اثر نسبت Cr/C بر ریزساختار و عمرخستگی حرارتی آلیاژ روکش سخت پایه Fe-Cr-C

محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولید

حامد ثابت ¹

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج -گروه مهندسی مواد و متالورژی

تاریخ دریافت : 1394/02/30 تاریخ پذیرش : 1394/03/01 تاریخ انتشار : 1395/06/01

کلید واژه: ریز ساختار, Fe-Cr-C, روکش سخت, خستگی حرارتی,

چکیده مقاله :

در تحقیق حاضر آلیاژ های روکش سخت پایه Fe-Cr-C با نسبت (وزنی) متفاوت به روش SMAW به صورت تک لایه و دو لایه بر روی فولاد ساده کربنی ST 32 جوشکاری گردیدند. سپس نمونه هایی تهیه و آزمون های آنالیز شیمیایی (OES) ، متالوگرافی نوری،XRD، SEM، و خستگی حرارتی بر روی آنها انجام شد. نتایج آزمون پراش پرتو (XRD) X نشان داد که ریز ساختار لایه روکش سخت نمونه روکش سخت شده با الکترود( پر کربن –پر کروم) AB شامل کاربید اولیه و یوتکتیک و نمونه روکش سخت شده با الکترود (کم کربن –کم کروم)SD شامل آستنیت ومارتنزیت می باشد. تصاویر متالوگرافی نوری و الکترونی، آنالیز نقطه ای و نقشه توزیع عناصر نیز حضور فازهای فوق را تایید نموده است. نتایج آزمون خستگی حرارتی مشخص نمود در مجموع کلیه نمونه ها، بالاترین عمر خستگی حرارتی مربوط به نمونه روکش سخت شده با الکترود(کم کربن –کم کروم)SD قطر4 میلی متر در حالت تک لایه با کمترین (غلظت عنصر کروم) درصد حجمی آستنیت باقی مانده و کاربید (Cr,Fe)23C6 با ریز ساختار اولیه آستنیت، مارتنزیت و کاربید (Cr,Fe)23C6 می باشد، کمترین عمر خستگی حرارتی مربوط به نمونه روکش سخت شده با الکترود ( پر کربن –پر کروم) AB قطر 25/3 میلی متر در شرایط دو لایه با ریزساختار اولیه متشکل از کاربیدهای اولیه (Cr,Fe)7C3 و یوتکتیک می باشد.

چکیده انگلیسی:

In this Investigation two type of hard face coated electrodes (Fe-Cr-C) used as a hard facing alloys with different ratio Cr/C. The welding of hard facing electrodes were done in similar heat-input but in different of deposited layers on ST32 mild steel. The OES, OM, SEM and XRD techniques used for determining of chemical analysis and study of microstructure characteristics of hard face samples. In addition the thermal fatigue test were done at 600-25 OC for different samples and hardness test used for determining the hardness of hard face layers. The XRD examination Results indicated that microstructure of hard facing layer sample (AB electrode) includes primary carbides and eutectic (), the microstructure of hardfacing layer sample (SD electrode) includes austenite+martensite. The hardness result indicated that hardfacing samples (AB electrode) have maximum hardness which 52-58HRC and hard facing samples (SD electrode) with austenite + martensite microstructure have minimum Hardness (30-50 HRC). The thermal fatigue Test results indicated, the highest fatigue life related to the sample that hard-faced with the SD electrode (Ø=4 mm) at a single layer and the lowest thermal fatigue life related to the sample that hard-faced with AB electrode (Ø=3.25 mm) at two layers. It was also found that there is an inverse relationship between hardness and thermal fatigue life of specimens.

منابع و مأخذ:

[1]       ح. ثابت، " بازسازی قطعات تحت سایش به روش جوشکاری"، شرکت کاوش جوش،1392.

 

[2]     Metal's Handbook “Friction, Lubrication, and Wear Technology”, ASM ,Vol 18, pp 320-336, 2003.

 

[3]       ح. ثابت، "متالورژی و تکنولوژی جوشکاری"، چاپ دوم، نشر فنی امیر،1394.

 

[4]       ح. ثابت، ش .میردامادی ،ش. خیراندیش و م. گودرزی "مروری بر فرآیندهای سخت کاری سطحی از طریق جوشکاری"، جوشکاری، شماره 51، ص 65-60، پاییز 1387.

 

[5]     Weld Surfacing and Hardfacing, The Welding Institute Abington Cambridge, pp 32-46, 1980.

 

[6]     "The Practical Reference Guide For Hardfacing", AWS, pp 1-20, 2003.

 

[7]     D. K. Dwivedi “Microstructure and Abrasive Wear Behavior of Iron Base Hardfacing”, Materials Science and Technology, Vol 10, pp. 10-20, 2004.

 

[8]       ح. ثابت، ش .میردامادی، ش. خیراندیش و م. گودرزی، "تاثیر مقادیر کروم و کربن بر ریز ساختار و مقاومت به سایش آلیاژ روکش سخت پایهFe-(6X)Cr-(X)C بر روی فولاد ساده کربنی ایجاد شده با فرآیند جوشکاری GTAW "،مجله علمی پژوهشی مواد نوین، جلد 1، شماره 1، صفحه 25، پاییز1389.

 

[9]     H. Sabet ,Sh. Kheirandish, Sh. Mirdamadi & M. Goodarzi “The Microstructure and Abrasive Resistance of Fe-Cr-C Hardfacing Alloys with the Composition of Hypoeutectic, Eutectic and Hypereutectic at Cr/C =6 ”, Tribology Letters, Vol. 44, No. 2, pp. 237-245, 2011.

 

[10]    ح. ثابت، ش. میردامادی، ش. خیراندیش و م. گودرزی، "مقایسه سختی و مقاومت به سایش لایه های سخت شده سطحی حاوی کروم برروی فولاد ساده کربنی توسط فرآیند جوشکاری GTAW"، سومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران و انجمن ریخته گران ایران، کرمان، 1388.

 

[11]    ح. ثابت و الف. داود آبادی فراهانی، " بررسی نسبت Cr/C بر حساسیت به ترک لایه رسوبی مقاوم به سایش بر قطعات ریختگی چدن خاکستری GG25"، هشتمین کنفرانس ملی جوش و بازرسی ایران، تهران، 1388.

 

[12] M. Liang Ma, H. Cheng, J. Jiaren, H. Rob, X. Yongsong, S. Zhong & S. Liu, “Cracks Formation and Residual Stress In Chromium Carbide Overlays”, Engineering Failure Analysis, Vol. 31, pp. 320–337, 2008.

 

[13]    ح. ثابت، ح. کیپور و س. آراسته، " بررسی تشکیل ترک در آلیاژ روکش سخت پایه Fe-Cr-C بر روی فولاد ساده کربنی"، فصلنامه انجمن جوشکاری و آزمایشهای غیر مخرب ایران، شماره 71، ص40-44، 1392 .

 

[14] Q. Y. Hou, “Influence of molybdenum on the microstructure and properties of a FeCrBSi alloy coating deposited by plasma transferred arc hardfacing”, Surface & Coatings Technology, Vol. 225, pp. 11-19, 2013

 

[15] J. Hornung, A. Zikin, K. Pichelbauer, M. Kalin & M. Kirchgaßner, “Influence of cooling speed on the microstructure and wear behavior of hypereutectic Fe–Cr–C hardfacings”, Materials Science & Engineering, Vol. 576A, pp. 243-251, 2013.

 

[16]    ج. عزیز پور، ح. ثابت و م. اسماعیلیان، " اثر نسبتCr/C بر سختی و میزان چسبندگی لایه روکش سخت پایه Fe-Cr-C بر روی فولاد ساده کربنی"، دوازدهمین کنفرانس ملی جوش و بازرسی، انجمن جوشکاری و آزمایشهای غیر مخرب ایران6 الی 7 دی ماه اصفهان، 1390.

 

[17] D. Li, L. Liu ,Y. Zhang ,C. Ye ,X. Ren ,Y. Yang & Q. Yang, “Phase Diagram Calculation of High Chromium Cast Irons and Influence of its Chemical Composition”, Materials and Design, Vol. 30, pp. 340-345, 2009.

 

[18]    ح. ثابت، ش .میردامادی، ش. خیراندیش و م. گودرزی، " بررسی ریزساختار و مشخصات کاربیدهای  در آلیاژ هایپریوتکتیک روکش سخت پایهFe-Cr-C "، فصلنامه عملی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال پنجم، شماره اول، صفحه 28، بهار1390.

 

[19] A. Bonder, V. Ivanchen Tov, A. Kozbv & J. C. Todenac, “Carbon-Iron-Ternary Alloy Systems, Phase Diagrams – Crystallographic and Thermodynamic Data”, MSIT, Group IV, Spriner,Verlay, Berlin Heidelberg, Vol. 11, pp 1-56, 2008.

 

[20] S. Kumar, K. P. Mondal & A. K. Jha, “Effect of Microstructure and Chemical Composition of Hardfacing Alloy on Abrasive Wear Behavior”, Materials Science and Technology ,Vol 8, pp.10-20, 2000.