اثر تغییر جریان جوشکاری و درصد حجمی ذرات SiC بر سختی و مقاومت به سایش لایه کامپوزیتی ایجاد شده بر روی فولاد ASTM A106 با استفاده از فرآیند GTAW

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 20، دوره 9، شماره 3، آذر 1394، صفحه 235-246   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

حسین مظاهری^{* 1}؛ محمود فاضل نجف آبادی²؛ علیرضا اعلائی³

¹کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی

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

³استادیار، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

چکیده

در این پژوهش 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 ساختار دندریتی حاوی تقویت ‌کنندة کاربید سیلیسیوم را دارا می‌باشد که می تواند باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شود. 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

جوشکاری قوسی تنگستن - گاز؛ پوشش‌دهی سطحی؛ کامپوزیت فولاد/کاربید سیلیسیوم

مراجع

 

[1]     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, Vol. 59, pp. 607-614, 2005.

 

[2]     V. Udhayabanu&  K. R. Ravi, “Synthesis of in-situ NiAl-Al₂O₃ nanocomposite by reactive milling and subsequent heat treatment”, Intermetallics, Vol. 18, pp. 353-358, 2010.

 

[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, Vol. 510, pp. 71-77, 2012.

 

[4]     Y. C. Chen, “Reinforcements affect mechanical properties and wear haviors of WC clad layer by gas tungsten arc welding”, Materials and Design, Vol. 45, pp. 6-14, 2013.

 

[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, Vol. 47, pp. 828-835, 2013.

 

[6]     S. Buytoz & M. Ulutan, “In situ synthesis of SiC reinforced MMC surface on AISI 304 stainless steel by TIG surface alloying”, Surface & Coatings Technology, Vol. 200, pp. 3698-3704, 2006.

 

[7]     Y. C. Lin, “Microstructure and tribological performance of Ti-6Al-4V cladding with SiC powder”,Surface & Coatings Technology, Vol. 205, pp. 5400-5405, 2011.

 

[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, Vol. 206, pp. 1423- 1429, 2011.

 

[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, Vol. 26, pp. 337-343, 2012.

 

[11] J. Lippold & D. Koteecki, “Welding metalurgy and weld ability of stanless stells”, John Wiley & Sons, New York, 2007.

 

[12] S. Buytoz, “Microstructural properties of SiC based hardfacing on low alloy steel”, Surface & Coatings Technology, Vol. 200, pp. 3734-3742, 2006.

 

[13] M. F. Buchely & J. C. Gutierrez, “The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloys”, Wear, Vol. 259, pp. 52-61, 2005.

 

[14] J. Majumdar, “Studies on compositionally graded silicon carbide dispersed composite surface on mild steel developed by laser surface cladding”, Vol. 203, pp. 505-512, 2008.

 

[15] R. Yang & Z. Liu, “Study of in-situ synthesis TiCp/Ti composite coating on alloy Ti6Al4V by TIG cladding”, Vol. 36, pp. 349-354, 2012.

 

[16] Y. C. Lin, “Elucidating the microstiucture and wear behavior of tungsten carbide”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 210, pp. 219-225, 2010.

 

[17] 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, Vol. 45, pp. 316-322, 2013.