11563

11563

بررسي اثر نيكل بر ساختار و خواص پوشش نفوذي CrB روي فولاد نرم

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد- گرايش شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اسفندماه 1391

اسفندماه 1391

دكتر سعيد رستگاري- دكتر شهرام خيرانديش

چكيده بوردهي چند جزئي يك عمليات ترموشيميايي شامل نفوذ متوالي يا هم¬زمان بور و يك عنصر ديگر در تركيب سطحي مي¬باشد،كه جهت صرفه¬جويي در زمان و انرژي، و كاهش خسارات ناشي از قرارگيري در دماي بالا، روش هم¬زمان ارجحيت دارد و تاكنون كمتر به آن پرداخته شده است.در اين پژوهش، ايجاد پوشش نفوذي تك¬مرحله¬ايCr-B روي فولاد كم¬كربن و تأثير تركيب پودر و لايه نيكل آبكاري بر ساختار، سختي و مقاومت به اكسيداسيون دما بالاي پوشش، مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اين منظور نمونه¬هايي از فولاد 1010AISI تحت عمليات بور-كروم¬دهي به روش سمانتاسيون پودري در دماي C˚950 و به مدت 4 ساعت، با شش تركيب مختلف قرار گرفتند. فرآيندهاي بوردهي و كروم‌دهي نيز در همين دما به منظور مقايسه،صورت گرفتند. آبكاري نيكل نيز در سه زمان 5، 20 و 60 دقيقه در سطح فولاد انجام شد. در ادامه، اين نمونه¬ها توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي (SEM)، آزمايشICP، ريزسختي سنجي و تفرق اشعه ايكس مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه از تركيب 75 تا 85 درصد وزني پودر بوردهي وبقيه پودر كروم¬دهي در مخلوط پودري، مي¬توان به پوشش بوروكرومايز دست پيدا كرد. تركيبات موجود در پوشش¬هاي دوگانه B-Cr شامل Cr7C3، Fe2Bو(Fe,Cr)، و در پوشش¬هايNi-Cr-B شامل Cr7C3،Ni3B،Ni2B، (Fe,Ni) و (Cr,Ni,Fe) است. سختي سطح پوشش-ها به واسطه حضور بوريدها و كاربيدها افزايش يافته است، و در محدوده 1100 تا 2000 ويكرز تغيير مي¬كند. نتايج نشان داد حضور لايه اوليه نيكل منجر به افزايش عمق نفوذ كروم، و كاهش دماي فرآيند نفوذي از C˚950 به C˚850 شده است.در ادامه به بررسي رفتار اكسيداسيون سيكلي نمونه¬هاي بوردهي، كروم¬دهي و بور-كروم¬دهي شده و همچنين پوشش سه جزئيNi-Cr-B، در دماي C˚850 در هوا پرداخته شد. نمودار افزايش وزن ويژه نمونه¬ها بر اساس زمان رسم، و سطح مقطع نمونه¬هاي اكسيدي و مورفولوژي سطحنيز، توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني بررسي شد. نمونه بوردهي شده و نمونه Ni-Cr-B به ترتيب داراي بيشترين افزايش وزن (mg/cm292/9) و كم‌ترين افزايش وزن (mg/cm2 8/1)، در بين ساير نمونه¬ها بودند. اكسيداسيون همه نمونه¬ها به غير از نمونه بوردهي شده از سينتيك سهمي و يا نزديك به سهمي پيروي مي¬كند. واژه‌هاي كليدي:فولاد كم¬كربن- بور-كروم¬دهي- آبكاري نيكل- مقاومت به اكسيداسيون.