ارتباط ترکیب شیمیایی، ریزساختار و خواص تریبولوژیکی روکش‌جوشی راسب شده بر زیرلایه 25CrMo4 DIN- توسط فرایند SMAW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشکده معدن و متالوژی، پردیس فنی مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

2 دانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده معدن و متالوژی، پردیس فنی مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

چکیده

در پژوهش حاضر تاثیر عنصر کاربیدزای کروم بر ریزساختار، سختی و خواص سایشی روکش جوشی راسب شده بر زیرلایه DIN-25CrMo4 مورد پژوهش واقع شد. بدین منظور سه دسته الکترود روکش‌کاری با مقادیر مختلف کروم (wt%13-0~) ساخته و عملیات روکش‌کاری توسط فرآیند قوس الکترود دستی(SMAW) انجام شد. مطالعات ریزساختاری نوری و روبشی (SEM)، همراه با آنالیزهای فازی XRD نشان داد که با افزایش میزان کروم، ریزساختار روکش از یک زمینه فریتی با مورفولوژیهای سوزنی و چند وجهی به یک زمینه آستنیتی غنی از فازهای کاربیدی از قبیل (FeCr)7C3 تغییر می‌یابد. ارزیابی خصوصیات نمونه‌های روکش‌کاری شده نشان داد با افزایش میزان کروم در روکش، سختی روکش حدود 350% افزایش می‌یابد (سختی روکش غنی از کروم و سختی فلزپایه به ترتیب HV5±875 و HV5±200 اندازه‌گیری شد). بررسی رفتار سایشی نمونه‌ها حاکی از بهبود چشمگیر مقاومت به سایش روکش غنی از کروم (کاهش 80% ضریب اصطکاک و کاهش 90% مقدار وزن از دست رفته نسبت به خواص سایشی فلزپایه) می‌باشد. مطالعه SEM سطوح ساییده شده دلالت بر تغییر مکانیزم سایش از سایش خراشان دو جسمی به مکانیزم برش ریز با افزایش کسر حجمی ترکیبات کاربیدی در نمونه‌های با مقدار کروم بالاتر دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The association of chemical composition microstructure and tribological properties of the coating on the 25CrMo4 DIN substrate by the SMAW process

نویسندگان [English]

  • reza saeedi 1
  • masoud mosallaee 2
  • ali reza mashreghi 2
  • seyed sadegh ghasemi banadkoki 2
1 M.Sc. student, Materials Engineering group, Faculty of Mining and Metallurgy, Yazd University, Yazd, Iran.
2 Associate Professor, Materials Engineering group, Faculty of Mining and Metallurgy, Yazd University, Yazd, Iran.
چکیده [English]

In the present study, the effect of chromium carbide element on microstructure, hardness and abrasive properties of welded coating on the DIN-25CrMo4 substrate was investigated. For this purpose, three groups of roughing electrodes with different chromium content (0-13 wt%) were made and roughing operation was performed by hand electrode arc process (SMAW). Optical and scanning microstructural studies (SEM) along with XRD fuzzy analyzes showed that with increasing chromium content the microstructure of the coating is varied from a ferritic field with needle and morphology morphologies into a rich austenite field of carbide phases such as (FeCr) 7C3. The evaluation of the characteristics of roughened samples showed that the coating hardness increased by about 350% with increasing chromium content (the hardness of the chromium-plated coating and the hardness of the metal substrate were 875 ± 5HV and 200 ± 5HV respectively). Examining the wear behavior of the samples indicates a significant improvement in the wear resistance of the chromium-rich coating (an 80% reduction in the coefficient of friction and a 90% reduction in the amount of lost weight relative to the metal-tensile properties) The SEM study of washed surfaces implying a change in the wear mechanism from the two-body scrubbing wear to the cutting mechanism by increasing the volume fraction of carbide compounds in higher-chromium specimens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clading
  • Chrome
  • SMAW
  • Microstructure
  • Wear
[1]. Sapate, S. G., and A. V. RamaRao. "Erosive wear behaviour of weld hardfacing high chromium cast irons: effect of erodent particles."  Tribology International,vol. 39.3, pp. 206-212, 2006.
[2]. Karadeniz, Erdal, Ugur Ozsarac, and Ceyhan Yildiz. "The effect of process parameters on penetration in gas metal arc welding." Materials & design, vol. 28.2, pp. 649-656, 2007.
[3]. Ji-Liang, Doong, Chi Jing-Ming, and Tan Yen-Hung. "Fracture toughness behaviour in AISI 4130 steel of electron beam welding." Engineering fracture mechanics, vol. 36.6, pp. 999-1006, 1990.
[4]. Romo, S. A., et al. "Cavitation and high-velocity slurry erosion resistance of welded Stellite 6 alloy." TribologyInternational,vol. 47,pp.16-24,2012.
[5]. I. Hutchings and P. Shipway, "Tribology: friction and wear of engineering materials", 2nd Edition, Butterworth-Heinemann publication, 2017.
[6]. Eroglu, Mehmet. "Boride coatings on steel using shielded metal arc welding Microstructure and hardness." Surface&CoatingsTechnology,vol. 203.16, pp. 2229-2235, 2009.
 [7]. Pradeep, G. R. C., A. Ramesh, and B. Durga Prasad. "A review paper on hardfacing processes and materials." Engineering Science and Technology, vol. 2.11, pp. 6507-6510, 2010.     
[8]. de Melo, Anderson CA. "Some observations on wear and damages in cemented carbide tools." Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 28.3, pp. 269-277, 2006.
 
