بهبود سختی و مقاومت به سایش فولاد ASTM A106 با استفاده از ذرات SiC به روش جوشکاری GTAW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف‌آباد، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، اصفهان، ایران

چکیده

در این پژوهش ایجاد پوشش‌ کامپوزیتی حاوی ذرات کاربید‌ سیلیسیوم بر سطح فولاد ASTM A106-Gr.B با به کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن– گاز بررسی شد. بدین منظور ذرات کاربید سیلیسیوم با درصد‌های حجمی متفاوت بر سطح فولاد مورد نظر پیش ‌‌نشانی شد و با تغییر شدت جریان، فرآیند ذوب و اختلاط آنها با فلز پایه انجام گردید. مطالعه ریز ساختار پوشش ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) همراه با آنالیز نقطه‌ای انجام گرفت. یافته‌های آزمون‌ها نشان داد که پوشش حاصله ساختار دندریتی حاوی تقویت ‌کنندة کاربید سیلیسیوم را دارا می‌باشد که می تواند باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شود. سختی پوشش‌ها در آزمون‌های ریز سختی سنجی و رفتار سایشی پوشش‌ها توسط آزمون سایش به‌‌‌صورت رفت و برگشتی ارزیابی شد. نتایج آزمون ریز سختی سنجی نشان‎‌دهندة افزایش سختی پوشش ایجاد شده(حدود 650 تا 1200 ویکرز) نسبت به نمونة بدون پوشش(حدود 200 ویکرز) بود. بررسی‌های رفتار سایشی پوشش‌ها بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آنها در اثر افزودن تقویت‌کنندة کاربید سیلیسیوم بود. مکانیزم عمدة سایش در نمونة بدون پوشش سایش ورقه‌ای و اکسایش سطحی و در نمونه‌های پوشش داده شده مخلوطی از سایش ورقه‌ای، اکسایش سطحی و سایش چسبان تشخیص داده شد
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improved Hardness and Wear Resistance of Steel ASTM A-106 Using GTAW Welding of SiC Particles

نویسندگان [English]

  • Hossein Mazaheri 1
  • Mahmoud fazel 2
  • Alireza Alaei 2
1 nadarmDepartment of Material, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Payame Noor University, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In this study, formation of composite coating containing silicon carbide amplifiers on ASTM A106-Gr B steel surface was investigated using the gas tungsten arc welding process. Therefore silicon carbide particles with different volume percentages on the steel surface were placed, and by changing the current density, melting and mixing process were done with the base metal. The study coating microstructure by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) was conducted alongside the spot analysis. The results showed that the dendritic structure of the resulting coating which contained silicon carbide is capable of reinforcing. Besides, the capability of reinforcing could be improved hardness and wear behavior of the coatings. Hard coatings by a micro-hardness measurement and with slab vickers and wear behavior of the coatings was evaluated by testing the wear-trip basis. Microhardness test results showed that increased hardness was created (about 650 to 1200 Vickers)  to compare  with uncoated samples (about 200 Vickers) is. Conducting reviews of wear behavior of coatings represents significant improvements in their wear behavior due to the effect of adding silicon carbide reinforcement. The main wear mechanism of uncoated delamination wear samples, surface oxidation and the samples which were coated with a mixture of delamination wear, surface oxidation and adhesive wear were detected.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Tungsten Arc Welding
  • Coating Surface
  • Steel/Silicon Carbide Composite

[1]. Buytoz S. M. Yildirim M. and Eren H. “Microstructural and microhardness characterstics of gas tungsten arc synthesized Fe-Cr-C coating on AISI 4340,” Materials Letters, Vol. 59, pp. 607-614, 2005.##

[2]. Udhayabanu V. and Ravi K. R. “Synthesis of in-situ NiAl-Al2O3 nanocomposite by reactive milling and subsequent heat treatment,” Intermetallics, Vol. 18, pp. 353-358, 2010.##

[3]. Madadi F. and Shamanian M. “Optimization of pulsed TIG cladding process of stellite alloy on carbon steel using RSM,” Journal of Alloy and Compounds, Vol. 510, pp. 71-77, 2012.##

[4]. Chen Y. C. “Reinforcements affect mechanical properties and wear haviors of WC clad layer by gas tungsten Arc welding,” Materials and Design, Vol. 45, pp. 6-14, 2013.##

[5]. Lin Y. C. and Chen H. M. “Analysis of microstructure and wear performance of SiC clad layer on SKD61 die steel after gas tungsten Arc welding,” Materials and Design, Vol. 47, pp. 828-835, 2013.##

[6]. Buytoz S. and Ulutan M. “In situ synthesis of SiC reinforced MMC surface on AISI 304 stainless steel by TIG surface alloying,” Surface & Coatings Technology, Vol. 200, pp. 3698-3704, 2006.##

[7]. Lin Y. C. “Microstructure and tribological performance of Ti-6Al-4V cladding with SiC powder,” Surface & Coatings Technology, Vol. 205, pp. 5400-5405, 2011.##

[8]. Nuri Celik O. and Ulutun M. “Effects of graphite content on the microstructure and wear properties of an AISI 8620 steel surface modified by tungsten inert gas(TIG),” Surface & Coatings Technology, Vol. 206, pp. 1423- 1429, 2011.##

[9]. ASTM A-106. Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High Temperature Service, USA: ASTM International, 2011.##

[10]. Tavares S. S. M. and Pardal J. M. “Failure of ASTM A-106 Gr.B tube by creep and erosive wear,” Engineering Failure Analyses, Vol. 26, pp. 337-343, 2012.##

[11]. Lippold J. and Koteecki D., “Welding metalurgy and weld ability of stanless stells,” New York, John Wiley & Sons, 2007.##

[12] Buytoz, S. “Microstructural properties of SiC based hardfacing on low alloy steel,” Surface & Coatings Technology, Vol. 200, pp. 3734-3742, 2006.##

[13]. Buchely M. F. and Gutierrez J. C. “The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloys,” Wear, Vol. 259, pp. 52-61, 2005.##

[14]. Majumdar J. “Studies on compositionally graded silicon carbide dispersed composite surface on mild steel developed by laser surface cladding,” Surface & Coatings Technology, Vol. 203, pp. 505-512, 2008.##

[15]. Yang R. and Liu Z. “Study of in-situ synthesis TiCp/Ti composite coating on alloy Ti6Al4V by TIG cladding,” Materials and Design, Vol. 36, pp. 349-354, 2012.##

[16]. Lin Y. C. “Elucidating the microstiucture and wear behavior of tungsten carbide,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 210, pp. 219-225, 2010.##

[17]. Amini K. and Akhbarizadeh A. “Investigating the effect of the quench environment on the final microstructure and wear behavior of 1.2080 tool steel after deepcryogenic heat treatment,” Materials and Design, Vol. 45, pp. 316-322, 2013.##