Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolmajid Eslami,Morteza Shamanian esfahani
عبدالمجيد اسلامي (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Ziaee
علي ضيائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Study of Martensitic Stainless Steel Filler Metal Effect on Microstructure and High Temperature Wear of Hardface Coatings Produced on DIN 21CrMoV5-11 Low Alloy Steel
Continuous casting rollers gradually deteriorate due to contact with hot plates from continuous casting. Since the cost of replacing these rollers with healthy rollers is very high, they need to be repaired. The most suitable way to repair them is to create a coating of wear-resistant or corrosion-resistant materials by submerged arc welding. Martensitic stainless steels are most used in roller coating due to their high wear resistance and good corrosion resistance. In this study, using three fillers of 1.4115 WN high carbon martensitic stainless steel, low carbon NiMo410 AWS and low carbon nitrogen 41425S UNS, three coatings 411, 410 and 414 on 11-5CrMoV21 substrate, respectively, by submerged arc welding. applied. The microstructure of the 411 coating surface consisted of delta ferrite strands in the martensitic field, but the microstructure of the 410 and 414 coatings consisted only of martensitic packages in different directions. The difference between the microstructure of the 414 and 410 coatings was observed in the smaller grain size of the primary austenite and thus the finer martensitic packages. Because of this, the role of nitrogen in reducing the initial austenite grain size was reported. Coating surface hardness 411 due to the presence of HRC high carbon martensite 50 50.1 ،, coating 410 due to the presence of low carbon HRC martensite 0.5 ± 2.28 and coating 414 due to nitrogen dissolved in low carbon HRC martensite 3 / 0 ± 8/41 was obtained. After tempering heat treatment at 600 ° C for 4 hours, there was no significant change in the microstructure of the coatings and only the martensite in the microstructure was tempered; This reduced the hardness of the coatings to 34.9. 0.7 HRC, 28.4 ± 0.4 HRC and 34.2 /0 0.3 HRC, respectively. Abrasion test was performed at 400 ¬?¬ C at two forces N 40 and N 60 at a distance of 500 m on the coatings. In both applied forces, coating 411 had the lowest weight loss due to poor adhesion of delta ferrite and martensitic field, and coating 414 had the lowest weight loss due to much smaller grain size and consequently higher hardness rate during wear test. The wear mechanism of the coatings in force N 40 was mainly abrasive wear, which with increasing force to N 60 adhesive wear was added to the wear mechanism. After temper heat treatment, due to the microstructural thermal stability of the coatings during wear, a stable oxide layer was formed on the wear surfaces, which improved the wear resistance of coatings 410 and 414, but in the case of coating 411, there was little difference. did not. The predominant mechanism of abrasion in this case was tribochemical abrasion and lamination of the oxide layer, which was also observed with increasing adhesive strength. As before Tamper, after Tamper, 414 had the best abrasion resistance and 411 had the worst abrasion resistance. In general, due to the more favorable combination of hardness and toughness, the coating of 414 oxide layers was better tolerated and better wear resistance was obtained in this coating. key words: Continuous casting rollers, Martensitic stainless steel filler, Submerged arc welding, NiMo410 AWS filler, Nitrogen, High temperature wear test
