توصيفگر ها :
آلياژهاي NiCrBSi , پوششهاي كولمونوي , فولاد زنگ نزن 420 , سايش , خوردگي , فرسايش
چكيده فارسي :
آلياژهاي NiCrBSi گروهي از آلياژ پايه نيكل هستند و در مواردي كه همزمان به مقاومت در برابر سايش، فرسايش و خوردگي در سيستم مورد نياز است اعمال ميشوند. اين پوشش بهطور قابل توجهي با هزينه نسبتا كم در دسترس است. در اين پژوهش به بررسي خواص سايشي، فرسايشي و خوردگي پوششهاي كولمونوي4، كولمونوي5 و كولمونوي6 پوششدهي شده بر زيرلايه فولاد زنگ نزن 420 به روش جوشكاري قوس انتقال يافته پلاسما (PTAW) پرداخته شده است. بررسيهاي ريز ساختاري و فازي پوششها با استفاده از پراش پرتو ايكس(XRD)، ميكروسكوپ نوري (OM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، مجهز به طيفسنج تفكيك انرژي انجام شد. نتايج نشان دادند كه ريزساختار فولاد زنگ نزن 420، تيغههاي مارتنزيتي و كاربيدهاي كروم در فواصل بين دانهاي و مرزدانهها در زمينه مارتنزيتي است. باتوجه به اينكه تركيب اوليه هر سه پوشش داراي درصد بالاي نيكل ميباشد، پوشش عمدتا از فازγ-(Ni-Fe) تشكيل شده است. علاوه براين با آناليز الگوي پراش اشعه ايكس پوششها مشخص شد فازهايNi3B ، Cr2B، Cr7C3 و Cr3C2در پوششهاي كولمونوي4،كولمونوي 5 و كولمونوي 6 وجود دارند، كه باتوجه به درصد متفاوت عناصر آلياژي در هر آلياژ، فراواني فازهاي موجود در هركدام از اين پوششها متفاوت است. مقاومت به سايش، فرسايش و خوردگي پوششها و زيرلايه مورد ارزيابي قرار گرفت. مطالعات تريبولوژيكي نشان دادند پوششهاي كولمونوي مقاومت سايشي و فرسايشي بهتري نسبت به زيرلايه دارا هستند. با افزايش ميزان كروم، كربن و بور در پوششها، ميزان تشكيل فازهاي سخت كاربيدي و بورايدي در زمينه نيكلي بيشتر ميشود و سختي و خواص سايشي را بهبود ميبخشد. در ميان نمونهها پوشش كولمونوي6 بهترين رفتار سايشي را به دليل وجود بيشترين فازهاي سخت كاربيدي و بورايدي از خود نشان داد. مكانيزمهاي غالب سايش در پوششها سايش چسبان و خراشان بود اما براي فولاد زنگ نزن 420 مكانيزم سايش ورقهاي مشاهده شد. با توجه به نتايج آزمون فرسايش نمونه كولمونوي6 در زاويه 30 درجه به دليل سختي بيشتر و كولمونوي4 در زاويه 90 درجه به دليل چقرمگي بيشتر، بهتربن عملكرد فرسايشي را داشتند. با بررسي نتايج خوردگي، مشخص شد كه فولاد زنگ نزن 420 مقاومت بيشتري در برابر خوردگي، به دليل تشكيل يك فيلم غيرفعال روي آن، دارد. پوششهاي كولمونوي به دليل ايجاد ترك در حين عمليات پوششدهي مقاومت دربرابر خوردگي كمتري نسبت به زيرلايه از خود نشان دادند.
چكيده انگليسي :
NiCrBSi alloys are a group of nickel-based alloys and are used in cases where resistance to wear, erosion and corrosion is required in the system at the same time. This coating is available at a relatively low cost. In this research, the wear, erosion and corrosion properties of Colmonoy 4, Colmonoy 5 and Colmonoy 6 coatings coated on 420 stainless steel substrate by plasma transferred arc welding (PTAW) process have been investigated. The microstructural and phase investigations of the coatings were carried out using X-ray diffraction (XRD), optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM), equipped with an energy dispersive spectrometer. The results showed that the microstructure of stainless steel 420 is martensitic structure and chromium carbides in the intergranular spaces and grain boundaries in the martensitic field. Considering that the initial composition of all three coatings has a high percentage of nickel, the coating is mainly composed of γ-(Ni-Fe) phase. In addition, by analyzing the X-ray diffraction patterns of the coatings, it was determined that Ni3B, Cr2B, Cr7C3, and Cr3C2 phases exist in Colmonoy 4, Colmonoy 5, and Colmonoy6 coatings, which according to the different percentage of alloying elements in each alloy, the abundance of phases in each of these coatings is different. Is. The resistance to wear, erosion and corrosion of the coatings and the substrate was evaluated. Tribological studies showed that Colmonoy coatings have better wear and erosion resistance than the substrate. By increasing the amount of chromium, carbon and boron in the coatings, the formation of hard carbide and boride phases increases in the nickel field and improves the hardness and wear properties. Among the samples, Colmonoy 6 coating showed the best wear behavior due to the presence of the most carbide and boride hard phases. The dominant wear mechanisms in the coatings were adhesive and abrasive wear, but for 420 stainless steel, sheet wear mechanisms were observed. According to the results of the erosion test, Colmonoy 6 sample at 30 degree angle due to higher hardness and Colmonoy 4 sample at 90 degree angle due to greater toughness had better erosion performance. By examining the results of corrosion, it was found that stainless steel 420 has more resistance to corrosion, due to the formation of a passive film on it. Due to the formation of cracks during the coating operation, Colmonoy coatings showed less corrosion resistance than the substrate.