عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص سایشی لایه های کامپوزیتی حاوی کاربید تنگستن روی فولاد از طریق ذوب سطحی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1094;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62675
- تاریخ دفاع
- ۰۴ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- صادق مرشدلو
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- یکی از روش‌های سخت‌کاری سطحی فولادها کامپوزیت سازی‌سطحی است. در این پژوهش کامپوزیت‌سازی سطحی درجای فولاد CK45 به وسیله قوس تنگستن و گاز محافظ آرگون(TIG) و با لایه پیش‌نشست حاوی مخلوط فروتنگستن و گرافیت انجام شد. سپس تاثیر این فرایند روی خواص سختی و سایش سطح مورد بررسی قرار گرفت. متغیرهای فرآیند از جمله میزان حرارت ورودی و سرعت حرکت مشعل به نحوی تنظیم شد تا لایه‌های کامپوزیتی سطحی عاری از ترک و حفره باشند. سطوح کامپوزیت‌سازی شده توسط میکروسکپ¬های نوری و الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو X مورد بررسی قرار گرفتند و ریزساختار و فازهای تشکیل شده مشخص شدند. سپس نواحی کامپوزیت‌سازی شده تحت ریزسختی سنجی و آزمایش سایش قرار گرفتند. بررسی‌ها نشان داد که فازهای کاربید تنگستن درلایه‌های کامپوزیتی ایجاد شده از نمونه با لایه پیش نشست حاوی نسبت 9 به 1 پودر فروتنگستن به گرافیت حاصل می‌شود. کامپوزیت‌سازی سطحی باعث ایجاد لایه سطحی حاوی کاربیدهای سخت تنگستن (WC,M6C)و مارتنزیت شد. ریزساختارهای بدست آمده با توجه به شرایط آزمایش شامل ساختارهای یوتکتیکی لایه‌لایه و جناغی و همچنین کاربیدهای تنگستن وجه‌دار می‌شود. در حرارت‌های ورودی کم، ذرات کاربید تنگستن بصورت یکنواخت در لایه کامپوزیتی پراکنده می‌شوند. سختی این لایه‌ها تا 7 برابر نسبت به سختی زیرلایه فولادی افزایش نشان‌داد. در آزمایش سایش پین روی دیسک میزان کاهش وزن در نمونه کامپوزیت‌سازی شده تا بیش از 70 برابر کمتر از میزان کاهش وزن در نمونه زیرلایه فولادی بود. همچنین با کاهش حرارت ورودی قوس تنگستن، سختی و مقاومت به سایش لایه‌های سطحی افزایش بیشتری نشان داد. واژه‌های کلیدی: TIG، کامپوزیت‌سازی سطحی، کاربید تنگستن، سخت‌کاری سطحی، مقاومت به سایش
- Abstract
- In the present study, an attempt has been made to develop in-situ tungsten carbide particles on carbon steel substrate by TIG surface compositing. Ferro-tungsten and graphite powder mixture applied onto the substrate in the form of paste coat prior to remelting. The influence of the technological conditions on volume portions and forms of carbides and their effect on the mechanical properties of the surface layer, especially its hardness and wear resistance was tested. Light microscopy and SEM were employed to characterize the microstructures and wear surfaces of the TIG surface alloyed specimens. The microstructure included tungsten carbides exhibiting varying morphologies depend on process conditions and paste coat content in Ferro-tungsten. At the lower contents of Ferro-tungsten, the microstructures consisted of dendrites. However, M6C primary carbides were generated at the high contents. The hardness of surface layers was determined utilizing a micro hardness testing machine. The micro hardness of composite layers was increased as much as seven times the as-received substrate when the volume fraction of tungsten carbides in the remelted layers was increased. The tribological wear relationships were specified by a pin-on-disk wear testing unit for surface layers subjected to TIG treatment, determining the friction coefficient, mass loss, and profile shapes of the investigated surfaces. The mechanism of wear was found to be predominantly abrasive in nature as compared to adhesive in as-received carbon steel. The surface compositing process has dramatically decreased the mass loss as much as one seventieth of as-received substrate. Keywords: TIG surface compositing, Tungsten carbide, hardfacing, hardness, wear