چ کيده غلطک­هاي ريخته­گري پيوسته به دليل تماس با تختال­هاي داغ حاصل از ريخته­گري پيوسته، به مرور دچار تخريب مي­شوند. از آن جا که هزينه­هاي جايگزيني اين غلطک­ها با غلطک­هاي سالم بسيار بالاست، تعمير آن­ها ضرورت مي­يابد. مناسب­ترين روش براي تعمير آن­ها ايجاد پوششي از مواد مقاوم به سايش يا خوردگي به وسيله جوشکاري قوسي زيرپودري است. فولادهاي زنگ­نزن مارتنزيتي به خاطر مقاومت به سايش بالا و مقاومت به خوردگي خوب، بيشترين کاربرد را در پوشش­دهي غلطک­ها دارند. در اين پژوهش با استفاده از سه پرکننده فولاد زنگ­نزن مارتنزيتي پرکربن 4115/1 WN، کم­کربن NiMo410 AWS و کم­کربن نيتروژن­دار 41425S UNS به ترتيب سه پوشش 411، 410 و 414 بر زيرلايه 11-5CrMoV21 با جوشکاري زيرپودري اعمال شد. ريزساختار سطح پوشش 411 متشکل از رشته­هاي فريت دلتا در زمينه مارتنزيتي، ولي ريزساختار پوشش­هاي 410 و 414 صرفاً شامل بسته­هاي مارتنزيتي در جهات مختلف بود. تفاوت ريزساختار پوشش 414 با 410 در کوچک­تر بودن اندازه دانه آستنيت اوليه و در نتيجه ظريف­تر بودن بسته­هاي مارتنزيتي مشاهده شد. دليل اين مطلب، نقش نيتروژن در کاهش اندازه دانه آستنيت اوليه گزارش شد. سختي سطح پوشش 411 به خاطر وجود مارتنزيت پرکربن HRC 9/0 ± 1/50، پوشش 410 به خاطر وجود مارتنزيت کم­کربن HRC 5/0 ± 2/38 و پوشش 414 به خاطر نيتروژن محلول در مارتنزيت کم­کربن HRC 3/0 ± 8/41 به دست آمد. بعد از عمليات حرارتي تمپر در دماي C­?­600 به مدت 4 ساعت، تغيير قابل ملاحظه­اي در ريزساختار پوشش­ها حاصل نشد و صرفاً مارتنزيت موجود در ريزساختار تمپر گرديد؛ که اين موضوع سبب کاهش سختي پوشش­ها به ترتيب به مقادير HRC 7/0 ± 9/34، HRC 4/0 ± 4/28 و HRC 3/0 ± 2/34 شد. آزمون سايش در دماي C­?­400 در دو نيروي N 40 و N 60 به مسافت m 500 بر روي پوشش­ها انجام گرفت. در هر دو نيروي اعمالي، پوشش 411 به خاطر چسبندگي ضعيف فريت دلتا و زمينه مارتنزيتي بيشترين کاهش وزن و پوشش 414 به خاطر اندازه دانه بسيار کوچک­تر و در نتيجه نرخ کارسختي بالاتر حين آزمون سايش، کمترين کاهش وزن را داشت. مکانيزم سايش پوشش­ها در نيروي N 40 عمدتاً سايش خراشان بود که با افزايش نيرو به N 60 سايش چسبان نيز به مکانيزم سايش اضافه گرديد. بعد از عمليات حرارتي تمپر، به خاطر پايداري حرارتي ريزساختار پوشش­ها حين سايش، لايه اکسيدي پايدار بر روي سطوح سايش تشکيل گرديد که اين مسئله منجر به بهبود مقاومت به سايش پوشش­هاي 410 و 414 شد، ولي در مورد پوشش 411 تفاوت چنداني نکرد. مکانيزم غالب سايش در اين حالت، سايش تريبوشيمي و ورقه­اي شدن لايه اکسيدي بود که با افزايش نيرو سايش چسبان نيز مشاهده شد. همانند حالت قبل از تمپر، بعد از تمپر نيز پوشش 414 بهترين مقاومت به سايش و پوشش 411 بدترين مقاومت به سايش را دارا بود. در کل به خاطر وجود ترکيب مطلوب­تري از سختي و چقرمگي، پوشش 414 لايه اکسيدي را بهتر تحمل کرده و مقاومت به سايش بهتري در اين پوشش حاصل گرديد. کلمات کليدي: غلطک­هاي ريخته­گري پيوسته، پرکننده­ فولاد زنگ­نزن مارتنزيتي، جوشکاري قوسي زيرپودري، پرکننده NiMo410 AWS، نيتروژن، آزمون سايش دما بالا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی