Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Ali Zeinal Hamadani,Fakhreddin Ashrafizadeh
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) علي زينل همداني (استاد مشاور) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farhad Madadi
فرهاد مددي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Evaluation of Microstructure and Wear Resistance of Stellite6/Tungsten Carbide Cladding by Pulse Current Gas Tungsten Arc Welding
Evaluation of Microstructure and Wear Resistance of Stellite6/Tungsten Carbide Cladding by Pulse Current Gas Tungsten Arc Welding The main behaviour of this research is the study on microstructure, hardness, dilution, phase formation, wear behaviour, fracture toughness and bending strength of stellite6 composite cladding on carbon steel with and without reinforcement in two pulsating and continuous current mode. Mixtures of Stellite6 alloy powders and 10%, 20%, 30% and 40% tungsten carbide (WC) powders were used as the coating materials. The process of welding was gas tungsten arc welding (GTAW). The microstructures of these coating were studied by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction(XRD). The specimens were characterized by ene rgy dispersion spectroscopy (EDS) and micro hardness test and for bending strength, a three point bending machine was used. Wear tests were carried out using pin-on-disk method. The worn surfaces were examined by scanning electron microscopy. Results showed that the micro structures of these claddings include chromium carbides phases dispersed in the matrix of the Co-based alloy with dendritic structure. The hardness of specimen with 40% tungsten carbide (WC) and claded in pulsating mode was higher than other specimens. The surface hardness of specimen with 40% tungsten carbide (WC) was near 600 HV. The dominant mechanism of wear test was abrasive with some adhesive wear. The weight loss of the specimen with increase in weight fraction of reinforcement decrease. Coefficient of friction for satellite without tungsten carbide (WC) was measured betwee 0.2-.28. Use of pulsating current mode decreased the dilution of iron because of decrease in the amount of heat input. Toughness of stellite6 withoute reinforcement was higher than other specimens. The added tungsten carbide (WC) was completely melted into the weld pool and the resolidified structure contained ?-Co, ?-CoCr and some types of carbides. It was indicated that the use of pulsed current leads to a decrease in dilution and formation of a finer microstructure having higher hardness. Several significantly different solidified microstructures were characterized by dendrites, eutectics and faceted dendrites in the claddings. The faceted dendrites contained the majority of W as well as Cr and Co while the matrix had higher Cr and Co content. The presence of faceted dendrites caused improvement in wear behavior of claddings, with more tungsten carbide (WC) content introduced, more faceted dendrites was obtained. This study highlights the experimental study carried out to develop mathematical models to predict dendrite arm spacing and hardness of the cladding overlay.
چکيده در اين تحقيق به بررسي ساختار ميکروسکوپي، خواص سايشي روکشي از استلايت 6 برسطح فولادساده کربني بدون حضور و با حضور تقويت کننده کاربيد تنگستني پرداخته شد. بدين منظور نمونه‌هايي از جنس فولاد ساده کربني توسط روش جوشکاري قوسي تنگستن-گاز (GTAW) با جريان پالسي و پيوسته با مخلوط پودر استلايت6 و کاربيد تنگستن روکش کاري شدند. براي اين کار پس از مخلوط کردن پودرها با نسبت هاي مناسب حاوي مقادير30،20،10 و40 درصد از تقويت کننده، مخلوط در قالب استوانه اي شکل فشرده شده و روي زيرلايه آماده شده قرار گرفته و سپس روکش کاري در دو حالت جريان پيوسته و پالسي انجام مي شد. مقطع عرضي نمونه‌ها به‌وسيله ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني مورد بررسي قرارگرفت. نتايج بدست آمده، ريز ساختاري دندريتي که حاوي کاربيدهاي گوناگوني است را در تمام نمونه ها نشان مي دهد. همچنين با افزايش درصد کاربيد تنگستن برميزان فاز هايپويوتکتيک + (?+WC)) ?) افزوده شده و سبب بالا رفتن سختي نمونه ها مي گردد. جهت شناسايي نوع فازهاي تشکيل شده در سطح روکش و فصل‌مشترک از آزمون پراش پرتو ايکس استفاده گرديد. بر اساس الگوي پراش پرتو ايکس نمونه هاي روکش کاري شده، وجود فازهاي غني از کبالت، Co 3 W 3 C، CoCx و همچنين پيک‌هاي فازهاي حاوي عنصر آهن مانندFe 6 W 6 C که نشان‌دهنده رقت روکش بوده، تاييد شد. بررسي ميزان رقت در نمونه‌ها توسط آزمون طيف سنجي انرژي انجام شد. به‌کمک آزمون سختي و ريزسختي سنجي، پروفيل سختي نمونه‌ها تهيه شد. آزمون سايش پين روي ديسک به‌منظور بررسي مقاومت به سايش نمونه‌هاي روکش‌کاري جوشي شده با ترکيب شيميايي متفاوت انجام گرفت. سپس سطوح سايش توسط ميکروسکوپ الکتروني مورد بررسي قرار گرفت و از آزمون طيف سنج انرژي پرتو ايکس جهت ابزار شناسايي پس از سايش استفاده شد. با افزايش درصد تقويت کننده روکش استلايت، سختي و مقاومت به سايش افزايش يافت. مکانيزم سايش نمونه‌هاي داراي روکش استلايت، مکانيزم سايش خراشان و چسبان بود . نمونه استلايت6 با 40درصد تقويت کننده روکش کاري شده در حالت پالسي بيشترين سختي و مقاومت به سايش را از خود نشان دادند. ضريب اصطکاک استلايت روکش کاري شده در حالت جريان پيوسته در حدود 3/0-25/0 اندازه‌گيري شد. اين در حالي است که اين مقدار براي حالت پالسي چيزي در حدود 25/0-2/0 بود. با افزايش درصد تقويت کننده بر ميزان ضريب اصطکاک افزوده مي شد. جهت ارزيابي چقرمگي شکست نمونه هاي روکش کاري شده از آزمون خمش سه نقطه اي و ماکروسختي سنجي استفاده شد. همچنين از طراحي آزمايش مرکب مرکزي که جزء روش رويه پاسخ [1] است، جهت مشخص کردن نسبت تاثير گذاري هرکدام از عوامل تاثيرگذار دستگاه جوشکاري در حالت پالسي بر خواص مختلف و اثر تعاملات آنها استفاده شد. پس از بررسي هاي انجام شده، عوامل جريان بيشينه، جريان کمينه، فرکانس و زمان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی