Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Mahmood Monir-vaghefi,Ahmad Saatchi
کیوان رئیسی (استاد مشاور) سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما) احمد ساعت چی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Bina
محمدحسین بیناء

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

The effect of heat treatment and the electroless Ni-P nanocrystalline Coating on the decreasing of damage of austenitic G-X40CrNiSi25-12 steel rolls
In this research, the reason for fracture and destruction of the galvanized furnace-rollers of the Mobarakeh Steel Company and methods to reduce this problem has been discussed. This reason was studied by employing chemical analysis, metallographic, Vickers micro-hardness, X-ray diffractometer and investigations of the crack propagation path in failed sample. The examination results revealed that the sigma phase embrittlement and an increase of precipitations in the microstructure caused the failure. In order to reduce the fracture, several cycles of homogenization heat treatment were employed. At first, impact samples were prepared from failed rollers and homogenization treatments were carried out at temperatures ranging from 950 to 1100 o C in increments of 50 o C for 2 h. then the samples were cooled in four different medias (furnace, air, oil and water). After performing the impact test on the heat treated samples, in order to investigate the microstructures, the sigma phase and precipitation contents, and fractured surfaces, optical microscopy metallography, X-ray and SEM examinations were performed respectively on fractured samples. The roller surfaces fail because of adhesion, so in this research the idea to use Ni-P electroless coatings was introduced to reduce the adhesion effect. Therefore several Ni-P coatings containing 6 % phosphor with different thicknesses was performed on the surface of the roller's steel. The samples were placed in an inert atmosphere in 400 o C for 1 hour and in 85% N 2 -15% H 2 anneal furnace in 800 o C for 10 hours. The effect of anneal-furnace atmosphere on the morphology, structure variation, and abrasion behavior of coatings was studied by performing SEM, electron distribution spectroscopy, X-ray diffraction and the pin on discs abrasion tests in room temperature and 400 o C. the results show that the effect of furnace atmosphere on the samples behavior varies with coatings thicknesses, so that a heat treated coating with a 30 micron thickness in high temperature abrasion situations and the coatings on the anneal furnace atmosphere in room temperature abrasion situations exhibit excellent abrasion resistance. The role of high-temperature gas nitriding on cyclic oxidation of the roller's steel was also studied. The results indicated that high-temperature gas nitriding process has a suitable and effective influence on the oxidation rate of the roller's steel. The low oxidation rate of the nitrided steel after 100 hours of oxidation was because of the appropriate Cr 2 O 3 growth due to alloys structure-change throughout the nitriding process and the creation of Key Words HH Alloy, sigma phase embrittlement, heat treatment, electroless coating, high-temperature gas nitriding, oxidation.
در این تحقیق علت شکست مقطعی و تخریب سطح غلتک های کوره آنیل پیوسته واحد گالوانیزه شرکت فولاد مبارکه بررسی و راه حل هایی برای کاهش آن ارائه شده است. علت شکست مقطعی این غلتک ها به وسیله آنالیز شیمیایی، متالوگرافی، ریزسختی سنجی ویکرز، تفرق اشعه ایکس و بررسی مسیر انتشار ترک در نمونه‌های تهیه شده از ناحیه شکسته شده، بررسی شد. نتایج نشان داد که تردی ناشی از فاز سیگما و افزایش رسوبات در ریزساختار، عامل شکست می‌باشد. به منظور کاهش شکست مقطعی از سیکل‌های مختلف عملیات حرارتی همگن‌سازی استفاده گردید. ابتدا، نمونه‌های ضربه از غلتک‌های شکسته شده، تهیه و عملیات همگن‌سازی در دمای 950 تا o C1100 و با فاصله o C50 به مدت 2 ساعت بر روی آنها انجام شد و سپس نمونه‌ها در چهار محیط کوره، هوا، روغن و آب سرد شدند. پس از انجام آزمون ضربه بر روی نمونه‌های عملیات حرارتی شده، از متالوگرافی نوری، تفرق اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی به ترتیب برای بررسی ریزساختار، مقدار فاز سیگما و رسوبات و سطح مقطع شکست نمونه‌های ضربه استفاده گردید. نتایج نشان داد که عملیات همگن‌سازی در دمای o C1100 به مدت 2 ساعت و سپس سرد کردن در آب باعث افزایش قابل توجه‌ای در انرژی ضربه، کاهش میزان فاز سیگما و دیگر رسوبات ریزساختاری و ایجاد سطح مقطع شکست نرم می شود. از آنجاکه سطح غلتک ها نیز به علت پدیده چسبندگی دچار تخریب می شود بنابراین در این تحقیق، ایده استفاده از پوشش الکترولس نیکل-فسفر به عنوان روشی برای کاهش چسبندگی این غلتک ها مطرح شد. به این منظور، ابتدا پوشش هایی از نیکل-فسفر حاوی حدود 6% فسفر با ضخامت های مختلف بر سطح نمونه هایی از فولاد غلتک اعمال شد. سپس نمونه ها تحت عملیات حرارتی به مدت یک ساعت در o C 400 در اتمسفر خنثی، و در کوره آنیل با اتمسفر 85%N 2 -15%H 2 به مدت 10 ساعت در دمای o C 800 واقع شدند. تأثیر اتمسفر کوره آنیل بر مرفولوژی، تغییرات ساختاری و رفتار سایشی پوشش ها با انجام آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی، اسپکتروسکپی نشر الکترون، تفرق اشعه ایکس و نیز آزمایش سایش پین بر روی دیسک در دو دمای محیط و o C 400 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تأثیر اتمسفر کوره بر رفتار نمونه ها، بسته به ضخامت پوشش متفاوت است، بطوری که پوشش با ضخامت 30 میکرون و عملیات حرارتی شده در دمای o C 400 در شرایط سایش دمای بالا و پوشش قرار گرفته در اتمسفر کوره آنیل در شرایط سایش دمای محیط از بهترین مقاومت سایش برخوردارند. همچنین به عنوان یک پارامتر جدید، تأثیر نیتراسیون گازی دمای بالا بر اکسیداسیون سیکلی فولاد غلتک نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که عملیات نیتراسیون گازی دمای بالا اثر مفید و نقش مؤثری بر نرخ اکسیداسیون فولاد غلتک داشته است. نرخ اکسیداسیون خیلی کم فولاد نیتروره شده بعد از 100 ساعت اکسیداسیون، ناشی از رشد مناسب Cr 2 O 3 در نتیجه تغییر ساختار آلیاژ در طی فرایند نیتراسیون و تشکیل لایه محافظ Cr 2 O 3 روی اکسید اسپینل Mn 1.5 Cr 1.5 O 4 بود. کلمات کلیدی فولاد مقاوم به حرارت HH، تردی فاز سیگما، عملیات حرارتی ، پوشش الکترولس، نیتراسیون گازی دمای بالا ، اکسیداسیون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی