Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Morteza Shamanian esfahani
کیوان رئیسی (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Abbas Eghlimi
عباس اقلیمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Cladding of SuperDuplex Stainless Steel on High Strength Low Alloy Steel Substrate Using Gas-Tungsten Arc Welding Process and Evaluation of Its Tribocorrosion Behavior
: High strength low alloy (HSLA) steels have higher strength and corrosion resistance with respect to plain carbon steels, but they are vulnerable to corrosive ions such as chloride present in seawater. On the other hand, super duplex stainless steels have acceptable mechanical properties and corrosion resistance, particularly pitting corrosion and stress corrosion cracking in environments containing chloride ions. Due to the combination of high strength and high corrosion resistance, these steels have been used in various applications. Super duplex stainless steels used mainly in fabricating of centrifugal separators which are constantly exposed to abrasive corrosion and tribocorrosion. So, cladding HSLA steels with super duplex stainless steels can be a reasonable method for manufacturing centrifugal separators with lower cost. By reviewing the literature, it is evident that few attempts have been made to clad duplex stainless steels on plain carbon or high strength low alloy steels, and none of them - despite the accurate control of heat input in gas tungsten arc welding process (GTAW) – has been attributed to GTAW. Also, using pulsed current in cladding – and welding - of duplex stainless steels has not been investigated thoroughly yet. So, in this study, after optimizing the cladding process using pulsed current gas tungsten arc welding (PCGTAW) method with response surface methodology (RSM), the effect of pulsed current on the corrosion and tribocorrosion properties of clad metals was investigated. In this way, the X-ray diffraction (XRD) was used to determine the present phases in the clad metal, optical and scanning electron microscopes were used to investigate the microstructure, potentiodynamic and cyclic polarization were used to examine the corrosion behavior, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to determine corrosion mechanism, and tribocorrosion tests in open circuit potential (OCP), anodic polarization, and cathodic polarization were used to assess the tribocorrosionbehavior of clad metals. XRD results showed that ferrite and austenite were the only phases present in the clad metals. Microstructural investigation showed that despite the fact that only ferrite and austenite phases were formed in constant and pulsed current cladding, using pulsed current was caused the formation of secondary austenite. The presence of secondary austenite along with widmanstatten morphology of ferrite and austenite in the microstructure of sample produced by pulsed current resulted in significant increase in corrosion rate and passivation current density in potentiodynamic polarization test. Also, the larger hysteresis loop of sample produced by pulsed current in the cyclic polarization test confirmed the greater sensitivity of this sample to pitting corrosion. EIS results indicated that the films formed on the surface of both samples were flawed and non-ideal. Polarization resistance obtained after modeling with equivalent circuitin EIS test showed that polarization resistance of pulsed current clad sample was lower. Results of tribocorrosion tests show that corrosion accelerated wear was the dominant mechanism of destructionin both samples, but the total amount of volume loss in the anodic polarization test of pulsed current clad sample was about five times higher than constant current clad sample. This was attributed to higher passivation current density of pulsed current clad sample. Key Words: High Strength Low Alloy Steel, SuperDuplex Stainless Steel, Cladding, Corrosion, Tribocorrosion
فولادهای پراستحکام کم‍آلیاژ دارای استحکام و مقاومت به خوردگی بیشتری نسبت به فولادهای ساده کربنی هستند،اما در برابریون‍ های خورنده‍ای چون کلرید موجود در آب دریا بسیار آسیب‍پذیر اند. از سوی دیگر، فولادهای زنگ‍نزن سوپردوفازی دارای خواص مطلوبی از نظر مکانیکی و مقاومت به خوردگی خصوصاً خوردگی حفره‍ای و تنشی در محیط‍های حاوی کلرید هستند. این فولادها به خاطر دارابودن ترکیبی از استحکام و مقاومتبه خوردگی خوب، کاربردهای گوناگونی پیدا کرده‍اند. عمده کاربرد این فولادها ساخت تفکیک‍کننده‍های گریز از مرکز است که به طور مداوم در معرض تریبوخوردگی و خوردگی سایشی قرار دارند. بنابراین روکش‍کاری فولادهای پراستحکام کم‍آلیاژ توسط فولادهای زنگ‍نزن دوفازی، می‍تواند یک روش منطقی جهت ساخت تفکیک‍کننده‍های گریز از مرکز با هزینه کمتر باشد. در این پژوهش پس از بهینه‌سازی فرایند روکش‌کاری با جریان پالسی در روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز توسط روش رویه پاسخ، به بررسی تاثیر جریان پالسی بر خواص خوردگی و تریبوخوردگی روکش پرداخته شد. در این راه از پراش اشعه ایکس جهت بررسی فازهای تشکیل شده، میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت بررسی ریزساختاری، آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و سیکلی و آزمون امپدانس الکتروشیمیایی جهت بررسی رفتار خوردگی و آزمون تریبوخوردگی در سه حالت مدار باز، پلاریزاسیون آندی و پلاریزاسیون کاتدی جهت بررسی رفتار تریبوخوردگی روکش استفاده شد. بررسی‌های ریزساختاری انجام شده نشان داد که دو فاز فریت و آستنیت در نمونه روکش‌کاری با جریان ثابت وجود داشتند، اما در نمونه روکش‌شده با جریان پالسی مقادیر زیادی آستنیت ثانویه نیز علاوه بر این دو فاز تشکیل شده بود. حضور این آستنیت ثانویه به همراه مورفولوژی تیغه‌ای شکل فریت و آستنیت به وجود آمده در روکش‌کاری با جریان پالسی باعث افزایش قابل توجه نرخ خوردگی و دانسیته جریان رویین‌شدن در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک شده بود.همچنین حلقه هیسترزیس بزرگ‌تر این نمونه در آزمون پلاریزاسیون سیکلی حاکی از حساسیت بیشتر این نمونه به حفره‌دار شدن بود.نتایج آزمون امپدانس الکتروشیمیایی حاکی از آن بود که فیلم رویین تشکیل شده بر سطح هر دو نمونه دارای نواقص زیادی است. مقاومت پلاریزاسیون به دست آمده از این آزمون نیز نشان‌دهنده مقاومت پلاریزاسیون کمتر نمونه روکش کاری‌شده با جریان پالسی بود.بررسی‌های تریبوخوردگی نشان داد که سایش تشدیدکننده خوردگی، مکانیزم غالب در تخریب هر دو روکش بوده است، لیکن میزان حجم کل از دست رفته در آزمون تریبوخوردگی تحت پلاریزاسیون آندی در نمونه روکش‌شده با جریان پالسی حدود 5 برابر بیشتر از نمونه روکش‌کاری شده با جریان ثابت بود که دلیل آن دانسیته جریان رویین‌شدن بالاتر در این نمونه تشخیص داده شد. کلمات کلیدی فولاد پراستحکام کم‍آلیاژ، فولاد زنگ‍نزن سوپردوفازی، روکش‍کاری، خوردگی، تریبوخوردگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی