Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Mahmood Monir-vaghefi,Ahmad Saatchi
کيوان رئيسي (استاد مشاور) سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما) احمد ساعت چي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Bina
محمدحسين بيناء

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.
چکيده در اين تحقيق علت شکست مقطعي و تخريب سطح غلتک هاي کوره آنيل پيوسته واحد گالوانيزه شرکت فولاد مبارکه بررسي و راه حل هايي براي کاهش آن ارائه شده است. علت شکست مقطعي اين غلتک ها به وسيله آناليز شيميايي، متالوگرافي، ريزسختي سنجي ويکرز، تفرق اشعه ايکس و بررسي مسير انتشار ترک در نمونه‌هاي تهيه شده از ناحيه شکسته شده، بررسي شد. نتايج نشان داد که تردي ناشي از فاز سيگما و افزايش رسوبات در ريزساختار، عامل شکست مي‌باشد. به منظور کاهش شکست مقطعي از سيکل‌هاي مختلف عمليات حرارتي همگن‌سازي استفاده گرديد. ابتدا، نمونه‌هاي ضربه از غلتک‌هاي شکسته شده، تهيه و عمليات همگن‌سازي در دماي 950 تا o C1100 و با فاصله o C50 به مدت 2 ساعت بر روي آنها انجام شد و سپس نمونه‌ها در چهار محيط کوره، هوا، روغن و آب سرد شدند. پس از انجام آزمون ضربه بر روي نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده، از متالوگرافي نوري، تفرق اشعه ايکس و ميکروسکوپ الکتروني روبشي به ترتيب براي بررسي ريزساختار، مقدار فاز سيگما و رسوبات و سطح مقطع شکست نمونه‌هاي ضربه استفاده گرديد. نتايج نشان داد که عمليات همگن‌سازي در دماي o C1100 به مدت 2 ساعت و سپس سرد کردن در آب باعث افزايش قابل توجه‌اي در انرژي ضربه، کاهش ميزان فاز سيگما و ديگر رسوبات ريزساختاري و ايجاد سطح مقطع شکست نرم مي شود. از آنجاکه سطح غلتک ها نيز به علت پديده چسبندگي دچار تخريب مي شود بنابراين در اين تحقيق، ايده استفاده از پوشش الکترولس نيکل-فسفر به عنوان روشي براي کاهش چسبندگي اين غلتک ها مطرح شد. به اين منظور، ابتدا پوشش هايي از نيکل-فسفر حاوي حدود 6% فسفر با ضخامت هاي مختلف بر سطح نمونه هايي از فولاد غلتک اعمال شد. سپس نمونه ها تحت عمليات حرارتي به مدت يک ساعت در o C 400 در اتمسفر خنثي، و در کوره آنيل با اتمسفر 85%N 2 -15%H 2 به مدت 10 ساعت در دماي o C 800 واقع شدند. تأثير اتمسفر کوره آنيل بر مرفولوژي، تغييرات ساختاري و رفتار سايشي پوشش ها با انجام آزمون هاي ميکروسکوپ الکتروني روبشي، اسپکتروسکپي نشر الکترون، تفرق اشعه ايکس و نيز آزمايش سايش پين بر روي ديسک در دو دماي محيط و o C 400 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که تأثير اتمسفر کوره بر رفتار نمونه ها، بسته به ضخامت پوشش متفاوت است، بطوري که پوشش با ضخامت 30 ميکرون و عمليات حرارتي شده در دماي o C 400 در شرايط سايش دماي بالا و پوشش قرار گرفته در اتمسفر کوره آنيل در شرايط سايش دماي محيط از بهترين مقاومت سايش برخوردارند. همچنين به عنوان يک پارامتر جديد، تأثير نيتراسيون گازي دماي بالا بر اکسيداسيون سيکلي فولاد غلتک نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که عمليات نيتراسيون گازي دماي بالا اثر مفيد و نقش مؤثري بر نرخ اکسيداسيون فولاد غلتک داشته است. نرخ اکسيداسيون خيلي کم فولاد نيتروره شده بعد از 100 ساعت اکسيداسيون، ناشي از رشد مناسب Cr 2 O 3 در نتيجه تغيير ساختار آلياژ در طي فرايند نيتراسيون و تشکيل لايه محافظ Cr 2 O 3 روي اکسيد اسپينل Mn 1.5 Cr 1.5 O 4 بود. کلمات کليدي فولاد مقاوم به حرارت HH، تردي فاز سيگما، عمليات حرارتي ، پوشش الکترولس، نيتراسيون گازي دماي بالا ، اکسيداسيون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی