بررسی اثر درجه رقت و لایه واسط بر مقاومت به سایش لایه روکش سخت پایه Fe-Cr-C جوشکاری شده به روش SMAWبر روی فولاد ساده کربنی

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

فرهاد عبدی ¹ , حامد ثابت ² , احمد خرم پور ³

1 - دانشگاه ازاد اسلامی واحد کرج
2 - گروه مهندسی مواد دانشگاه ازاد اسلامی واحد کرج
3 - دانشگاه ازاد اسلامی واحد کرج

تاریخ دریافت : 1398/03/02 تاریخ پذیرش : 1399/06/29 تاریخ انتشار : 1399/06/01

کلید واژه: سایش, درجه رقت, جوشکاری SMAW, لایه واسط,

چکیده مقاله :

در این تحقیق هدف، بررسی اثر درجه رقت و لایه واسط بر مقاومت به سایش لایه روکش سخت پایه Fe-Cr-C جوشکاری شده به روش SMAW بر روی فولاد ساده کربنی St37 می باشد، به همین منظور شش قطعه فولاد ساده کربنی St37 در ابعاد10×200×300 میلی متر به عنوان فلز پایه انتخاب و عملیات روکش کاری روی سه نمونه بدون لایه واسط و روی سه نمونه با لایه واسط انجام شد. بعد از انجام عملیات جوشکاری، آزمون سختی و سایش روی نمونه­ها انجام شد. بررسی نتایج آزمون سختی نشان داد که با افزایش تعداد لایه روکش سخت، مقدار سختی در هر دو سری نمونه (با لایه واسط و بدون لایه واسط) مقدار سختی افزایش یافت به گونه‌ای که در نمونه‌های بدون لایه واسط این مقدار از 50 راکول به 56 راکول و در نمونه‌های با لایه واسط از 31 راکول به 51 راکول رسید. همچنین سختی نمونه با یک لایه روکش سخت بدون لایه واسط 19 راکول از سختی نمونه با یک لایه روکش سخت با لایه واسط بیشتر شد. بررسی ریزساختاری نشان داد که تمامی نمونه­ها دارای فازهای آستنیت، مارتنزیت و کاربید بوده­اند و تنها تفاوت در میزان این فازها می­باشد. نتایج آزمون سایش نشان داد که مقدار مقاومت به سایش در هر دو سری نمونه (با لایه واسط و بدون لایه واسط) با افزایش تعداد لایه‌های روکش سخت افزایش یافت به گونه‌ای که مقدار کاهش جرم برای نمونه‌های بدون لایه واسط از 022/0 گرم به 011/0 گرم و برای نمونه‌های با لایه واسط از 032/0 گرم به 019/0 گرم در مسافت 300 متر رسید. همچنین به دلیل استحاله آستنیت به مارتنزیت در اثر تغییرشکل پلاستیک ناشی از سایش، با افزایش مسافت لغزش روند افزایشی جرم کنده شده از جسم کاهش می‌یابد.

چکیده انگلیسی:

In this research, the effect of degree of dilution and interlayer layer on the abrasion resistance of the hard-welded Co-layer of Fe-Cr-C based on SMAW method on the St37 steel carbon steel is studied. To this end, the St37 carbon steel element in the dimension of 10 × 300mm x 200mm was chosen as the base metal, and the SMAW welding operation was performed on three pieces with a hard coat electrode and no interlayer layers, and on three other pieces with a hard coated electrode and an interlayer layer. After welding, abrasion and hardness test was carried out on the samples. The results showed that with increasing the number of hard coating layers, the hardness increased in both series of samples (with intermediate layer and no interlayer layer). Microstructural analysis showed that all samples had austenite, martensitic and carbide phases, and the only difference was the amount of these phases. Also, the amount of wear resistance increased in both series of series (with intermediate layer and no interlayer layer) with increasing number of hard coating layers.

منابع و مأخذ:

 [1] Davis J. R , 1990 , “Properties and Selection: Irons. Steels, and High-Performance Alloys”, ASM International, Institute of Materials, pp.430-439.

2- بهرامی علی، امینی کامران، ثابت حامد، 1394،   " تاثیر نوع الکترود و تعداد پاس بر خواص سایشی و ریزساختار روکش ایجاد شده به روش زیر پودری بر روی فولاد کم آلیاژ42CrMo4 " ، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، شماره دوم، صص: 116-99.

