توصيفگر ها :
خوردگي تنشي , ساخت افزايشي , فولاد 316L , آلياژ آنتروپي بالا
چكيده فارسي :
فولاد زنگنزن L316 به دليل تركيب شيميايي خاص و ويژگيهايي مانند مقاومت بالا در برابر خوردگي، شكلپذيري مناسب، و كاربرد گسترده در صنايع مختلف شناختهشده است. با اين حال، يكي از محدوديتهاي اصلي اين آلياژ، كاهش مقاومت در برابر خوردگي تنشي در شرايط محيطي خاص، دماهاي بالا، و بار مكانيكي شديد است. اين آلياژ در دماهاي بالاتر از 500 درجه سانتيگراد، دچار افت خواص مكانيكي مانند استحكام كششي و سختي ميشود و در برابر اكسيداسيون و سايش نيز آسيبپذير است. براي بهبود اين نقاط ضعف، از آلياژهاي آنتروپي بالا CoCrFeMnNiبهعنوان مادهي تقويتكننده استفادهشده است. اين آلياژها به دليل تركيب چندين عنصر با درصدهاي مشابه و خواص منحصربهفرد، از جمله استحكام بالا، پايداري دمايي، و مقاومت به خوردگي، توانايي قابلتوجهي در بهبود خواص مكانيكي و حرارتي فولادL316 دارند. در اين پژوهش، از پودرهاي آلياژهاي آنتروپي بالا با درصدهاي وزني 2، 4، 8 و 10 براي بهبودرفتار مكانيكي و خوردگي فولاد L316 به روش روكش كاري ليزري استفاده شد. استفاده از روش روكش كاري ليزري به عنوان مبناي توليد قطعات به روش ساخت افزايشي ليزري به دليل مزايايي نظير قابليت توليد ساختارهاي پيچيده، كاهش مصرف مواد، ايجاد پيوندهاي متالورژيكي يكنواخت، و بهبود عملكرد در برابر خوردگي تنشي، بهعنوان روشي كارآمد و پيشرفته انتخاب شد. سرعت اسكن ليزر بهعنوان پارامتر كليدي در مقادير 6، 8 و 10 ميليمتر بر ثانيه انتخابگرديد. تركيب و فازهاي نمونهها با آناليزهاي فازي بررسي شد و تصاوير ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي، پيوند متالورژيكي مناسب بين لايهها و حداقل عيوب ساختاري را تأييد كردند. نتايج نشان داد كه با تغيير سرعت اسكن ليزر، نوع فازها تغيير نميكند. بررسيهاي سختي سنجي نشان داد سختي تمامي نمونهها نسبت به زيرلايه افزايشيافته است. آزمونهاي خوردگي تنشي نيز نشان دادند كه فولاد L316 ساختهشده به روش ساخت افزايشي، در مقايسه با نمونههاي توليدشده به روشهاي سنتي، مقاومت بهتري در برابر رشد تركهاي ناشي از تنش و محيطهاي خورنده دارد. افزودن آلياژ آنتروپي بالا موجب كاهش نرخ رشد ترك و افزايش مقاومت به خوردگي تنشي در نمونههاي توليدشده گرديد.
چكيده انگليسي :
Stainless steel L316 is well-known for its specific chemical composition and properties, such as high corrosion resistance, good formability, and widespread use in various industries. However, one of the main limitations of this alloy is its reduced resistance to stress corrosion in certain environmental conditions, high temperatures, and high mechanical loads. This alloy experiences a decline in mechanical properties such as tensile strength and hardness at temperatures above 500°C and is also vulnerable to oxidation and wear. To improve these weaknesses, high-entropy alloys such as CoCrFeMnNi have been used as strengthening materials. Due to the composition of multiple elements in similar proportions and their unique properties, including high strength, thermal stability, and corrosion resistance, these alloys have shown significant potential in enhancing the mechanical and thermal properties of L316 steel. In this study, high-entropy alloy powders with weight percentages of 2, 4, 8, and 10 were used to improve the mechanical and corrosion behavior of L316 steel via laser cladding. The use of laser cladding as a basis for additive manufacturing due to advantages like the ability to produce complex structures, reduced material consumption, uniform metallurgical bonding, and improved performance against stress corrosion was chosen as an efficient and advanced method. The laser scanning speed was selected as a key parameter at 6, 8, and 10 mm/s. The composition and phases of the samples were examined through phase analysis, and optical microscope and scanning electron microscope images confirmed good metallurgical bonding between layers and minimal structural defects. The results showed that changing the laser scanning speed did not alter the types of phases. Hardness tests revealed that the hardness of all samples increased compared to the substrate. Stress corrosion tests showed that the L316 steel produced by the additive manufacturing method had better resistance to crack growth under stress and corrosive environments compared to samples produced by traditional methods. The addition of the high-entropy alloy reduced the crack growth rate and increased the resistance to stress corrosion in the produced samples.
