بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر، تاثیر افزودن پرمنگنات پتاسیم بر ریزساختار روکش حاصل از سنتز همزمان مولیبدن از تری اکسید مولیبدن و کروم از اکسید کروم، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا خمیری از مخلوط پودر پیش نشست حاوی اکسید کروم، تری اکسید مولیبدن، نیکل، اوره و آلومینیوم به همراه مقادیر مختلفی از پرمنگنات پتاسیم بر سطح زیر لایه فولاد زنگ نزن AISI 304 اعمال شد و سپس توسط فرایند جوشکاری قوسی تنگستن- گاز خنثی - GTAW - تحت گاز محافظ آرگون، ذوب سطحی گردید. سطح مقطع نمونه های روکش داده شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - مجهز به طیف سنجی انرژی - EDS - مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مورفولوژی ساختار روکش ها در مرکز جوش به صورت فریت شبکه ای در زمینه آستنیتی بوده و در فصل مشترک با زیرلایه، مورفولوژی به فریت اسکلتی تغییر کرده است. همچنین با افزایش میزان پرمنگنات پتاسیم در پودر روکش داده شده، ریز ساختار نهایی روکش ها ریزتر شده و میزان فاز فریت در فلز جوش نیز افزایش یافته است. علاوه بر این، نتایج نشان داد که افزودن پرمنگنات پتاسیم به پودر روکش داده شده، موجب افزایش میزان کروم و کاهش میزان مولیبدن در حوضچه جوش گردید، بدون آنکه میزان منگنز در حوضچه جوش تغییر محسوسی داشته باشد.
کلمات کلیدی: سنتز، روکش کاری، مولیبدن، کروم، فولاد زنگ نزن 304، GTAW
مقدمه
سخت کاری سطحی1 مهمترین روش بازسازی و اصلاح سطوح قطعات صنعتی می باشد که از آن جهت پوشش دادن مواد ضد سایش و ضد خوردگی بر روی سطوح مواد مختلف استفاده می شود - . - Divus, Davis, 1993 روشهای مختلفی برای فرایند روکش کاری2 وجود دارد که انتخاب بهترین گزینه به پارامترهایی همچون نوع و اندازه زیر لایه، سازگاری ماده پوششی با فرایند مربوطه، میزان کیفیت چسبندگی مورد نظر، هزینه و در دسترس بودن تجهیزات بستگی دارد - چراغی کوتیانی، لطفی، باغبانیان، عامریان، . - 1392 از جمله فرایندهای متداول در مهندسی سطح، استفاده از روشهای معمول جوشکاری برای روکش کاری سطح قطعات می باشد. در روش جوشکاری سطحی، ویژگی هایی از جمله ضخامت پوشش، چسبندگی خوب پوشش به زیرلایه و نرخ رسوب گذاری بالا موجب شده است که از این روش برای روکش کاری قطعات استفاده گردد - شمعانیان و عیسی پور کوشالی، . - 1384
جوشکاری قوسی تنگستن -گاز3 یکی از روشهای معمول برای روکش کاری سطح قطعات می باشد. در این روش که برای جوشکاری فلزات پایه بسیار حساس مناسب است، جوش بسیار تمیزی ایجاد می شود. گاز محافظ مورد استفاده معمولا آرگون، هلیوم و یا مخلوطی از هر دو می باشد. از مزایای این روش می توان به تولید جوش بسیار تمیز، برخورداری از انرژی ورودی زیاد اما متمرکز، امکان جوشکاری قطعات نازک و پیچیده به خاطر کم بودن میزان اعوجاج ناشی از آن، میزان رقت پایین و امکان کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری اشاره نمود - کو، . - 1385
فولادهای زنگ نزن سری 300، به دلیل مقاومت به خوردگی عالی و خواص مکانیکی خوبشان به طور وسیع در کاربردهای صنعتی و ساختمانی استفاده می شوند - . - Haq Toor, 2014 فولاد زنگ نزن 304، معروف ترین و پرکاربردترین آلیاژ در خانواده فولاد زنگ نزن است و مقاومت به خوردگی خوب، شکل پذیری عالی، ساخت آسان و استحکام مناسب دارد. ولی با این وجود در برخی از محیط های متداول نظیر آب دریا و یا سایر محیط های حاوی کلر، یا محیطهای بسیار قلیایی انتخاب مناسبی نیستند. در فولادهای زنگ نزن، منگنز به عنوان یک عنصر پایدار کننده آستنیت در نظر گرفته می شود، هرچند میزان اثر بخشی آن، به مقدار آن و میزان حضور نیکل بستگی دارد. در برخی از موارد، افزودن منگنز به بعضی آلیاژهای خاص باعث افزایش حلالیت نیتروژن در فاز آستنیت می شود. علاوه براین منگنز باعث استحکام بخشی محلول جامد شده و اثر کمی بر تردی دارد - لیپولد و کوتکی، . - 1391
تحقیقات نشان داده است که با افزودن منگنز - 0/3-1/7 %Wt - در فولادهای زنگ نزن 304 و 316، استحکام کششی نهایی آنها بهبود می یابد. با این حال به دلیل تشکیل فاز MnS، تاثیر مخربی بر روی مقاومت به خوردگی حفره ای این نوع فولادها دارد - . - Pardo, Merino, Coy, Viejo, Arrabal, et al, 2008 افزودن کروم نیز در این نوع فولادها جهت محافظت در برابر خوردگی است. علاوه بر این کروم یک عنصر فریت زای قوی است که در فولادهای آستنیتی و دو فازی به تشکیل و پایداری فریت کمک می کند. مولیبدن نیز همانند کروم یک عنصر تشویق کننده فریت است که حضور آن موجب تشکیل بیشتر فریت و پایداری بیشتر آن در ریزساختار می شود - لیپولد و کوتکی، . - 1391 همچنین این عنصر به انواع فولادهای آستنیتی و دوفازی، چدن ها وسوپر آلیاژها جهت افزایش استحکام مکانیکی، سختی و مقاومت به خوردگی به ویژه خوردگی حفره ای و شیاری اضافه می شود - . - Byung-Su, Eun-yong, Ho-Suck,Hoo-In, Jae-Chun, 2008
