بررسی ریز ساختار و رفتار مکانیکی روکش‌های Al-Cr/Al2O3 تولید شده توسط فرایند GTAW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران.

3 کارشناس ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.

چکیده

در این پژوهش، با استفاده از جوشکاری قوسی تنگستن‌-گاز، فرایند روکش‌کاری با افزودن محصولات واکنش حاصل از آسیاب کاری پودرهای Cr- Alو Cr2O3- Alروی سطح فولاد CK45انجام شد. پس از تولید روکش‌های سطحی AlCr2 و Al2O3-AlCr2 ارزیابی‌های ریزساختاری و ریزسختی روکش‌ها توسط میکروسکوپ‌های نوری، الکترونی روبشی و دستگاه ریزسختی سنج انجام گرفت. به منظور بررسی مقاومت سایشی روکش‌ها از دستگاه سایش پین روی دیسک استفاده شد. نتایج نشان داد محصول واکنش حاصل از 20 ساعت آسیاب‌کاری مخلوط پودری Cr-Al، محلول جامد Cr(Al) بود. بررسی آزمون تفرق اشعه ایکس از نمونه روکش‌کاری شده با پودر Cr-Al، حاکی از تشکیل ترکیب بین فلزی AlCr2 در ساختار روکش ایجاد شده نیز بود. همچنین روکش‌کاری مخلوط پودری Cr2O3- Alمنجر به ایجاد فازهای AlCr2 و Al2O3 گردید. ریزسختی هر دو روکش ایجاد شده نسبت به فلز پایه افزایش نشان داد. ریزسختی در نمونه روکش کاری شده‌ی Al2O3-AlCr2 به حدود 780 ویکرز رسید. مکانیزم غالب سایش در آزمون سایش کلیه نمونه‌ها، مکانیزم سایش خراشان برش‌ریز تشخیص داده شد. آزمون سایش برای نمونه جوشکاری شده با پودر AlCr2 کاهش وزنی در حدود 2/0 میلی گرم را نشان داد، درحالیکه در روکش Al2O3-AlCr2 کاهش وزنی مشاهده نشد. ضریب اصطکاک نمونه روکش Al2O3-AlCr2 تا حدود مسافت 200 متر، تقریبا 15/0 بود و از این مسافت به بعد به عدد 35/0 رسید. این افزایش در ضریب اصطکاک با توجه به ثابت بودن دیگر پارامترها نسبت به نمونه AlCr2، می‌تواند به درگیر شدن بیشتر ذرات Al2O3 با نزدیک شدن به لایه‌های پایین‌تر روکش ربط داده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] م، کوکبی، م، محمودی غزنوی، تکنولوژی جوشکاری، چاپ اول، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، (1374).

[2] C. Borcher, Microstructure and Mechanical Properties of Medium-Carbon steel Bonded on low-Carbon Steel by Explosive Welding, Journal of Materials and Design, 89(2015) 369-378.

[3] ع، رجایی، سخت کاری سطحی سوپر آلیاژهای پایه نیکل اینکونل 718 با سوپر آلیاژهای پایه کبالت و پایه نیکل به روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، گزارش علمی، (1392).

[4] م، صالحی، ف، اشرفی زاده، متالورژی سطح و تریبولوژی، انجمن علوم و تکنولوژی سطوح ایران، (1374) 55-106.

[5] R. E. Reed-Hill, R. Abbaschian, Physical Metallurgy Principles, Thomson-Engineering. ISBN 0-534-92173-6, (2015).

[6] ا.ح، کوکبی ، تکنولوژی جوشکاری، انتشارات آزاده، (1374)، 92-100.

[7] Guide for welding Iron Castings, An American National Standard, AWS D1-1, (2002)2-89.

[8] J. Namkung, M.C. Kim. W.W. Park, Fabrication of Fe-Cr-Al base alloy strips by melt dragging and their oxidation resistance at elevated temperature, J. Materials processing technology, 52(2011)3394-3404.

[9] J. Song, Q. Deng, C. Chen, D. Hu, Y. Li, Rebuilding of metal components with laser cladding forming, Applied Surface Science, 252(2006)7934-7940.

[10] Z.G. Zhang, F. Gesmando, P.Y. Hou Ceriteria for the formation of protective Al2O3 scales on Fe-Al and Fe-Cr-Al, Corrosion Science, 48(2006)741-765.

[11] S. Hao, L. Zhao, D. He, Surface microstructure and high temperature corrosion resistance of arc-sprayed Fe Al Cr coating irradiated by high current pulsed election beam, Nuclear instrument and method in physic research B, 312(2013)97-103.

[12] S. Buytoz, Microstructural Properties of M7C3 Eutectic Carbides in Fe-Cr-C Alloy, Materials Letters, 60(2006)605-608.

[13] ح، ثابت، ش، میردامادی، ش، خیراندیش، م، گودرزی، مقایسه سختی و مقاومت به سایش لایه‌‌های سخت شده سطحی حاوی کروم بر‌‌روی فولاد ساده کربنی توسط فرآیند جوشکاری GTAW، سومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران و انجمن ریخته‌‌گران ایران، کرمان، (1388).

[14] M.G. Pujar, R.K. Dayal, R.K.S. Raman, Miicrostructural and aqueous corrosion aspects of laser-surface-melted type 304 SS plasma-coated mild steel, J. Mater. Eng. Perform., 3(1994)412-418.

[15] C. Capdivila, M.K. Miller, Phase separation kinetic in Fe-Cr-Al alloys, Acta materialia, 60(2012)4673-4684.

[16] M. Galano, F. Audebert, I.C. Stone, B. Cantor, Transsition Electron microscopic investigation on microstructure of Fe-Cr-Al alloys, Journal of material science, 34(1999)1791-1798.

[17] J.R. Regina, J.N. Dupont, The effect of chromium on the weldability and microstructure of Fe-Cr-Al welding, Welding Journal, 86(2007)170-176.

[18] J.N. Dupont, K.D. Adams, Improving the weldability of Fe-Cr-Al alloys through, TiC addition, Welding Journal, 90(2009)130-136.

[19] H. Pouraliakbar, M. Hamedia, A.H. Kokabia, A. Nazarib, Designing of CK45 Carbon Steel and AISI 304 Stainless Steel Dissimilar Welds, Materials Research, 17(2014)106-114.

[20] Friction, Lubrication and Wear Technology, ASM Handbook, 18(1992).

[21] م، شمعانیان، م، حاجیان فروشانی، ارزیابی ریزساختار و رفتار سایشی چدن داکتیل زمینه فریتی پوشش داده شده با آلیاژ پایه نیکل پر کروم، علوم و مهندسی سطح، 25(1394) 85-95.

[22] R. Arabi Jashvaghani, M. Jaberzadeh, H. Zohdi, M. Shamanian, Microstructural study and wear behavior of ductile iron surface alloyed by Inconel 617, Materials and Design, 54(2014)491-497.