ویژگی اصلی آن، ترکیب عمدتاً سلولزی آن است. تحقیقات نشان می‌دهد که کربن موجود در کود گاو آن را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده به‌عنوان سوخت تبدیل می‌کند. استفاده از مواد زیست‌کربنی، به‌دلیل منابع غنی و تجدیدپذیر بودن آن‌ها، جایگزینی ارزشمند برای سوخت‌های فسیلی در صنایع متالورژی محسوب می‌شود. در این مطالعه، گروه‌های عاملی حاوی کربن و مقادیر حرارتی کربن، هیدروژن و نیتروژن در کود گاو خشک‌شده در دمای ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد (QD105) و کود گاو خشک‌شده و پیرولیزشده در دمای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد (QD350) با استفاده از آنالیز FTIR و CHNS بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که پیرولیز آهسته (با نرخ ۱۰ درجه در دقیقه) کود گاو خشک تا دمای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد، مقادیر کربن، هیدروژن و نیتروژن معادل با ۲۹٫۷۷، ۲٫۴۵ و ۲٫۱۱ درصد به‌ترتیب تولید می‌کند. واکنش‌ها و تجزیه حرارتی کود گاو موجب کاهش گاز CO₂ در زغال حاصل از آن می‌شود. بالاترین ارزش حرارتی (HHV) معادل ۱۹٫۸۲ کیلوژول بر کیلوگرم گزارش شده است. زغال تولیدشده از کود گاو، بسته به دما، مدت‌زمان نگهداری، نرخ گرمایش و راندمان، ویژگی‌های متفاوتی پیدا می‌کند. در بازه دمایی ۳۲۵ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، گازهای CO و CH₄ بیشترین بازده را دارند.

https://journal.issiran.com/article_723860_5cac12dec4af3b6325253bcdba06b95b.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 Evaluation of Mechanical Properties and Corrosion Resistance in Welded Stainless Steel 321H: Influence of Buttering Techniques ارزیابی خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی در فولاد ضد زنگ جوش داده شده 321H: تأثیر تکنیک لایه نشانی 79 92 723862 10.22034/ijissi.2025.2045999.1309 EN M. Beigi Department of Metallurgical and Materials Engineering, Engineering School, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran A. Khosravifard Department of Metallurgical and Materials Engineering, Engineering School, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran A. Rabiezadeh Department of Metallurgical and Materials Engineering, Engineering School, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran R. Sani Department of Metallurgical and Materials Engineering, Engineering School, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran Journal Article 2024 11 17 This study examines the mechanical properties and corrosion susceptibility of welded Stainless Steel 321H, focusing on the effects of buttering layers applied with NiCiMo filler metal compared to conventional welding without buttering. Tensile, bending, impact, hardness, and intergranular corrosion tests were conducted on both buttered and non-buttered samples. The results showed that non-buttered welds consistently exhibited superior strength and toughness, with ultimate tensile strengths ranging from 578 to 588 MPa and impact energy absorption values of 57.3 J to 67 J. In contrast, buttered samples demonstrated lower tensile strengths (560 to 578 MPa) and impact energy values (43 J to 51 J), underscoring the vulnerabilities introduced by the buttering process. Both sample types failed the intergranular corrosion tests, indicating that high heat input during welding contributes to sensitization. These findings highlight the need to optimize welding parameters to reduce sensitization and improve the mechanical and corrosion resistance of welded Stainless Steel 321H for demanding applications. While the buttering process facilitates the welding of dissimilar materials, its associated risks and limitations must be carefully considered. در این مطالعه، خواص مکانیکی و حساسیت به خوردگی جوش فولاد زنگ‌نزن 321H مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز پژوهش بر تأثیر لایه‌های با‌تر (Buttering) ایجادشده با فلز پرکننده NiCiMo در مقایسه با روش‌های مرسوم جوشکاری بدون با‌تر است. آزمایش‌های کشش، خمش، ضربه، سختی و خوردگی بین‌دانه‌ای روی نمونه‌های با‌ترشده و بدون با‌تر انجام شد. نتایج نشان داد که جوش‌های بدون با‌تر به‌طور پیوسته استحکام و چقرمگی بالاتری داشتند؛ به‌طوری‌که استحکام کششی نهایی آن‌ها در محدوده ۵۷۸ تا ۵۸۸ مگاپاسکال و انرژی جذب‌شده در آزمون ضربه بین ۵۷٫۳ تا ۶۷ ژول بود. در مقابل، نمونه‌های با‌ترشده استحکام کششی پایین‌تری (بین ۵۶۰ تا ۵۷۸ مگاپاسکال) و انرژی ضربه‌ای کمتر (۴۳ تا ۵۱ ژول) نشان دادند که بیانگر ضعف‌هایی است که فرآیند با‌تر ایجاد می‌کند. هر دو نوع نمونه در آزمون خوردگی بین‌دانه‌ای مردود شدند که حاکی از تأثیر ورودی حرارتی بالا در فرآیند جوشکاری و پدیده حساس‌شدگی (Sensitization) است. این نتایج بر اهمیت بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری برای کاهش حساس‌شدگی و بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی در جوش فولاد زنگ‌نزن 321H در کاربردهای حساس تأکید دارد. اگرچه فرآیند با‌ترسازی، جوشکاری مواد غیرهمجنس را تسهیل می‌کند، اما باید ریسک‌ها و محدودیت‌های ناشی از آن با دقت مورد توجه قرار گیرد.

https://journal.issiran.com/article_723862_d46b434126bc94249513d4655675b0a2.pdf

Iron & Steel Society of Iran International Journal of Iron & Steel Society of Iran 2981-0388 21 2 2024 12 21 A Critical Review on Dissimilar Welding of Stainless Steels To Titanium Alloys: Technology and Metallurgy بررسی انتقادی جوشکاری غیرهمجنس فولادهای زنگ‌نزن به آلیاژهای تیتانیوم: فناوری و متالورژی 93 107 723865 10.22034/ijissi.2025.2046029.1310 EN V. Foroughi School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran R. Elmi Hosseini School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran 0000-0002-6279-6484 Journal Article 2024 11 18 The jointment of titanium alloys to stainless steel poses significant challenges due to their substantially different physical, chemical, and thermal properties. The joint properties of 304 stainless steel and Ti6Al4V are highly important due to the extensive industerial application of 304 stainless steel and Ti6Al4V alloy. The formation of brittle intermetallic compounds such as Fe2Ti and FeTi in the weld zone is a primary cause of decline in joint strength and failure. This study investigates various welding methods, including solid-state and fusion weldings, and analyzes the impact of interlayer materials on improving the joint quality. Various welding methods have been used to join these two alloys among which, liquid-state weldings such as high energy beam welding, resistance welding, arc welding, and solid-state weldings like diffusion welding, friction stir welding can be mentioned. The results indicate the crucial role of welding process and parameter optimization for preventing the formation of intermetallic compounds and enhancing the joint strength. Diffusion bonding using niobium interlayer leads to the highest tensile strength (417.5 MPa) among the solid-state welding processes. Additionally, a combination of copper and vanadium interlayers in laser welding technique demonstrated significant strength of 350 MPa among the fusion welding techniques. In fusion welding processes, the use of copper as an interlayer not only reduced residual stresses but also prevented the formation of brittle phases, thereby, improving joint quality. This research highlights that the use of interlayers such as copper, nickel, silver, and niobium, combined with optimized welding processes, can effectively overcome the relevant challenges. These findings provide valuable guidance for designing welding processes and expanding industrial applications. The joint mechanical properties of the solid and liquid state weldings of stainless steels and Ti alloys were listed over the previous 3 decades. در این مطالعه، به چالش‌های اتصال آلیاژهای تیتانیوم به فولاد زنگ‌نزن پرداخته شده است؛ چالش‌هایی که عمدتاً ناشی از تفاوت‌های قابل‌توجه در خواص فیزیکی، شیمیایی و حرارتی این دو نوع ماده هستند. خواص اتصال بین فولاد زنگ‌نزن 304 و آلیاژ Ti6Al4V از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که هر دوی این مواد در صنایع گوناگون کاربرد وسیعی دارند. تشکیل ترکیبات بین‌فلزی ترد مانند Fe₂Ti و FeTi در ناحیه جوش از عوامل اصلی کاهش استحکام اتصال و بروز شکست به‌شمار می‌رود. در این پژوهش، روش‌های مختلف جوشکاری از جمله جوشکاری در حالت جامد و حالت مذاب بررسی شده و تأثیر لایه‌های بین‌فلزی بر بهبود کیفیت اتصال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. از میان روش‌های به‌کاررفته برای اتصال این دو آلیاژ می‌توان به جوشکاری‌های حالت مذاب مانند پرتو پرانرژی، جوش مقاومتی، جوش قوسی و نیز جوشکاری‌های حالت جامد نظیر جوشکاری نفوذی و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اشاره کرد. نتایج نشان می‌دهند که انتخاب فرآیند مناسب جوشکاری و بهینه‌سازی پارامترها نقشی کلیدی در جلوگیری از تشکیل ترکیبات بین‌فلزی و افزایش استحکام اتصال دارد. استفاده از لایه میانی نیوبیوم در فرآیند جوشکاری نفوذی بالاترین استحکام کششی (417.5 مگاپاسکال) را در میان روش‌های حالت جامد نشان داده است. همچنین، استفاده ترکیبی از لایه‌های میانی مس و وانادیوم در روش جوشکاری لیزری، به استحکام قابل توجهی معادل 350 مگاپاسکال در میان روش‌های جوشکاری ذوبی منجر شد. در فرآیندهای جوشکاری ذوبی، به‌کارگیری لایه میانی مس، ضمن کاهش تنش‌های پسماند، از تشکیل فازهای ترد نیز جلوگیری کرده و کیفیت اتصال را بهبود می‌بخشد. این پژوهش نشان می‌دهد که بهره‌گیری از لایه‌های میانی نظیر مس، نیکل، نقره و نیوبیوم همراه با فرآیندهای جوشکاری بهینه‌شده می‌تواند به‌طور مؤثری بر چالش‌های اتصال بین فولاد زنگ‌نزن و آلیاژهای تیتانیوم غلبه کند. این یافته‌ها راهنمای ارزشمندی برای طراحی فرآیندهای جوشکاری و گسترش کاربردهای صنعتی به‌شمار می‌رود. همچنین خواص مکانیکی اتصال‌های جوشکاری جامد و مذاب بین فولادهای زنگ‌نزن و آلیاژهای تیتانیوم طی سه دهه گذشته مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته‌اند.

https://journal.issiran.com/article_723865_995e23f8fbaf066eeeab1f12dc5d6c19.pdf