نقش کاربید بور بر رفتار سایشی روکش کامپوزیتی زمینه استلایت 6 ایجاد شده به روشGTAW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مواد، دانشگاه شهیدچمران اهواز

چکیده

هدف از این پژوهش ایجاد روکش کامپوزیتی با زمینه آلیاژ پایه کبالت استلایت6 بر فولاد ساده کربنی و بررسی نقش ذرات تقویت کننده کاربید بور بر ریزساختار، سختی و رفتار سایشی روکش حاصل  بوده است. به این منظور ابتدا خمیر پیش نشستی از پودر کاربید بور با نسبت‌های وزنی مختلف بر سطح زیرلایه فولادی ایجاد و سپس توسط فرایند جوشکاری GTAW با فیلر استلایت6 ذوب سطحی گردید. پس از روکش کاری جهت مطالعه ریز ساختاری از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به میکرو آنالیز شیمیایی (EDS)  و فازشناسی از آزمون پراش پرتو ایکس(XRD) کمک گرفته شد. همچنین جهت ارزیابی سختی و رفتار سایشی به ترتیب از ریزسختی سنج ویکرز و آزمون پین روی دیسک استفاده شد. نتایج نشان داد که ریزساختار روکش‌ها عمدتا شامل  فاز زمینه ی غنی از کبالت g ، کاربیدهای یوتکتیکی غنی از کروم Cr7C3 و Cr23C6، مربوط به آلیاژ زمینه استلایت6 و فازهای ثانویه مانند CoB2، CrB2، WC وW2B ناشی از واکنش BوC حاصل از تجزیه B4C با عناصر دیگر موجود در روکش میباشد. با افزایش مقدار B4C در روکش دندریت‌ها ریزتر شده و میزان فاز‌های بین دندریتی افزایش یافت، همچنین روکش‌های کامپوزیتی سختی بالاتری نسبت به روکش خالص استلایت6 نشان دادند. مکانیزم سایش روکش‌های کامپوزیتی Stellite6/B4C از نوع سایش ورقه ای بود و روکش کامپوزیتی Stellite6-20%B4C کمترین کاهش وزن را از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها


1. R.Singh, D. Kumar,S.K. Mishra and S.K. Tiwari, Laser cladding of Stellite 6 on stainless steel to enhance solid particleerosion and cavitation resistance, Surface and Coatings Technology, 251(2014)87–97.
2. M. Hagihashemi, M. Shamanian and GH. Azimi, Physical, Mechanical, and Dry Sliding Wear Properties of Fe-Cr-W-C Hardfacing Alloys Under Different Tungsten Addition, Metallurgical and Materials Transactions B, 46(2015)919-927. 3. S. Buytoz, M. Ulutan and M.Yildirim, Dry sliding wear behavior of TIG welding clad WC composite coatings, Applied Surface Science, 252( 2005)1313-1323.

