ویژگی های ریزساختاری و سایشی آلیاژ با روکش سخت Fe-Cr-C با کربن بالا Microstructural and abrasive characteristics of high carbon Fe–Cr–C hardfacing alloy
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2010
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی مواد و جوشکاری، صنایع فلزی، شناسایی و انتخاب مواد مهندسی، متالوژی صنعتی، مهندسی مواد و متالوژی صنعتی
۱ – مقدمه آلیاژهای Fe-cr به علت داشتن مقاومت فوق العاده بالا در برابر سایش، در شرایط سایشی شدید مورد استفاده قرار می گیرند. مقاومت بسیار عالی در برابر فرسایش و سایش، حاصل از بخش حجمی بالای کاربیدها و سفتی ماتریس نیز به مقاومت در برابر سایش کمک می کند[۱]. ویژگیهایی مانند مقاومت در برابر فرسایش و سایش، مقاومت در برابر خوردگی سطح و مقاومت کششی یا چسبندگی که به میزان بسیار زیادی برای این چدنهای سفید آلیاژی اهمیت دارد، برای بخش های مقاوم در برابر نورد و بخش های مقاوم فرسایشی دیگر نورد فولاد و دستگاههای تولید پودر معدنی، مورد استفاده قرار می گیرد. در میان این ویژگیها، اینگونه گزارش شده است که مقاومت فرسایشی سایشی نه تنها به نوع، مورفولوژی، مقدار و الگوی توزیع کاربید های رسوب شده حاصل از ذوب، بلکه به نوع ساختار ماتریس نیز بستگی دارد [۲]. کاربیدهای Cr.Fe)7 C3)، در آلیاژهای Fe-Cr-C با میزان بیشتری از کربن (wt%5-2) و کروم (wt%30-18) یافت می شوند. این ریزساختارها، ویژگیهای مقاومتی سایشی خوبی را نشان می دهند. این نوع مواد سخت را می توان با چدن سفید با کروم (Cr) که دارای سختی بالای M_7 C_3، (حدود HV1600) می باشد، نشان داد [۶-۳].Cr_7 C3، به علت دارا بودن ترکیب عالی از سختی بالا، مقاومت فرسایشی عالی، و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، به خوبی شناخته شده است، به طوری که به صورت گسترده ای به عنوان فاز تقویت کننده در پوشش های کامپوزیت، مورد استفاده قرار گرفته است [۱۰-۷]. کاربید Cr.Fe)_7 C3)، که پوشش کامپوزیت را تقویت می کند، دارای مقاومت عالی در برابر سایش می باشد. ابتدا، کاربیدهای پرو اوتکتیک Cr.Fe)7 C3) با سختی بالا، می توانند به طور موفقیت آمیزی، تغییر شکل پلاستیکی را در هنگام تعامل با سطح مقابل در طول فرایند سایش لغزشی، به تأخیر بیندازند. بنابراین، تاثیر تغییر چسبندگی بر سرعت حذف مواد، پایین است. منابع تراکم با انرژی بالا، به طور گسترده ای در آلیاژهای با روکش سخت مورد استفاده قرار گرفته اند تا مقاومت سایش و خوردگی سطح مواد سدیم، مانند پرتو الکترون، قوس پلاسما، و لیزر را افزایش دهند [۱۳-۱۱]. فرایند جوشکاری قوس گاز تنگستن (GTAW) ( که جوش TIG نیز نامیده می شود)، هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که ظاهر جوش خوب و جوشکاری با کیفیت بالا مورد نیاز باشد. در این فرایند، یک قوس الکتریکی بین یک الکترود تنگستن و یک فلز پایه شکل می گیرد. این منطقه قوس، بوسیله یک نوع گاز بی اثر و یا مخلوطی از گازهای بی اثر، محافظت می شود. الکترون ها از این الکترود تنگستن منتشر می شوند و در حالی که از درون این قوس عبور می کنند، شتاب می گیرند. یک میزان قابل ملاحظه ای از انرژی، که تابع کار نامیده می شود، برای یک الکترون مورد نیاز می باشد تا از این الکترود خارج شود. هنگامی که الکترون به قطعه کار وارد می شود، مقدار انرژی معادل برای تابع کار، رها می شود تا پرکننده و فلز پایه ذوب شود. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر افزودن کربن بر ویژگی ریزساختاری سایشی بر آلیاژ هیپر اوتکتیک Fe-Cr-C می باشد. بنابراین، یک سری از آلیاژهای با روکش سخت Fe-Cr-C دارای کربن بالا، بوسیله جوش قوس گاز تنگستن در این بررسی تولید شده اند. در این مطالعه، ویژگیهای سایشی آلیاژهای با روکش سخت با مقادیر کربن مختلف، از دیدگاه تغییرات ریزساختاری مورد بحث قرار می گیرند.
