بررسی اثر تعداد پاس جوش بر ساختار، سختی و مقاومت به سایش ورق جوشکاری شده با الکترود ESAB 85.65

محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولید

عباس سعادت ¹ , محمد خلیلی پرور ² , محمدرضا خانزاده ³

1 - عضو هیات علمی دانشگاه آزاداسلامی واحد شهر مجلسی
2 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهر مجلسی، اصفهان، ایران
3 - هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی شهر مجلسی

تاریخ دریافت : 1396/02/25 تاریخ پذیرش : 1398/03/28 تاریخ انتشار : 1398/03/01

کلید واژه: خواص مکانیکی, مقاومت به سایش, جوشکاری, کاربید M6C,

چکیده مقاله :

در این پژوهش با استفاده از فرآیند جوشکاری با الکترود دستیSMAW، لایه مقاوم به سایش توسط الکترود ESAB 85.65 برروی فولاد ساده کربنی ایجاد و اثر تعداد پاس بر ریزساختار، مقاومت سایشی و سختی بررسی گردید. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی اشعه ایکس (XRD) به منظور مشاهده ریزساختار، شناسایی نوع فازها و مورفولوژی رسوبات در منطقه جوش استفاده گردید. همچنین به منظور بررسی سختی و مقاومت به سایش، از آزمون ریزسختی سنجی ویکرز، سختی سنجی راکول و آزمون مقاومت به سایش پین روی دیسک استفاده شد. نتایج نشان داد که در ساختار نمونه های سخت کاری شده، فازهای کاربیدهای کمپلکس Fe2W2C و M6C ، فازهای فریت و آستنیت مشاهده می گردد. فاز کاربیدی Fe2W2C غنی از تنگستن و کربن بوده و به عنوان یک کاربید با سختی و مقاومت به سایش بالا شناخته می شود. همچنین با افزایش تعداد پاس های فرآیند، میزان سختی نمونه های سخت کاری افزایش یافته است به طوریکه نمونه حاصله از فرآیند سه پاس با میانگین سختی HRC59 نسبت به نمونه تک پاسHRC) 54)، سختی بهتری دارد. نتایج آزمون سایش نشان می دهد که کمترین کاهش وزن مربوط به نمونه جوشکاری شده با سه پاس در دمای بالا می باشد. همچنین مشاهده می شود که با افزایش سختی، مقاومت به سایش نیز افزایش می یابد.

چکیده انگلیسی:

در این پژوهش یک لایه مقاوم به سایش توسط الکترود ESAB 85.65 ‏ برروی فولاد ساده کربنی ایجاد و اثر تعداد پاس بر ریزساختار، مقاومت سایشی و سختی بررسی گردید. آنالیز های SEM، XRD و سختی سنجی به منظور مشاهده ریزساختار، شناسایی نوع فازها، مورفولوژی رسوبات و سختی آن ها در منطقه جوش استفاده گردید. نتایج نشان داد که در ساختار نمونه‏های سخت کاری شده، فازهای کاربیدهای کمپلکس Fe2W2C و M6C ، فازهای فریت و آستنیت مشاهده می‏گردد. فاز کاربیدی Fe2W2C غنی از تنگستن و کربن بوده و به عنوان یک کاربید با سختی و مقاومت به سایش بالا شناخته می‏شود. همچنین با افزایش تعداد پاس‏های فرآیند، میزان سختی نمونه‏های سخت کاری افزایش یافته است به طوریکه نمونه حاصله از فرآیند سه پاس با میانگین سختی HRC59 نسبت به نمونه تک پاسHRC) 54)، سختی بهتری دارد. نتایج آزمون سایش نشان می‏دهد که کمترین کاهش وزن مربوط به نمونه‏ جوشکاری شده با سه پاس در دمای بالا می‏باشد. همچنین مشاهده می‏شود که با افزایش سختی، مقاومت به سایش نیز افزایش می‏یابد.

منابع و مأخذ:

 

[1]       م. صالحی و ف. اشرفی زاده، "متالورژی سطح و تریبولوژی"، انجمن علوم و تکنولوژی سطح ایران، تابستان1374.

 

[2]     M. Balakrishnan, V. Balasubramanian & G. Madhusudhan reddy, “Effect of hardfaced interlayer thickness and low hydrogen ferritic capping on ballistic performance of shielded metal arc welded armour steel jointˮ, Journal of Iron and Steel Research International, Vol. 20, No. 12, pp. 82-91, 2013.

 

[3]     W. B. Qingbao & Li. Xiaoyan, “Effects of Nb, V, and W on microstructure and abrasion resistance of Fe-Cr-C hardfacing alloysˮ, Welding Journal, pp. 133-139, 2010.

 

[4]       م محمدی خواه، ح. ثابت، ع. شکوهفر، س. محرابیان و ا. هادیزاده، " بررسی و مقایسه ریزساختار، سختی و مقاومت به سایش لایه های سخت و TiC حاوی ذرات FCAW کامپوزیتی ایجاد شده به روش جوشکاری بر روی فولاد ساده کربنیTiCN"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال چهارم، شماره اول، بهار 1389.

 

[5]       ح. ثابت، س. ر. امیرآبادیزاده، م. صادقی و ن. میرزا محمد، "بررسی ریزساختار و مقاومت بهسایش لایه رویه سخت پایه Fe-C-Nb بر روی فولاد ساده کربنی"، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال سوم، شماره سوم، پاییز 1388.

 

[6]     H. Seon Hong, O. Young Min, L. Kown Yeong & L. Sung Hoon, “The effects of additive elements on the sliding wear behavior of Fe-base hardfacing alloysˮ, Wear, Vol. 255, pp. 481–488, 2010.

 

[7]     E. O. Correa, N. G. Alcântara, L. C. Valeriano, N. D. Barbedo & R. R. Chaves, “The effect of microstructure on abrasive wear of a Fe–Cr–C–Nb hardfacing alloy deposited by the open arc welding processˮ, Surface & Coatings Technology, Vol. 276, pp. 479–484, 2015.

 

[8]       م. لری نژاد مقدم و ر. عمادی، "تأثیر فرآیند سخت پوشانی توسط آلیاژ Fe-20Cr-10Ni %Wt به وسیله جوشکاری قوسی الکترود دستی بر روی سختی و خواص سایشی فولاد "ST37، سمپوزیم فولاد یزد، مجتمع معدنی و صنعتی اردکان، 1393.

 

[9]       م. شمعانیان و م. رحمانی، "ارزیابی روکش‏کاری فولاد ساده کربنی از نوع 181-SA با فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI309 به روش جوشکاری"، مجله مواد نوین، شماره 3، صفحه 23-32، 1389.

 

[10] ASTM E384-11 “Standard test method for knop and vickers hardness of meterialsˮ, march, 2012.

 

[11] ASTM E18, “Standard test method for rockwell hardness and rockwell superficial hardness of metallice materialsˮ, Annual Book of Standards, Vol. 3, 2002.

 

[12] ASTM G99, “Standard test method for wear testing with a pin-on-disk apparatusˮ, Annual Book of Standards, Vol. 3, pp. 145–156, 2007.

 

[13] M. Shamanian, G. Azimi & P. Firozi, “Microstructure and wear properties of Fe-Cr-C and Fe-Cr-Nb-C clads on carbon steel by TIG surfacing Processˮ, Surface Science and Engineering, Vol. 6, No. 1/2, 2012.

 

[14] J. Mendez, M. Ghoreshy, W. B. F. Mackay, T. J. N. Smith & R. W. Smith, “Weldability of austenitic manganese steelˮ, Journal of Materials Processing Technology, pp. 153–154, 2004.

 

[15] C. Chia ming & W. yen chunchen, “Microstructural and abrasive characteristics of high carbon Fe–Cr–C hardfacing alloyˮ, Tribology International, Vol. 43, pp. 929–934, 2010.