3. A. Gholipour, M. Shamanian and F. Ashrafizadeh, Microstructure and wear behavior of stellite 6 cladding on 17-4 PH stainless steel, Journal of Alloys and Compounds, 509( 2011)4905-4909.
4. R. Arabi Jeshvaghani, M. Shamanian and M. Jaberzadeh, Enhancement of wear resistance of ductile iron surface alloyed by stellite 6, Materials and Design, 32(2011)2028-2033.
5. L. Yu-Chi and Ch. Yong-Chwang, Reinforcements affect mechanical properties and wear behaviors of WC cladlayer by gas tungsten arc welding, Materials and Design, 45(2013)6-14.
6. Y.C. Lin, K.Y. Chang, Elucidating the microstructure and wear behavior of tungsten carbide multi-pass cladding on AISI 1050 steel, Journal of Materials Processing Technology, 210(2010) 219-225.
7. R. Arabi Jeshvaghani, M. Jaberzadeh, H. Zohdi and M. Shamanian, Microstructural study and wear behavior of ductile iron surface alloyed by Inconel 617, Materials and Design, 54(2014)491-497.
8. F. Madadi, M, Shamanian and F. Ashrafizadeh, Effect of pulse current on microstructure and wear resistance of Stellite6/tungsten carbide claddings produced by tungsten inert gas process, Surface and Coatings Technology, 205(2011)4320-4328.
9. R. B. Waterhouse and D. E. Taylor, Fertting debris and the delamination theory of wear,Wear, 29(1974)337-344.
10. A. Farnia , F. Malek Ghaini , J.C. Rao , V. Ocelík and J.Th.M. De Hosson, Effect of Ta on the microstructure and hardness of Stellite 6 coating deposited by lowpower pulse laser treatments, Surface and Coatings Technology, 213(2012)278-284.
11. W.C. Lin and C. Chen, Characteristics of thin surface layers of cobalt-based alloys deposited by laser cladding, Surface and Coatings Technology, 200(2006)4557-4563.
12. Sh. Jong-Choul, Doh. Jung-Man, Y. Jin-Kook, L. Dok-Yol and K. Jae-Soo,
Effect of molybdenum on the microstructure and wear resistanceof cobalt-base Stellite hardfacing alloys, Surface and Coatings Technology, 166(2003)117-126.
13. G.H. Xu and M. Kutsuna, Characteristics of multilayer laser cladding using powder mixture of Co based alloy and Vanadium carbide, Materials Science and Technology, 24(2008)73-84.
14. M. Zhong, W. Liu, K. Yao, J. Claude goussain, C.Mayer and A. Becker, Microstructural evolution in high power laser cladding of Stellite 6+WC layers, Surface and Coatings Technology, 157(2002)128-137.
15. K.A. Chiang and Y.C. Chen, Microstructural characterization and microscopy analysis of laser cladding Stellite12 and tungsten carbide, Journal of Materials Processing Technology, 182(2007)297-302.
16. M.Xi Li, Yi.Zhu He and G. Xiong Sun, Laser cladding Co-based alloy/SiC composite coatings on IF steel, Materials and Design, 25(2004)355-358.
17. G. Abbas and D.R.F. West, Laser surface cladding of stellite and stellite-SiC composite deposits for enhanced hardness and wear, Wear, 143(1991)353-363.
18. L. Mingxi, H. Yizhu and Y. Xiaomin, Effect of nano-Y2O3 on microstructure of laser cladding cobalt-based alloy coatings, Surface Science, 252(2006)2882-2887.
19. K.L. Wang, Q.B. Zhang, M.L. Sun, X.G. Wei and Y.M. Zhu, Microstructure and corrosion resistance of laser clad coatings with rare earth elements, Corrosion Science, 43(2001)255-267.
20. M.Li, Sh.Zhanga, H.Li, Y.Hea, J.Hong Yoonb and T.Yul Chob, Effect of nano-CeO2 on cobalt-based alloy laser coatings, Journal of materials processing technology, 202(2008)107-111.
21. M. Zhong, K. Yao and W. Liu, High-power laser cladding Stellite 6+WC 

with various volume rates, Journal of laser application, (2001)247-251.
22. G. Xu, M. Kutsuna, Zh. Liu and K. Yamada, Comparison between diode laser and TIG cladding of Co-based alloys on the SUS403 stainless steel, Surface and Coatings Technology, 201(2006)1138-1144.
23. A. Frenk and W. Kurz, Microstructurar effects on the sliding wear resistance of a cobalt based alloy, Wear, 174(1994)81-91.
24. R. Arabi Jeshvaghani, E. Harati and M. Shamanian, Effects of surface alloying on microstructure and wear behavior of ductile iron surface-modified with a nickel-based alloy using shielded metal arc welding, Materials and Design, 32(2011)1531-1536.
25. N. P. SUH, The delaminaition theory of wear, Wear, 25(1973)111-124.
1. 24. A. Frenk and W. Kurz, Microstructurar effects on the sliding wear resistance of a cobalttbased alloy, Wear, 174(1994)81-91.
26. R. Arabi Jeshvaghani, E. Harati, M. Shamanian, Effects of surface alloying on microstructure and wear behavior of ductile iron surface-modified with a nickel-based alloy using shielded metal arc welding, Materials and Design, 32(2011)1531–1536.
27. N. P. SUH, The Delaminaition Theory Of Wear, Wear, 25(1973)111-124.