بررسی خواص مکانیکی و رفتار خوردگی فولاد ساده کربنی پوشش داده شده با فولاد زنگ نزن 316L به روش الکترواسپارک

STUDENT

DEGREE

YEAR

1- Investigation of the Mechanical Properties and Corrosion Behavior of 316L Steel Electro-Spark Coatings on Carbon Steel Plain carbon steels are widely utilized in structures because of their suitable mechanical properties, good performance, and low cost. However, in some harsh environments such as salty atmosphere, corrosion of carbon steels becomes a major concern and limits their applications. An effective way to improve the corrosion resistance of steel is to use a protective coating on the surface. In The current study, stainless steel 316L coating was deposited on carbon steel by electro-spark deposition (ESD). SEM micrographs showed that a well- adhered coating with low level of porosity and microcracks was successfully deposited. The composition of coating in argon atmosphere has no oxygen. Also, no heat affected zone (HAZ) was formed. Coatings adhesion was measured by ASTM C633 standard and it showed no failure occurred in coating and substrate, and hence, the adhesion test result of electro-spark coating samples shows that the metallurgical bond formed between coating and substrate is really strong. The concentrations of Cr and Ni in the coating are slightly lower than that in stainless steel 316 L rod but very higher than that in the substrate. The concentration of Mo is almost the same in both coating and rod. The results of microhardness tests showed that the hardness of 316L stainless steel coating is higher than 316L bulk rod. It is considerable that the electro-spark deposition causes some changes in the microhardness of the material, and rapid solidification of the coating increases it hardness. In argon atmosphere, the coating hardness reaches 460 HV 0.1 while the hardness of 316L bulk rod is 180 HV 0.1 . The results of microhardness tests showed after laser treatment of coating in argon atmosphere, the coating hardness reaches 640 HV 0.1 . To evaluate the corrosion behavior of the coatings, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were employed during long-time immersion in 0.9% NaCl solution. (R ct ) in

فولادهای ساده کربنی به دلیل خواص مکانیکی خوب و قیمت پائین به طور گسترده‌‌ای در صنایع مختلف به کار گرفته می‌‌شوند. با این حال در محیط‌‌های خورنده‌‌ حاوی یون کلر، مقاومت به خوردگی ضعیف این آلیاژها از دیرباز مشکل‌‌ساز بوده است. به همین دلیل استفاده از پوشش های مطلوب با مقاومت به خوردگی بالا بر روی این فولادها به منظور مقابله با این مشکل، همواره مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، پوشش فولاد زنگ نزن L316 به روش الکترواسپارک بر روی فولاد ساده کربنی اعمال گردید، سپس پوشش های تولیدی بوسیله تابش پرتوی لیزر اصلاح سازی شد. بررسی تصاویر به دست آمده از سطح مقطع پوشش به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که پوشش ایجاد شده، دارای ترک‌ و تخلخل اندکی است. همچنین آنالیز عنصری از سطح مقطع پوشش نشان داد که منطقه حساس شده حرارتی (HAZ) طی فرایند پوشش دهی شکل نگرفته است. مقدار کروم و نیکل در پوشش فولاد زنگ نزن L316 اعمال شده، کمتر از مقدار نیکل و کروم الکترود اولیه است این در حالی است که مقدار مولیبدن پس از فرایند پوشش دهی تغییر چندانی نکرده است. مشاهدات میکروسکوپی به همراه آزمون چسبندگی نشان دهنده تشکیل باند متالورژیکی بین پوشش و زیرلایه است. علاوه بر این هیچ جدایشی بین پوشش و زیرلایه مشاهده نشد. در اتمسفر آرگون پوشش دارای سختی حدود 460 ویکرز است. این در حالی است که سختی الکترود فولاد زنگ نزن L 316 حدود 180 ویکرز می باشد و این امر ناشی از انجماد بسیار سریع پوشش روی سطح است. از طرف دیگر انجام عملیات لیزر بر روی پوشش ایجاد شده توانست این سختی را به 640 ویکرز افزایش دهد. بررسی رفتار خوردگی پوشش فولاد زنگ نزن L316 به کمک آزمون امپدانس الکتروشیمیایی در زمان‌های طولانی غوطه‌وری در محلول کلرید سدیم نشان داد که مقاومت خوردگی پوشش پس از عملیات لیزر افزایش یافته است. مقاومت لایه دوگانه الکتریکی پس از 4، 30 و 60 روز غوطه وری از k?.cm 2 2/3، 7/7 و 7/10 به مقادیر k?.cm 2 0/22، 0/21 و 8/18 پس از عملیات لیزر افزایش می یابد اما مقاومت به حفره دار شدن با افزایش زمان غوطه وری کاهش می یابد. آزمون پولاریزاسیون تافل، سرعت خوردگی بالاتر این پوشش نسبت به فولاد زنگ نزن L316 را نشان داد که به نفوذ الکترولیت از طریق تخلخل‌های موجود و رسیدن آن به فصل