 [9]. Mendez, Patricio F., et al. "Welding processes for wear resistant overlays." Journal of Manufacturing Processes, vol, 16.1. pp. 4-25,2014.
[10]. Buchanan, V., P. H. Shipway, McCartney. "Microstructure and abrasive wear behaviour of shielded metal arc welding hardfacings used in the sugarcane industry." Wear, vol.263, pp 99-110,2007.
[11]. Selvi, S., S. P. Sankaran, and R. Srivatsavan. using MMAW process." Journal materials Processing technology,vol. 207,pp. 356-362, 2008.
]12 .[ق. عظیمی،م .شمعانیان،"روکش کاری فولاد ساده کربنی با الکترودهای پرکروم، وارزیابی ریزساختارو رفتار سایشی روکش".نشریه علوم مهندسی سطح، شماره6، ص86-75، سال 1387.
[13]. Coronado, John J., Holman F. Caicedo, and Adolfo L. Gómez. "The effects of welding processes on abrasive wear resistance for hardfacing deposits. " Tribology International,vol. 42.5 pp.745-749,2009.
[14]. Wang, X. H., et al. "Effect of molybdenum on the microstructure and wear resistance of Fe-based hardfacing coatings." Materials Science  Engineering: A, vol. 489,pp. 193-200, 2008.
[15]. Correa, E. O., et al. "The effect of microstructure on abrasive wear of a Fe–Cr–C–Nb hardfacing alloy deposited by the open arc welding process." Surface and Coatings Technology,vol. 276 pp. 479-484,2015.
 
[16]. Sawant, Mayur S., and N. K. Jain. "Investigations on wear characteristics of Stellite coating by micro-plasma transferred arc powder deposition process. " Wear,vol. 378, pp. 155-164, 2017.
[17]. Jankauskas, Vytenis, et al. "Effect of WC grain size and content on low stress abrasive wear of manual arc welded hardfacings with low-carbon or stainless steel matrix." Wear, vol.328, vol. 378-390, 2015.
[18]. Amushahi, M. H., F. Ashrafizadeh, and M. Shamanian."Characterization boride-rich hardfacing on carbon steel by arc spray and GMAW processes. " Surface and Coatings Technology, vol. 204.16, pp. 2723-2728, 2010.
[19]. Yang, Jian, et al. "Microstructure and wear resistance of the hypereutectic Fe–Cr–C alloy hardfacing metals with different La2O3 additives." Applied Surface Science, vol. 289, pp. 437-444, 2014.
      [20]. Zener, C. S. "Grains, phasesandinterfaces: an interpretation of microstructure." Trans. AIME, vol. 175,pp.15-51, 1984.
      [21]. Evans, G. M. "The Effect of Carbon on the Microstructure and Properties of C--Mn All-Weld Metal Deposits." Weld Res Abroad, vol. 19.1,pp. 13-24, 1983.
[22]. Wei, Shizhong, et al. "Effects of carbon on microstructures and properties of high vanadium high-speed steel." Materials & design, vol. 27.1, pp 58-63,2006.
       [23]. Chandrashekharaiah, T. M., and S. A. Kori."Effect of grain refinement and modification on the dry sliding wear behaviour of eutectic Al–Si alloys." Tribology international 42.1 59-65,2009.
  [24]. Kirchgaßner, M., E. Badisch, and F. Franek. "Behaviour of iron-based hardfacing alloys under abrasion and impact." Wear,vol. 265.5.pp.772-779, 2008.
    [25]. Gualco, Agustín, et al. "Effect of welding procedure on wear behaviour of a modified martensitic tool steel hardfacing deposit." Materials & Design 31.9 pp.4165-4173,2010.