رویه‌کاری فولادهای زنگ‌نزن مارتنزیتی با استلایت 6 و ارزیابی ساختار، رفتار سایشی و خوردگی

STUDENT

DEGREE

YEAR

: In this research microstructure, Vickers hardness profile, corrosion and wear behavior and phase formation before and after wear test of consecutive layers of a cobalt based alloy, Stellite 6, were deposited onto 410 stainless steel, One, two and three consecutive layers and one layer stellite 6 with 309austenitic stainless steel and inconel 617 interlayer were investigated. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) cladding were carried out for depositing. The specimens were investigated by an optical metallogaphy X-ray diffractometer, energy dispersion spectroscopy (EDS), scanning electron microscope (SEM) and hardness test. The microstructure of the clad layer consists of eutectic structure carbides dispersed in the FCC matrix Co with dendritic structure, The carbides are M 7 C 3 and M 23 C 6 (M refers to metal), which are mainly compounds of chromium. Interface and dendrites have epitaxial growths. There was a gradual increase in the hardness from the substrate towards clad surface due to the decrease in the size of dendrites and the hardness near the substrate is low because of the dilution of the clad layer with Fe from the substrate. 309austenitic stainless steel Interlayer results dilution of Fe were decreased and hardness were increased. Inconel 617 interlayer cause decrease in hardness. from 1 layer to 3 layer specimen, the wear resistance of the clad layer were increased. 309 austenitic stainless steel Interlayer specimens have the highest wear resistance. Wear rate and weight loss of Inconel 617 interlayer specimens are highest level. After wear test, hardness and? (HCP) Cobalt phase were increased. The friction coefficient of stellite was 0.2 – 0.28 and with inconel 617 interlayer was higher. The corrosion rate of 3 layer specimens were low, and the passive region was longer than other specimens, the passive current for stellite coatings with interlayers were lower than 1 and 2 layer but the passive regions were smaller. Keywords: stellite 6, 410 stainless steel, inconel 617, interlayer, microstructure, corrosion and wear behavior

در این پژوهش به بررسی ریزساختار، فازشناسی، سختی، رفتار خوردگی و رفتار سایشی روکش حاصل از سیم‌جوش پایه کبالت از نوع استلایت 6 در 1، 2 و 3 پاس بر سطح فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 410 و 1 پاس استلایت 6 در حضور لایه میانی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 309 و یا اینکونل 617 پرداخته شده است. روکش‌کاری به روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW) انجام شد. نمونه‌ها توسط آزمون‌های متالوگرافی نوری و الکترونی،پراش پرتو ایکس، طیف‌سنجی انرژی(EDS) و سختی سنجی مورد بررسی قرار گرفتند. یافته‌های پژوهشی نشان داد که در سطح نمونه‌ها ریزساختار دندریتی و شامل فاز زمینه کبالت (FCC) غنی از کروم و یوتکتیک غنی از کاربید کروم است. این کاربیدها شامل M 23 C 6 ویاM 7 C 3 (M فلز) غنی از کروم هستند. در فصل مشترک روکش و زیرلایه و در بین پاس‌ها رشد اپی‌تکسیال مشاهده شد. سختی از فصل مشترک به سمت سطح افزایش یافته است زیرا ساختار ریزتر شده است و رقت آهن در نزدیک فصل مشترک زیاد است. با اعمال لایه میانی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 309 رقت آهن از نمونه‌ دو پاس استلایت کمتر و تقریباً شبیه نمونه 3 پاس است و سختی سطح افزایش یافته است. سختی سطح روکش استلایت در حضور لایه میانی اینکونل 617 کمتر شده است. از نمونه‌های 1 به 3پاس استلایت6 مقاومت به سایش بیشتر شده است، نمونه با لایه میانی 309 بیشترین مقاومت به سایش را داشت و نرخ سایش نمونه با لایه میانی اینکونل 617 از دیگر نمونه‌ها بالاتر است و کاهش وزن بیشتری نیز مشاهده شده است. با توجه به سختی سنجی بر روی مسیر سایش یافته، مشاهده می‌شود سختی سطح پس از سایش افزایش یافته است. فاز عمده پس از سایش کبالت ? (HCP) بوده که مقایسه آن با نتایج قبل از سایش نشان داد که این فاز پس از سایش بوجود آمده است. ضریب اصطکاک روکش‌های استلایت در محدوده 2/0 تا 28/0 بود و در نمونه با لایه میانی اینکونل ضریب اصطکاک افزایش یافت. نمونه 3پاس دارای سرعت خوردگی کم و منطقه پسیو بزرگتر بود و نمونه‌های همراه با لایه میانی سرعت خوردگی کمتری داشتند ولی منطقه پسیو آن‌ها کوچکتر بود.