بر‌رسي تاثير متغير¬هاي فرايند قوس پلاسما انتقالي بر خواص پوشش استلايت 21 اعمال شده بر‌روي فولاد زنگ نزن AISI 304

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

در اين پايان¬نامه آلياژ استلايت 21 به¬روش قوس پلاسما انتقالي (PTA) بر روي فولاد زنگ‌نزن 304 پوشش داده شد، و تأثير متغيرهاي فرايند بر رقت و خواص سايشي و خوردگي بررسي شد. در ابتدا طراحي آزمايش به روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد و سه متغير اصلي؛ جريان، نرخ تغذيه پودر و سرعت روبش در پنج سطح انتخاب شد. تحليل آماري مبتني بر روش سطح پاسخ نشان داد كه مدل درجه دوم با ضريب تعيين 98/0 توان بالايي در پيش‌بيني رقت دارد. نتايج ضرايب مدل مشخص كرد كه افزايش جريان (ضريب 38/2+) رقت را افزايش داده، در حالي‌كه افزايش نرخ تغذيه پودر (ضريب 5/3-) و سرعت حركت مشعل (ضريب 92/5-) موجب كاهش آن مي‌شوند. طبق ضرايب، سرعت بيشترين اثر را روي رقت دارد؛ به‌طوري‌كه افزايش آن از 60 به 156 ميلي¬متر بر دقيقه، رقت را از 62/2 به 84/24 درصد رساند. بررسي‌ها نشان داد كه افزايش رقت ناشي از حرارت ورودي بالا، نفوذ آهن از زيرلايه را تشديد كرده و با كاهش نسبت Cr:C موجب افت كسر حجمي رسوبات و سختي مي‌شود. به‌منظور بررسي دقيق‌تر، سه نمونه با رقت كم، متوسط و زياد انتخاب شد و ارزيابي‌هاي ريزساختاري، مكانيكي و خوردگي روي آن‌ها انجام گرفت. نتايج ريزساختاري نشان داد در نمونه با رقت‌ بالا، ناحيه مخلوط نشده (UMZ) وسيع‌تر با ساختار مشابه فولاد 304 و حضور δ- فريت اسكلتي شكل گرفت، در حالي‌كه در رقت پايين اين ناحيه حذف شد. تمامي پوشش‌ها ساختار دندريتي γ-Co داشتند و نواحي بين‌دندريتي غني از Cr و Mo بودند؛ با اين حال، افزايش رقت موجب كاهش تشكيل كاربيدها گرديد، در حالي‌كه در رقت پايين به‌دليل حفظ تركيب آلياژ، كاربيدهاي بيشتري ايجاد و ريزساختار ظريف‌تر حاصل شد. آزمون‌هاي سايش نشان دادند كه پوشش‌ها در هر دو دماي محيط و C°500 عملكرد بهتري از فولاد 304 دارند. كاهش ضريب اصطكاك در دماي محيط ناشي از استحاله مارتنزيتي القاشده با كرنش (SIMT) بود كه در الگوهاي XRD سطح ساييده شده با ظهور پيك‌هاي فاز ε و كاهش شدت پيك (200) فاز γ آشكار گرديد. در دماي بالا، استحاله القاشده توسط كرنش تضعيف شد و مكانيزم غالب نرم‌شدن و اكسيداسيون سطحي بود. كاهش وزن در هر دو دما تفاوت اندكي داشت كه بيانگر پايداري مناسب استلايت 21 در شرايط دماي بالا است. نتايج آزمون پلاريزاسيون چرخه‌اي در محيط HCl نشان داد كه پوشش‌ها مقاومت بسيار بالاتري نسبت به فولاد 304 در برابر خوردگي موضعي دارند. نمونه با رقت پايين داراي لايه روئين پهن¬تر، چگالي جريان كمتر و حلقه هيسترزيس منفي بود، و توانايي بالايي در بازسازي لايه محافظ نشان داد، در حالي‌كه لايه روئين در نمونه با رقت زياد، به‌علت كاهش كروم موثر، ناپايدار بود و روي سطح آن حفرات زيادي تشكيل شد. در مجموع، رقت پايين با حرارت ورودي كمتر موجب حفظ تركيب شيميايي استلايت 21، تشكيل ريزساختار ظريف‌تر، افزايش سختي و كارايي بهتر در برابر سايش و خوردگي شد و به‌عنوان پوشش بهينه انتخاب شد.

235865

جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان