بهبود كارايي سطحي فولاد ساده كربني با استفاده از روكش جوشي غني از Al

Surface modification of low carbon steel via Al-rich overlayer cladding

عمده‌ترين مشكل مربوط به استفاده از فولادهاي ساده كربني در دماهاي نسبتا بالا مربوط به پديده اكسيداسيون و خوردگي اين گروه از مواد است. از سويي آلومينيم و آلياژهاي آن بدليل دارا بودن مقاومت به اكسيداسيون مطلوب، قابليت افزايش كارايي فولادهاي ساده كربني در دماهاي بالا را دارا مي‌باشد. بنابراين در اين پژوهش، ايجاد روكش غني از آلومينيم بر سطح فولاد ساده كربني 1006-AISI توسط فرآيند جوشكاري قوس تنگستن (GTAW) به منظور غلبه بر مشكل مذكور مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات ريزساختاري انجام شده توسط ميكروسكوپ هاي نوري و الكتروني روبشي (SEM) حاكي از تشكيل يك روكش يكدست حاوي توزيع نسبتا يكنواختي از رسوبات سوزني شكل بر سطح زيرلايه بود. مطالعات فازي انجام شده توسط آزمون XRD همراه با مطالعه تركيب شيميايي با استفاده از آناليز EDS نشان داد، لايه‌ي روكش ايجاد شده متشكل از زمينه بين فلزي FeAl به همراه رسوبات بين فلزي سوزني شكل Fe3Al و FeAl3 توزيع شده در كل ساختار لايه روكشي مي‌باشد. آزمون ريزسختي سنجي انجام شده بر روي نمونه‌ها دلالت بر افزايش دوبرابري سختي سطحي فولاد روكش‌كاري شده داشت. نتايج حاصل از آزمون اكسيداسيون نمونه‌ها در دماي C°500 به مدت 100-10 ساعت نشان داد روكش مذكور موجب بهبود قابل ملاحظه مقاومت به اكسيداسيون نمونه‌ها مي‌گردد.

Low oxidation resistance of low carbon steel restricts the applications of these materials at elevated temperature. Due to the high corrosion and oxidation resistance of Al base alloys, in this research low carbon steel substrate was subjected to the weld cladding with using Al-rich overlayer. Microstructural studies by using optical and scanning electron microscopes indicated the formation of needle-like Al-rich intermetallic with nearly uniform distribution in the Al clad overlayer. This clad overlayer increased the surface hardness of substrate. Phase analysis by using XRD accompanied with chemical composition studies by EDS analysis revealed that the clad layer was comprised FeAl intermetallic as the matrix with Fe3Al and FeAl3 needle-like intermetallics distributed in the clad layer. Results of oxidation test of samples at 500°C for 10-100hr showed the Al-rich clad improves oxidation resistance of samples significantly. In addition, Al rich overlayer increases surface hardness of substrate to 270 Vickers which is twice of substrate hardness.