SUPERVISOR
Hossein Edris,Morteza Shamanian esfahani
حسین ادریس (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
STUDENT
Farzad Azmoode
فرزاد آزموده
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
evaluation of micro structure and hot corrosion behavior of c-276 superalloy cladding on carbon steel
Simple carbon steel coating with Nickel base alloy 276C-Super alloy and microstructure assessment and high temperature corrosion In this study, the microscopic structure, corrosion properties and high temperature corrosion properties of 276C on-surface superalloy coating on the surface of plain carbon steel without presence and with the presence of 309AISI austenitic stainless steel middle layer were investigated. For this purpose, samples of plain carbon steel were welded in a single-layer laminate using a Tungsten-Gas Argan Arc welding (GTAW) with 276C (ERNiCrMo4) welding wire. The intermediate layer of 309AISI austenitic stainless steel filler was applied with a tungsten-gas arc welding method (plain carbon steel), and a 276C coating layer on the interlayer was coated. Cross sections of the samples were examined by optical microscope and electron microscope. X-ray diffraction (X-ray diffraction test) was used to identify the type of phases formed on the surface of the coating and the interface. Determination of dilution in samples was performed by energy spectroscopy test. Using hardness and micro-tensile test, the hardness profile of the samples was prepared. The corrosion behavior of different layers, including base metal, interlayer and coated layer by cyclic polarization test as well as electrochemical impedance spectroscopy test in one molar hydrochloric acid solution (as the acidic medium) were investigated. In the steel and AISI 309 coating on steel after failure potential (Eb), the corrosion flow density decreased with decreasing potential. A negative hysteresis loop was observed on the curve of two samples (steel and 309AISI coating on steel), which, with increasing potential and breaking the permeable layer in both samples, germination of the cavity began, but due to the resistance of the samples, the cavity In 1 M NaCl solution, with decreasing potential, the flow density decreases and the cavity buds do not start to grow (no unstable cavities) and cavities accumulate and disappear. While in the sample 276C overlay on steel after the failure potential (Eb), the corrosion current increased by decreasing the density potential. The positive hysteresis loop of this curve indicates that this sample is sensitive to corrosion of the cavity. That is, by decreasing the potential of the cavity germs, they begin to grow and become thicker, and the cavities are stable. Therefore, although the overall corrosion resistance of the 276C on the steel coating is more than the other two, this sample has a cavity corrosion sensitivity. It also compares the behavior of the 276c overlay coating and the middle layer of acetic acid stainless steel L309 in the conditions of hot corrosion test at a temperature of 750 ° C. The increase in the duration of the hot corrosion test, the amount and depth of penetration of sodium sulfate in buffered coated samples (L309) as well as the coating layer of 276C, which increased the degradation layer, increased the duration of the hot corrosion test, the number And the depth of the oxygen permeation pores increased in the laminated sample with L 309. With a further increase in the number and depth of the penetration of oxygen vapor in the layer lined with L309, this disintegrates and destroys the layer, while in the sample The 276 ° C-coated coating had no effect on the oxygen penetration pores, hence the 276 ° C overlay coating with longer life and durability It was hot in a hot corrosion test compared to the L309-coated sample.
روکش کاری فولاد ساده کربنی با سوپرآلیاژ پایه نیکلی 276 و ارزیابی ریزساختار و خوردگی دمای بالا در این پژوهش به بررسی ساختار میکروسکوپی، خواص خوردگی و خوردگی دمای بالای روکشی از جنس سوپرآلیاژ هستلوی 276C بر سطح فولاد ساده کربنی بدون حضور و با حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی از نوع 309AISI پرداخته شد. بدین منظور نمونه هایی از جنس فولاد ساده کربنی توسط روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز (GTAW) با سیم جوش هستلوی 276C (ERNiCrMo4) به صورت تک لایه روکش کاری جوشی شدند. لایه میانی از جنس فلز پرکننده زنگ نزن آستنیتی از نوع 309AISI با روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز بر زیرلایه (فولاد ساده کربنی) اعمال شد و سپس یک لایه روکش هستالوی 276C بر لایه میانی روکش داده شد. مقطع عرضی نمونه ها به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. جهت شناسایی نوع فازهای تشکیل شده در سطح روکش و فصل مشترک از آزمون پراش پرتو ایکس استفاده گردید. بررسی میزان رقت در نمونه ها توسط آزمون طیف سنجی انرژی انجام شد. به کمک آزمون سختی و ریزسختی سنجی، پروفیل سختی نمونه ها تهیه شد. همچنین رفتار خوردگی لایه های مختلف، اعم از فلز پایه، لایه میانی و لایه روکش به وسیله آزمون پلاریزاسیون سیکلی و نیز آزمون طیف سنجی امپدانس الکترشیمیایی در محلول یک مولار هیدروکلریک اسید (به عنوان محیط اسیدی) مورد بررسی قرار گرفت. در نمونه فولاد و روکش 309 AISI بر فولاد پس از پتانسیل شکست ( Eb)، با کاهش پتانسیل، دانسیته جریان خوردگی کاهش یافت. حلقه هیسترزیس منفی بر روی منحنی دو نمونه (نمونه فولاد و روکش 309AISI بر فولاد) دیده شد که با افزایش پتانسیل و شکسته شدن لایه رویین در هردو نمونه، جوانه زنی حفره شروع شد اما به دلیل مقاومت نمونه ها به حفره دار شدن در محلول 1 مولار NaCl، با کاهش پتانسیل، چگالی جریان کاهش یافته و جوانه های حفره شروع به رشد و درشت شدن نکرده (حفرات ناپایدار) و حفرات جمع شده و از بین می روند. درحالی که در نمونه روکش هستلوی 276C بر فولاد پس از پتانسیل شکست (Eb)، با کاهش پتانسیل دانسیته جریان خوردگی افزایش یافت. حلقه هیسترزیس مثبت این منحنی نشان دهنده این است که این نمونه حساسیت به خوردگی حفره ای دارد. یعنی با کاهش پتانسیل جوانه های حفره شروع به رشد و درشت شدن کرده و حفرات پایدار هستند. بنابراین اگرچه مقاومت به خوردگی کلی روکش هستلوی 276C بر فولاد بیشتر از دو نمونه دیگر است اما این نمونه حساسیت به خوردگی حفره ای دارد.همچنین به مقایسه رفتار روکش هستلوی 276c و لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی L309 در شرایط آزمون خوردگی داغ در دمای °C 750 پرداخته شد. افزایش مدت زمان آزمون خوردگی داغ، میزان و عمق نفوذ سولفات سدیم در نمونه های روکش کاری شده با لایه بافر (L309( و همچنین لایه روکش هستلوی 276C افزایش یافت که سبب افزایش لایه ی تخریبی شد. با افزایش مدت زمان آزمون خوردگی داغ، تعداد و عمق منافذ نفوذ اکسیژن در نمونه روکش کاری شده باL 309 بیشتر شد. با افزایش بیشتر تعداد و عمق نفوذ منافذ اکسیژن در لایه روکش کاری شده با L309، سبب متلاشی شدن و از بین رفتن این لایه می گردد. در حالی که در نمونه روکش کاری شده با هستلوی276C هیچ اثری از منافذ نفوذ اکسیژن دیده نشد. از این رو نمونه روکش کاری شده با هستلوی276C دارای عمر بیشتر و دوام بیشتر در آزمون خوردگی داغ نسبت به نمونه روکش کاری شده باL309 بود.