 

[16] C. Fan, M. Chen, C. M. Chang & W. Wu, “Microstructure change caused by (Cr, Fe)₂₃ C₆ carbides in high chromium Fe-Cr-C hardfacing alloysˮ, Surface and Coating Tecnology, Vol. 21, pp. 908-912, 2006.

 

[17]    ح. ثابت، ش. خیراندیش، ش. میردامادی و م. گودرزی، "تاثیر مقدار کروم و کربن بر ریزساختار و مقاومت به سایش آلیاژ روکش سخت پایه Fe-(6X)Cr-(X)C بر روی فولاد ساده کربنی ایجاد شده با فرایند جوشکاری " GTAW، مجله مواد نوین، جلد 1، شماره 1، صفحه 19-28، 1389.

 

[18]    ح. ثابت، "تکنولوژی و متالورژی جوشکاری"، نشر فنی امیر، کرج، صفحه 170-175، 1387.

 

[19]    م. محمدی خواه، ح. ثابت، ا. هادی زاده و س. محرابیان، "اثر تعداد پاس‏های جوشکاریFCAW  بر ریزساختار و مقاومت به سایش خراشان لایه آستنیتی منگنزدار بر روی فولاد ساده کربنی"، یازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران، تبریز، انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه تبریز، 1389.

 

[20] F. Chieh, C. Ming Che, C. Chia Ming & W. Weite, “Microstructure change caused by (Cr,Fe) 23C6 carbides in high chromium Fe–Cr–C hardfacing alloysˮ, Surface & Coatings Technology, Vol. 201, pp. 908–912, 2006.

 

[21] G. S. Zhang, J. D. Xing & Y. Min Gao, “Impact wear resistance of WC/Hadfield steel composite and its interfacial characteristicsˮ, Journal of Wear, Vol. 260, pp. 728–734, 2006.

 

[22] M. F. Buchely, J. C. Gutierrez, L. M. le´on & A. Toro, “The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloysˮ, wear, Vol. 259, pp. 52–61, 2005.

 

[23]    م. شاهمیری، م. حسینیون، ا. رحیمی و ر. یزدی، "روکش کاری سخت لبه های برش به روش جوشکاری در قالبهای فولادی کم آلیاژ صنایع خودرو جهت افزایش خواص سایشی و برشی"، نهمین سمینار ملی مهندسی سطح و عملیات حرارتی ایران، تهران، انجمن علوم و تکنولوژی سطح ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران، 1387.

 

[24] K. H. Zum Gahr, “Microstructure and wear of materialsˮ, Elsevier Science Publishing Company Inc., New York, 1987.

 

[25]    س. ب. موسوی و م. رجبی، "بررسی ریزساختار و مقاومت فرسایشی پوشش استلایت ایجاد شده به روش جوشکاری بر روی فولاد زنگ نزن آستنیتی"، پنجمین همایش مشترک انجمن مهندسی متالورژی ایران، اصفهان، انجمن علمی ریخته گری ایران، دانشگاه صنعتی اصفهان، ۱۳۹۰.

 

[26]   م. شمعانیان و ب. دانشیان،"روکش کاری فولاد ساده کربنی با
Wc-Co-Cr و ارزیابی ریزساختار و رفتار سایشی"، نشریه انجمن مهندسین متالورژی ایران، شماره 32، صفحه 21-17، 1387.

 

[27] S. Mahdavi & S. R. Allahkaram, “Composition, characteristics and tribological behavior of Cr, Co–Cr and Co–Cr/TiO₂ nano-composite coatings electrodeposited from trivalent chromium based bathsˮ, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 635, pp. 150-157, 2015.

 

[28] D. Koteek, “Hardfacing benefits and repair weldingˮ, Welding Journal, Vol. 71, pp. 51-53, 1992.

 

[29]    م. شمعانیان و ق. عظیمی، "رفتار سایشی فولاد ساده کربنی روکش کاری شده با الکترود پرکروم – پرکربن و ارزیابی ریزساختار و رفتار سایشی روکش"، علوم و مهندسی سطح6، صفحه 75-، 1387.