ورود ذرات کاربید سیلیسیوم در زمینه‌ای از فولاد ASTM A106 به روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز و مطالعه رفتار سایشی کامپوزیت سطحی حاصل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی نجف آباد

2 بخش فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک دانشگاه پیام نور

چکیده

ورود ذرات کاربید سیلیسیوم در زمینه‌ای از فولاد ASTM A106 به روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز و مطالعه رفتار سایشی کامپوزیت سطحی حاصلدر این پژوهش مکانیزم ایجاد پوشش‌ کامپوزیتی حاوی ذرات کاربید‌ سیلیسیوم بر سطح فولاد ASTM A106-Gr.B با به کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن –  گاز بررسی شد. بدین منظور ذرات کاربید سیلیسیوم با درصد‌های حجمی متفاوت بر سطح فولاد مورد نظر پیش ‌‌نشانی شد و با تغییر شدت جریان، فرآیند ذوب و اختلاط آنها با فلز پایه انجام گردید. مطالعه ریز ساختار پوشش ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) همراه با آنالیز نقطه‌ای انجام گرفت. یافته‌های آزمون‌ها نشان داد که پوشش حاصله ساختاری دندریتی دارد که ذرات تقویت ‌کنندة کاربید سیلیسیوم در مناطق بین دندریتی و در میان فاز فریت اشباع از کربن و سیلیسیوم قرار گرفته است. این توزیع ذرات باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شد. سختی پوشش‌ها در آزمون‌های ریز سختی سنجی و رفتار سایشی پوشش‌ها توسط آزمون سایش به ‌‌صورت رفت و برگشتی ارزیابی شد. نتایج آزمون ریز سختی سنجی نشان ‌دهندة افزایش سختی پوشش ایجاد شده (حدود 650  تا 1200 ویکرز) نسبت به نمونة بدون پوشش (حدود 200 ویکرز) بود. بررسی‌های رفتار سایشی پوشش‌ها بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آنها در اثر افزودن تقویت‌کنندة کاربید سیلیسیوم بود. مکانیزم عمدة سایش در نمونة بدون پوشش سایش ورقه‌ای و اکسایش سطحی و در نمونه‌های پوشش داده شده مخلوطی از سایش ورقه‌ای، اکسایش سطحی و سایش چسبان تشخیص داده شد.

کلیدواژه‌ها


            S. Buytoz, M. M. Yildirim, H. Eren,   Microstructural and microhardness characterstics of gas tungsten arc   synthesized Fe-Cr-C coating on AISI 4340, Materials Letters, 59(2005) 607-614.

2.      V. Udhayabanu, K. R. Ravi, Synthesis of in-situ NiAl-Al2O3 nanocomposite by reactive milling and subsequent heat treatment, Intermetallics, 18(2010) 353-358.

3.      F. Madadi, F. Ashrafizadeh, M. Shamanian, Optimization of pulsed TIG    cladding process of stellite alloy on carbon steel using RSM, Journal of Alloy and Compounds, 510(2012) 71-77.

 4.     Y. C. Chen, Reinforcements affect mechanical properties and wear haviors of WC clad layer by gas tungsten arc welding, Materials and Design, 45(2013) 6-14.

5.     Y. C. Lin, H. M. Chen, Analysis of microstructure and wear performance of SiC clad layer on SKD61 die steel after gas tungsten arc welding, Materials and Design, 47(2013) 828-835.

6.      S. Buytoz, M. Ulutan, In situ synthesis of SiC reinforced MMC surface onAISI304stainless steel by TIG surface alloying, Surface & Coatings Technology, 200(2006) 3698-3704.

7.       Y. Lin, Microstructure and tribological performance of Ti-6Al-4V cladding with SiC powder,Surface & Coatings Technology, 205(2011) 5400-5405.

8.    O. Nuri Celik, M. Ulutun, Effects of graphite content on the microstructure and wear properties of an AISI 8620 steel surface modified bytungsten inert gas (TIG), Surface & Coatings Technology, 206(2011) 1423- 1429.

9.      ASTM A-106. Standard specification for seamless carbon steel pipe for high temperature service. USA: ASTM International, 2011.

10.    S. S. M. Tavares, J., M. Pardal, Failure of ASTM A-106 Gr.B tube by creep and erosive wear, Engineering Failure Analyses, 26(2012) 337-343.

11.    M. B. Nasiri, Investigation o the influence of various welding parameters on the arc thermal efficiency of the GTAW process by calorimetric method, Journal of Mechanical Science and Technology, 28 (2014) 3255-3261.

12.      J. Lippold, D. Koteecki, Welding metalurgy and weld ability of stanless stells, John Wiley & Sons, New York, 2007.

13.      K. Sindo, Welding Metallurgy, 1987  

14.      S. Buytoz, Microstructural properties of SiC based hardfacing on low alloy steel, Surface & Coatings Technology, 200(2006) 3734-3742.

15.      M. F. Buchely, J. C. Gutierrez, The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloys, Wear, 259(2005) 52-61.

16.      J. Majumdar, Studies on compositionally graded silicon carbide dispersed composite surface on mild steel developed by laser surface cladding, 203(2008) 505-512.

17.       R. Yang, Z. Liu, Study of in-situ synthesis TiCp/Ti composite coating on alloy Ti6Al4V by TIG cladding,  36(2012) 349-354.

18.      Y. C. Lin, Elucidating the microstiucture and wear behavior of tungsten carbide, Journal of Materials   Processing Technology, 210(2010) 219-225.

19.      K. Amini, A. Akhbarizadeh, Investigating the effect of the quench environment on the final microstructure and wear behavior of 1.2080 tool steel after deepcryogenic heat treatment, Materials and design, 45( 2013) 316-322.