نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف‌آباد، نجف‌آباد، ایران

2 استادیار، داتشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور، اصفهان، ایران

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

چکیده

در این پژوهش ایجاد پوشش‌ کامپوزیتی حاوی ذرات کاربید‌ سیلیسیوم بر سطح فولاد ASTM A106-Gr.B با به‌کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن–گاز بررسی شده است. بدین منظور ذرات کاربید سیلیسیوم با درصد‌های حجمی متفاوت بر سطح فولاد مورد نظر پیش ‌‌نشانی شده و با تغییر شدت جریان، فرآیند ذوب و اختلاط آن‌ها با فلز پایه انجام شد. 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 ‌کننده‌ی کاربید سیلیسیوم را دارا می‌باشد که می‌تواند باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شود. سختی پوشش‌ها در آزمون‌های ریز سختی سنجی و رفتار سایشی پوشش‌ها توسط آزمون سایش به‌‌‌صورت رفت و برگشتی ارزیابی شد. نتایج آزمون ریز سختی سنجی نشان ‌دهنده‌ی 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 تقویت‌کننده‌ی کاربید سیلیسیوم بود. مکانیزم عمده‌ی سایش در نمونه‌ی بدون پوشش سایش ورقه‌ای و اکسایش سطحی و در نمونه‌های پوشش داده شده مخلوطی از سایش چسبان، اکسایش سطحی و سایش ورقه‌ای تشخیص داده شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of microstructure and tribological behavior of the composite layer produced of silicon carbide particles on a steel ASTM A106 GTAW welding method

نویسندگان [English]

  • Hossein Mazaheri 1
  • Mahmoud Fazel Najafabadi 2
  • Alireza Alaei 3

1 Department of Material Engineering, Najafabad Branch of Islamic Azad University, Najafabad, Iran

2 Department of Mechanical Engineering, Payame Noor University, Esfahan, Iran

3 Department of Material Engineering, Najafabad Branch of Islamic Azad University, Najafabad, Iran

چکیده [English]

In this study, formation of composite coating containing silicon carbide amplifiers on ASTM A106-Gr B steel surface using the gas tungsten arc welding process is investigated. Therefore silicon carbide particles with different volume percentages on the steel surface were placed and by changing the current density, melting and mixing process was done with the base metal. The study coating microstructure by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) was conducted alongside the spot analysis. The result showed that the dendritic structure of the resulting coating contains silicon carbide is capable of reinforcing that could be improved hardness and wear behavior of the coatings. Hard coatings by a micro-hardness measurementand with slab vickersand wear behavior of the coatings was evaluated by testing the wear-trip basis.Microhardness test results showed increased hardness was created (about 650 to 1150 Vickers) compared to uncoated samples (about 200 Vickers) is.Reviews wear behavior of coatings represent significant improvements in wear behavior of is added silicon carbide reinforcement. The main wear mechanism of uncoated samples delamination wear and surface oxidation and the samples were coated with a mixture of delamination wear, surface oxidation and adhesive wear were detected.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Tungsten arc welding
  • Coating surface
  • Steel-silicon carbide
  • Composite

 

[1] Buytoz, S. and Yildirim, M., "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] Udhayabanu, V. and Ravi, K. R., "Synthesis of in-situ NiAl-Al2O3 nanocomposite by reactive milling and subsequent heat treatment", Intermetallics, Vol. 18, pp. 353-358, 2010.

[3] Madadi, F. Ashrafizadeh, F. and Shamanian, M., "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] Chen, Y. C., " 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] Lin, Y. C. and Chen, H. M., "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] Buytoz, S. and Ulutan, M., "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] Lin, Y. C., "Microstructure and tribological performance of Ti-6Al-4V cladding with SiC powder", Surface & Coatings Technology, Vol. 205, pp. 5400-5405, 2011.

[8] Nuri Celik, O. and Ulutun, M., "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] Tavares, S. S. M. and Pardal, J. M., "Failure of ASTM A-106 Gr.B tube by creep and erosive wear", Engineering Failure Analyses, Vol. 26, pp. 337-343, 2012.

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

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

[13] Sindo, K., Welding Metallurgy,1987.

[14] Buchely, M. F. and Gutierrez, J. C., "The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloys", Wear, Vol. 259, pp. 52-61, 2005.

[15] Kia Jamali, N., "Increasing the wear resistance of the surface layer by Friction Stir Process (FSP) on aluminum alloy" In Persian, Fifth Joint Conference of Iranian Metallurgical Engineers Society, 2012.

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

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

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

[19] Amini, K. and Akhbarizadeh, A., "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.