۱ – مقدمه آلیاژهای Fe-cr به علت داشتن مقاومت فوق العاده بالا در برابر سایش، در شرایط سایشی شدید مورد استفاده قرار می گیرند. مقاومت بسیار عالی در برابر فرسایش و سایش، حاصل از بخش حجمی بالای کاربیدها و سفتی ماتریس نیز به مقاومت در برابر سایش کمک می کند[۱]. ویژگیهایی مانند مقاومت در برابر فرسایش و سایش، مقاومت در برابر خوردگی سطح و مقاومت کششی یا چسبندگی که به میزان بسیار زیادی برای این چدنهای سفید آلیاژی اهمیت دارد، برای بخش های مقاوم در برابر نورد و بخش های مقاوم فرسایشی دیگر نورد فولاد و دستگاههای تولید پودر معدنی، مورد استفاده قرار می گیرد. در میان این ویژگیها، اینگونه گزارش شده است که مقاومت فرسایشی سایشی نه تنها به نوع، مورفولوژی، مقدار و الگوی توزیع کاربید های رسوب شده حاصل از ذوب، بلکه به نوع ساختار ماتریس نیز بستگی دارد [۲]. کاربیدهای Cr.Fe)7 C3)، در آلیاژهای Fe-Cr-C با میزان بیشتری از کربن (wt%5-2) و کروم (wt%30-18) یافت می شوند. این ریزساختارها، ویژگیهای مقاومتی سایشی خوبی را نشان می دهند. این نوع مواد سخت را می توان با چدن سفید با کروم (Cr) که دارای سختی بالای M_7 C_3، (حدود HV1600) می باشد، نشان داد [۶-۳].Cr_7 C3، به علت دارا بودن ترکیب عالی از سختی بالا، مقاومت فرسایشی عالی، و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، به خوبی شناخته شده است، به طوری که به صورت گسترده ای به عنوان فاز تقویت کننده در پوشش های کامپوزیت، مورد استفاده قرار گرفته است [۱۰-۷]. کاربید Cr.Fe)_7 C3)، که پوشش کامپوزیت را تقویت می کند، دارای مقاومت عالی در برابر سایش می باشد. ابتدا، کاربیدهای پرو اوتکتیک Cr.Fe)7 C3) با سختی بالا، می توانند به طور موفقیت آمیزی، تغییر شکل پلاستیکی را در هنگام تعامل با سطح مقابل در طول فرایند سایش لغزشی، به تأخیر بیندازند. بنابراین، تاثیر تغییر چسبندگی بر سرعت حذف مواد، پایین است. منابع تراکم با انرژی بالا، به طور گسترده ای در آلیاژهای با روکش سخت مورد استفاده قرار گرفته اند تا مقاومت سایش و خوردگی سطح مواد سدیم، مانند پرتو الکترون، قوس پلاسما، و لیزر را افزایش دهند [۱۳-۱۱]. فرایند جوشکاری قوس گاز تنگستن (GTAW) ( که جوش TIG نیز نامیده می شود)، هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که ظاهر جوش خوب و جوشکاری با کیفیت بالا مورد نیاز باشد. در این فرایند، یک قوس الکتریکی بین یک الکترود تنگستن و یک فلز پایه شکل می گیرد. این منطقه قوس، بوسیله یک نوع گاز بی اثر و یا مخلوطی از گازهای بی اثر، محافظت می شود. الکترون ها از این الکترود تنگستن منتشر می شوند و در حالی که از درون این قوس عبور می کنند، شتاب می گیرند. یک میزان قابل ملاحظه ای از انرژی، که تابع کار نامیده می شود، برای یک الکترون مورد نیاز می باشد تا از این الکترود خارج شود. هنگامی که الکترون به قطعه کار وارد می شود، مقدار انرژی معادل برای تابع کار، رها می شود تا پرکننده و فلز پایه ذوب شود. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر افزودن کربن بر ویژگی ریزساختاری سایشی بر آلیاژ هیپر اوتکتیک Fe-Cr-C می باشد. بنابراین، یک سری از آلیاژهای با روکش سخت Fe-Cr-C دارای کربن بالا، بوسیله جوش قوس گاز تنگستن در این بررسی تولید شده اند. در این مطالعه، ویژگیهای سایشی آلیاژهای با روکش سخت با مقادیر کربن مختلف، از دیدگاه تغییرات ریزساختاری مورد بحث قرار می گیرند.
Description
Fe–Cr–C alloys are widely used in severe abrasive conditions due to their superior abrasion resistance. The excellent abrasive wear resistance results from high volume fraction of carbides and the toughness of the matrix also contribute to the wear resistance [1]. Properties such as abrasion wear resistance, surface roughening resistance and seizing or sticking resistance are essentially significant to these alloyed white cast irons used for the rolls and other wear resistant parts of steel rolling and mineral pulverizing mills. Among these properties, the abrasion wear resistance is reported to be dependent upon not only type, morphology, amount, and distribution pattern of the carbides precipitated from the melt, but also the type of matrix structure [2]. (Cr,Fe)7C3 carbides are found in Fe–Cr–C alloys with higher contents of carbon (2–۵ wt%) and chromium (18–۳۰ wt%). These microstructures indicate good wear resistance properties. These kinds of hard material can be represented by high Cr white cast iron which has high hardness M7C3 (about 1600 HV) [3–۶]. Cr7C3 is well known for its excellent combination of high hardness, excellent wear resistance as well as good corrosion and oxidation resistance, so it has been widely used as the reinforcing phase in the composite coatings [7–۱۰]. The (Cr,Fe)7C3 carbide reinforces composite coating has an excellent wear resistance. First, with the high hardness, the proeutectic (Cr,Fe)7C3 carbides can successfully retard plastic deformation when interacting with the counter surface during the sliding wear process. Therefore, the effect of adhesive deformation on material removal rate is low. High-energy density sources have been widely applied in the hardfacing alloys to enhance wear and corrosion resistance of materials surface, such as electron beam, plasma arc, and laser [11–۱۳]. The gas tungsten arc welding (GTAW) process (also called TIG welding) is used when a good weld appearance and high quality weld are required. In this process, an electric arc forms between a tungsten electrode and a base metal. The arc region is protected by a kind of inert gas or a mixture of inert gases. Electrons emit from the tungsten electrode and accelerate while traveling through the arc. A significant amount of energy, called the work function, is required for an electron to be emitted from the electrode. When the electron enters the workpiece, an amount of energy equivalent to the work function is released to melt the filler and base metal. The purpose of this study is to investigate the effect of carbon addition on microstructure and abrasive property in the hypereutectic Fe–Cr–C alloy. Therefore, a series of high carbon Fe–Cr–C hardfacing alloys are produced by gas tungsten arc welding in this study. The abrasive characteristics of hardfacing alloys with different carbon contents are discussed from the observation of microstructural variation.
