بررسي خواص مکانيکي و رفتار خوردگي فولاد ساده کربني 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

چکيده فولادهاي ساده کربني به دليل خواص مکانيکي خوب و قيمت پائين به طور گسترده‌‌اي در صنايع مختلف به کار گرفته مي‌‌شوند. با اين حال در محيط‌‌هاي خورنده‌‌ حاوي يون کلر، مقاومت به خوردگي ضعيف اين آلياژها از ديرباز مشکل‌‌ساز بوده است. به همين دليل استفاده از پوشش هاي مطلوب با مقاومت به خوردگي بالا بر روي اين فولادها به منظور مقابله با اين مشکل، همواره مورد توجه قرار گرفته است. در تحقيق حاضر، پوشش فولاد زنگ نزن L316 به روش الکترواسپارک بر روي فولاد ساده کربني اعمال گرديد، سپس پوشش هاي توليدي بوسيله تابش پرتوي ليزر اصلاح سازي شد. بررسي تصاوير به دست آمده از سطح مقطع پوشش به کمک ميکروسکوپ الکتروني روبشي نشان داد که پوشش ايجاد شده، داراي ترک‌ و تخلخل اندکي است. همچنين آناليز عنصري از سطح مقطع پوشش نشان داد که منطقه حساس شده حرارتي (HAZ) طي فرايند پوشش دهي شکل نگرفته است. مقدار کروم و نيکل در پوشش فولاد زنگ نزن L316 اعمال شده، کمتر از مقدار نيکل و کروم الکترود اوليه است اين در حالي است که مقدار موليبدن پس از فرايند پوشش دهي تغيير چنداني نکرده است. مشاهدات ميکروسکوپي به همراه آزمون چسبندگي نشان دهنده تشکيل باند متالورژيکي بين پوشش و زيرلايه است. علاوه بر اين هيچ جدايشي بين پوشش و زيرلايه مشاهده نشد. در اتمسفر آرگون پوشش داراي سختي حدود 460 ويکرز است. اين در حالي است که سختي الکترود فولاد زنگ نزن L 316 حدود 180 ويکرز مي باشد و اين امر ناشي از انجماد بسيار سريع پوشش روي سطح است. از طرف ديگر انجام عمليات ليزر بر روي پوشش ايجاد شده توانست اين سختي را به 640 ويکرز افزايش دهد. بررسي رفتار خوردگي پوشش فولاد زنگ نزن L316 به کمک آزمون امپدانس الکتروشيميايي در زمان‌هاي طولاني غوطه‌وري در محلول کلريد سديم نشان داد که مقاومت خوردگي پوشش پس از عمليات ليزر افزايش يافته است. مقاومت لايه دوگانه الکتريکي پس از 4، 30 و 60 روز غوطه وري از k?.cm 2 2/3، 7/7 و 7/10 به مقادير k?.cm 2 0/22، 0/21 و 8/18 پس از عمليات ليزر افزايش مي يابد اما مقاومت به حفره دار شدن با افزايش زمان غوطه وري کاهش مي يابد. آزمون پولاريزاسيون تافل، سرعت خوردگي بالاتر اين پوشش نسبت به فولاد زنگ نزن L316 را نشان داد که به نفوذ الکتروليت از طريق تخلخل‌هاي موجود و رسيدن آن به فصل