3- ثابت حامد، امیر آبادی زاده سید رضا، صادقی محمد، میرزامحمد نوید، 1388، "بررسی ریزساختار و مقاومت به سایش لایه رویه سخت پایه Fe-C-Nb بر روی فولاد ساده کربنی"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال سوم، شماره سوم، صص: 50-43.

4- ثابت، حامد، 1395، "اثر نسبت Cr/C بر ریزساختار و عمر خستگی حرارتی آلیاژ روکش سخت پایه Fe-Cr-C"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، شماره دوم، صص.   63-45.

5- محمدی خواه.م ، ثابت.ح، میرزامحمد.ن، هادی زاده.ا، عطاالهی.ع ،1391، "بررسی و مقایسه ریز ساختار، سختی و مقاومت به سایش ورق های فولادی روکش سخت پایه Fe-Cr-C  (Carbidox) با ورق فولادی کوئنچ-تمپرشده تجاری "، سمپوزیم فولاد91.

6- عظیمی.ق و شمعانیان.م،1387،"روکش کاری فولادهای ساده کربنی با الکترودهای پر کروم-پر کربن و ارزیابی ریز ساختار و رفتار سایشی"، علوم و مهندسی سطح6.

7- Amini, K., Bahrami, A., & Sabet, H., 2015, “Evaluation of Microstructure and Wear Behavior of Iron-based Hard-facing Coatings on the Mo40 Steel” International Journal of ISSI, pp. 1-8.

8- ثابت حامد، 1392، "بازسازی قطعات تحت سایش به روش جوشکاری"، نشر فنی امیر.

9- محمدی خواه مهدی، ثابت حامد، میرزا محمد نوید، هادی زاده اکبر، محرابیان سعید، شکیب سروش، 1391،"بررسی ریزساختار و مقاومت به سایش خراشان خشک و مرطوب لایه روکش سخت پایه Fe-C-B  بر روی فولاد ساده کربنی"،  فصلنامه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد،  سال ششم، شماره اول،   صص: 96-89.

10- محمدی خواه مهدی، ثابت حامد، شکوه فر علی، محرابیان سعید، هادی زاده اکبر، 1389، "بررسی و مقایسه ریزساختار، سختی و مقاومت به سایش لایه های سخت کامپوزیتی ایجاد شده به روش جوشکاری FCAW  حاوی TiC و TiCN بر روی فولاد ساده کربن"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال چهارم، شماره اول، صص: 31-21.

11- Grainger, S., & Blunt, J., 1998, “Engineering Coatings: Design and Application” Elsevier, pp. 42-55.

12- Bach, F. W., Möhwald, K., Laarmann, A., & Wenz, T., 2006, “Modern Surface Technology” John Wiley & Sons, pp. 11-23.

13- Graça, S., Colaço, R., & Vilar, R., 2007, “Indentation Size Effect in Nickel and Cobalt Laser Clad Coatings”, Surface and Coatings Technology, pp. 538-548.

14- The James F.1973 “The Procedure Hand Book of Arc Welding” , The Lincoln Electric Company.

15- Committee, A. I. H., 1992, “ASM Handbook: Friction, Lubrication, and Wear Technology” ASM International, Institute of Materials, pp. 1429-1439.

16- Modi, O., Prasad, B., Jha, A., Deshmukh, V., & Shah, A., 2004, “Effects of Material Composition and Microstructural Features on Dry Sliding Wear Behaviour of Fe–TiC Composite and a Cobalt-Based Stellite” Tribology Letters, pp. 129-138.

17- Ballis, W., 1993, “Welding, Brazing and Soldering”, ASM International, Institute of  Materials ,Vol.6 , pp. 833-850.

18- Hardsurfacing Application Manual, 1991, “A Guide for Selection Use of Hardfacing Welding Alloy”, Teledyne Canada HARFAC-McKay: Publication, pp. 1-15.

19- Kou, S. , 2003 , “Welding Metallurgy”, Hoboken: NJ: John Wiley & Sons, Inc.,   pp. 3-33.

20- Vanmuysen, L., 1972 , “Hardfacing with Co-Cr-X Alloys by Arc-Welding Processes” Cobalt, pp. 67-78.

21- AWS A5.13, 1980 “Specification for Solid Surfacing Welding Rods and Electrodes, pp. 9-19.