اثر نسبت Cr/C بر ريزساختار و عمرخستگي حرارتي آلياژ روكش سخت پايه Fe-Cr-C

Effect of Cr/C ratio on Microstructure and Thermal Fatigue life of the Fe-Cr-C Hardfacing alloy

در تحقيق حاضر آلياژ هاي روكش سخت پايه Fe-Cr-C با نسبت (وزني) Cr/C متفاوت به روش SMAW به صورت تك لايه و دو لايه بر روي فولاد ساده كربني ST 32 جوشكاري گرديدند. سپس نمونه هايي تهيه و آزمون هاي آناليز شيميايي (OES) ، متالوگرافي نوري،XRD، SEM، و خستگي حرارتي بر روي آنها انجام شد. نتايج آزمون پراش پرتو XRD) X) نشان داد كه ريز ساختار لايه روكش سخت نمونه روكش سخت شده با الكترود ( كم كربن – كم كروم) SD شامل كاربيد اوليه و يوتكتيك و نمونه روكش سخت شده با الكترود (كم كربن –كم كروم)SD شامل آستنيت ومارتنزيت مي باشد. تصاوير متالوگرافي نوري و الكتروني، آناليز نقطه اي و نقشه توزيع عناصر نيز حضور فازهاي فوق را تاييد نموده است. نتايج آزمون خستگي حرارتي مشخص نمود در مجموع كليه نمونه ها، بالاترين عمر خستگي حرارتي مربوط به نمونه روكش سخت شده با الكترود (كم كربن –كم كروم) SD قطر4 ميلي متر در حالت تك لايه با كمترين (غلظت عنصر كروم) درصد حجمي آستنيت باقي مانده و كاربيد Cr،Fe)23C6) با ريز ساختار اوليه آستنيت، مارتنزيت و كاربيد Cr،Fe)23C6) مي باشد، كمترين عمر خستگي حرارتي مربوط به نمونه روكش سخت شده با الكترود ( پر كربن –پر كروم) AB قطر 3/25 ميلي متر در شرايط دو لايه با ريزساختار اوليه متشكل از كاربيدهاي اوليه Cr،Fe)7C3) و يوتكتيك Cr،Fe)7C3 +γ) مي باشد. همچنين مشخص گرديد كه ارتباط معكوسي بين سختي و عمر خستگي حرارتي وجود دارد و نمونه هايي با سختي بالاتر از عمر خستگي حرارتي كمتري ( به علت تشكيل فازها و كاربيدهاي پايدار و غير قابل تجزيه) برخوردار هستند.

In this Investigation two type of hard face coated electrodes (Fe-Cr-C) used as a hard facing alloys with different ratio Cr/C. The welding of hard facing electrodes were done in similar heat-input but in different of deposited layers on ST32 mild steel. The OES, OM, SEM and XRD techniques used for determining of chemical analysis and study of microstructure characteristics of hard face samples. In addition the thermal fatigue test were done at 600-25 OC for different samples and hardness test used for determining the hardness of hard face layers. The XRD examination Results indicated that microstructure of hard facing layer sample (AB electrode) includes primary carbides and eutectic (), the microstructure of hardfacing layer sample (SD electrode) includes austenite+martensite. The hardness result indicated that hardfacing samples (AB electrode) have maximum hardness which 52-58HRC and hard facing samples (SD electrode) with austenite + martensite microstructure have minimum Hardness (30-50 HRC). The thermal fatigue Test results indicated, the highest fatigue life related to the sample that hard-faced with the SD electrode (Ø=4 mm) at a single layer and the lowest thermal fatigue life related to the sample that hard-faced with AB electrode (Ø=3.25 mm) at two layers. It was also found that there is an inverse relationship between hardness and thermal fatigue life of specimens.