عنوان پایان‌نامه
ایجاد لایه کامپوزیتی حاوی ذرات بر سطح فولاد از طریق ذوب سطحی توسط
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47121
- تاریخ دفاع
- ۲۹ آبان ۱۳۸۹
- دانشجو
- سرور شهبازی
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی
- چکیده
- چکیده در این پژوهش ذوب سطحی فولاد st37 به منظور ایجاد لایه کامپوزیتی توسط جوشکاری قوس تنگستن (TIG) صورت پذیرفت. در این راستا لایه های کاربیدی غنی از تنگستن با ذوب سطحی لایه پیش نشست دو نوع پودر حاصل شد و اثر متغیرهای فرایند بر لایه ی حاصل بررسی گردید. در مجموعه ی اول آزمایش ها، لایه ی اسپری حرارتی شده WC-14%Co بر سطح فولاد توسط شدت جریان های مختلف (175، 163، 150، 138، 113 و 100 آمپر) و به دو صورت AC و DCEN و سرعت mm/min200 ذوب سطحی شد. در مجموعه دوم، ذوب سطحی خمیر از پیش نشانده شده ی فروتنگستن-گرافیت با نسبت های مختلف وزنی (G15%+FeW85%، G12%+FeW88%، G10%+FeW90%، G8%+FeW92%، G5%+FeW95%) بر سطح فولاد با پارامترهای مختلف شدت جریان (163، 150، 138 و 125 آمپر) ، سرعت (200، 175، 150 و 125 mm/min) و تعداد پاس (1، 2 و 3 پاس) به صورت DCEN انجام شد در مجموعه ی اول آزمایش ها، اثر متغیرهای فرایند بر ریز ساختار لایه ی ایجاد شده، بررسی شد. لایه ی کامپوزیتی در این مجموعه، دارای ریز ساختار از نوع انجمادی با زمینه ی مارتنزیتی و مناطق یوتکتیکی شامل آستنیت و کاربید M3C به همراه ذرات کاربیدی M3C است که درصد این ساختارهای با تغییر چگالی حرارت ورودی، تغییر می کند. حداکثر سختی به دست آمده در ذوب سطحی با کمترین چگالی حرارت ورودی (kJ/cm5/3) در حدود 800 ویکرز بود. در مجموعه دوم آزمایش ها، کاربیدهای غنی از تنگستن در ترکیب فروتنگستن و گرافیت با نسبت وزنی 9:1 حاصل شد و ریز ساختار انجمادی با زمینه ی مارتنزیتی و مناطق یوتکتیکی شامل آستنیت و کاربید M3C و همچنین دندریت های کاربیدی چند وجهی با اشکال مختلف مشاهده شد. ریز ساختار انجمادی منحصر به فردی نیز در چگالی حرارت ورودی کم حاوی یک الگوی یکنواخت به شکل اثر انگشت درون فاز دندریت های اولیه مشاهده شد. حداکثر سختی در این گروه مربوط به دندریت ها چند وجهی بلوکی شکل در حدود 1700 ویکرز بود. کلمات کلیدی: فولاد st37، TIG، ذوب سطحی، لایه کامپوزیتی، کاربید غنی از تنگستن، ریز ساختار، سختی سنجی
- Abstract
- Abstract In this Study, possibility of the formation of composite layers containing tungsten carbides on St37 by means of TIG surface melting process was investigated. The layers were produced using two different ways and two kinds of powder mixtures under various TIG conditions. In first method, Composite layers were obtained by surface melting of pre- plasma sprayed WC-14%Co layers of the steel plates. In the second method, mixtures of ferrotungsten and graphite powders with sodium silicate as binder were preplaced on steel, and then surface melted by TIG. The effect of TIG parameters on the geometries of the melted zone, microstructures and microhardness of the treated specimens were studied. SEM micrographs and XRD patterns confirmed formation of tungsten carbide in the treated layers in both methods. Microstructures of melted layers with high heat input included Fe-rich dendrites and interdendritic eutectics containing tungsten carbides (M3C type carbides). The iron rich dendrites were eventually transformed to martensite and other iron based structures. On the other hand, tungsten-rich carbides and various faceted dendrites in different shapes in a gray matrix formed in alloyed layers produced with lower heat input. In very low heat input some interesting finger-print shape patterns were seen within primary dendrites. The degree of heat input affected on the contribution of iron based substrate in the produced surface layers. This leads to noticeable variations in microhardness of the layers. The maximum hardness in layers which were formed by pre-plasma sprayed WC-14%Co was about 800 HV and in the layers that were produced by pre placing of ferrotungsten and graphite powders was approximately 1600 HV. Key words: TIG, Surface alloying, St37, Composite layer, tungsten carbide, Microhardness
