التصفيح بالمادة المركبة نيكل - كاربيد التنكستن للفولاذ المقاوم للصدأ (AISI 18-2Mn) بأستخدام تقنية قوس التنكستن المحمي بالغاز الخامل
Nickel Tungsten Carbide Composite Cladding of AISI 18-2Mn Stainless Steel Using TIG Technique
- الباحث
- أوس علي عليوي عبد الحسين
- المشرف
- عبد السميع جاسم عبد الزهرة الكلابي
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- كلية هندسة المواد / هندسة المعادن
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- TIG Cladding; Tungsten Carbide; Nickel Composite Coatings; Stainless Steel
الملخص
أصبحت معالجة أسطح السبائك الفولاذية في الوقت الحاضر ضرورة في المجالات العلمية والصناعية» وتعتبر التكسية بأستخدام قوس التنكستن المحمي بالغاز الخامل (TIG) إحدى الطرق الفعالة لمعالجة أسطح هذه السبائك. تهدف هذه الدراسة إلى تقصي تأثير الطلاءات المركبة من كربيد التنكستن والنيكل (WC-Ni) المترسبة باستخدام تكسية TIG على خصائص سطح الركائز المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الاوستنايتي 18-21/1 Gags AIS! الدراسة الحالية أيضًا إلى استكشاف تأثير النسبة الوزنية من كريد التنكستن في الطلاءات المركبة WC-Ni ومدخلات الحرارة المقابلة لسرعة انتقال تكسية TIG على هذه الخصائص. تم استخدام عجينة مركبة مجهزة مسبقا بسمك 1 ملم و بنسب وزنية مختلفة من WC )635 250 5 80 و 795( لترسيب طبقات الطلاء باستخدام سرعة انتقال )67 ملم/دقيقة). للمقارنة تم استخدام سرع انتقال اخرى (87: 107و 122 ملم/دقيقة) أيضا مع 165 نسبة وزنية من WC كشفت النتائج عن ترابط بيني متميز بين طبقة الطلاء والركيزة في جميع العينات المطلية. كانت المناطق المعيوبة صغيرة مقارنة بالمقاطع العرضية الكاملة لطبقات التكسية. أظهر فحص المجهر الضوئي و الماسح الإلكتروني العديد من البنى المجهرية المختلفة عبر طبقات التكسية» معظمها شجيرات محلول جامد من النيكل مع مركبات شبه معدنية غير ذائبة من جسيمات WC موزعة داخل ارضية اوستنايتية. استنادًا إلى معدلات التبريد ونسبة WC في المادة المركبة» كانت الشجيرات في المواقع المختلفة عبر طبقات التكسية قليلة أو كثيفة» أنعم أو اخشنء متساوية المحاور أو طولية» متفرعة بكثافة أو أقل كثافة. أثبت التحليل الطيفي المشتت للطاقة أن عنصر الحديد الذي تم انحلاله من مادة الركيزة إلى البركة المنصهرة كان يتركز بشكل أساسي في الارضية الاوستنايتية Ge Yu الشجيرات» بينما يشير توزيع عنصر Wo بوضوح إلى مواقع واتجاهات الشجيرات. زادت صلادة فيكرز المجهرية بشكل ملحوظ مع زيادة محتوى WC 8 مركب طبقة الطلاء. أعلى قيمة صلادة كمعدل كانت HV585.1 وهي لطبقة الطلاء المترسبة بنسبة وزنية مقدارها 95/ من WC في المركب de pry انتقال مقدارها 67 ملم/دقيقة » أي حوالي 2.5 مرة من صلادة Bale الركيزة. Gal زيادة سرعة انتقال تكسية 113 Lead الى زيادة كبيرة في الصلادة. عندما زادت سرعة الانتقال إلى 122 مم/دقيقة لطبقة الطلاء المترسبة بنسبة وزنية مقدارها 65/ من WC © ارتفعت قيمة معدل الصلادة إلى Gay « HV537.8 حوالي 2.3 مرة من صلادة مادة الركيزة. ارتبطت الزيادة في الصلادة بانخفاض معدل البلى» لكن زيادة قيمة سرعة انتقال تكسية TIG كان لها تأثير أكبر على تحسين مقاومة البلى لطبقات الطلاء مقارنة بالنسبة المئوية الوزنية من WC في العجينة المركبة WC/Ni كان الانخفاض في معدل فقدان الوزن (معدل البلى) مقارنة بمادة الركيزة )%76( لطبقة الطلاء المترسبة بنسبة وزنية مقدارها 195 من WC في المركب. كما تم تحقيق أقصى انخفاض في معدل «hl وبالتالي الحد الأقصى من التحسن في مقاومة chill (84/) مع طبقة الطلاء الناتجة عن زيادة de ps انتقال تكسية STIG 122 مم/دقيقة.
Abstract
Nowadays, surface modification of steel alloys has become a necessity for the scientific and industrial communities. Tungsten inert gas (TIG) cladding is one efficient way to modify the surfaces of these alloys. This study aims to investigate the effect of tungsten carbide-nickel (WC-Ni) composite coatings deposited using TIG cladding on the surface properties of AISI 18-2Mn austenitic stainless steel substrates. The study also aims to explore the influence of the mass fraction of WC in WC-Ni composite coatings, and heat input corresponding to the TIG cladding travel speeds on these properties. 1mm thick pre-placed composite pastes with different wt.% of WC (35, 50, 65, 80 and 95) were used to deposit the coating layers using a travel speed of (67mm/min.). For comparison, other travel speeds of (87, 107 and 122 mm/min.) were also used with 65% wt. of WC. The findings revealed a distinct clad layer-substrate interfacial bonding in all coated samples. The defective regions were tiny compared to the whole cross sections of the clad layers. Optical and scanning electron microscopies exhibited various microstructures across the clad layers, mostly nickel solid solution dendrites with insoluble intermetallic compounds of WC particles distributed through an austenitic matrix. Depending on cooling rates and the fraction of WC in the composite, the dendrites at different locations across the clad layers were few or dense, finer or coarser, equiaxed or columnar, densely or less densely branched. Energy dispersive spectroscopy proved that the Fe element picked-up from the substrate material into the molten pool was mainly concentrated in the austenitic matrix rather than the dendrites, whereas the W element distribution clearly indicated the locations and orientations of the dendrites. II Vickers micro-hardness significantly increased with increasing the content of WC in the composite of the clad layer. The highest average hardness value was 585.1HV for the clad layer deposited with 95% wt. of WC in the composite and 67 mm/min. travel speed, which is about 2.5 times that of the substrate material. Increasing the TIG cladding travel speed also resulted in a significant increase in hardness. When the travel speed increased to 122 mm/min. for the clad layer deposited with 65% WC, the average hardness value increased to 537.8HV, which is about 2.3 times that of the substrate material. The increase in hardness was associated with a decrease in the wear rate, but increasing the TIG cladding travel speed value had a greater impact on improving the wear resistance of the clad layers than the wt.% of WC in the WC/Ni composite paste. The reduction in weight loss rate (wear rate) compared to that of the substrate material was (76%) for the clad layer deposited with 95% wt. of WC in the composite. The maximum reduction in wear rate and hence the maximum improvement in wear resistance was (84%) achieved with the clad layer produced as a result of increasing the TIG cladding travel speed to 122 mm/min.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.