تاثیر افزودن کروم بر ریزساختار و خواص تریبولوژیکی روکش آلومیناید آهن تولید شده توسط فرایند gtaw

در این مطالعه، تشکیل ترکیبات بین‌فلزی fe3al و fe,cr3)al ) و تاثیر کروم بر ریزساختار و خواص مکانیکی روکش دوتایی fe-al از جمله سختی و مقاومت در برابر سایش، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا پودرهای آهن و آلومینیوم در مرحله اول بدون پودر کروم و در مرحله دوم با افزودن پودر کروم در آسیاب سیاره‌ای با انرژی بالا مخلوط و ترکیبات بین‌فلزی fe3al و fe,cr3)al ) سنتز شدند. پودرهای از پیش قرار داده شده بر سطح فولاد ck45 با استفاده از فرایند جوشکاری قوس تنگستن گاز، روکش‌کاری شدند. ریزساختار، فازهای تشکیل شده و خواص لایه‌های روکش ایجاد شده با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز پراش پرتو ایکس، سختی‌سنجی میکرو و ماکرو، طیف‌سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس و آزمایش سایش پین روی دیسک در سه دمای 25، 200 و 500 درجه سانتی‌گراد بررسی شدند. نتایج نشان داد که ریزساختار روکش دوتایی fe-al شامل دندریت‌های fe3al با رشد غیراپیتاکسیال است. این رشد غیراپیتکسیال نتیجه تفاوت ترکیب شیمیایی پوشش و زیرلایه در فصل مشترک پوشش و زیرلایه است که باعث شکل‌گیری کریستال‌های جدید در فصل مشترک شده است. این درحالی است که ریزساختار روکش سه‌تایی fe-al-cr شامل تیغه‌های مارتنزیتی درون زمینه fe,cr3)al ) می‌باشد. نتایج آزمایش‌های سختی نشان داد که سختی روکش سه‌تایی دو برابر روکش دوتایی (به‌ترتیب30 و 60راکول‌سی برای روکش‌‌های دوتایی و سه‌تایی) است. همچنین مشخص شد که حضور عنصر کروم در روکش fe-al مقاومت در برابر سایش لایه‌های رسوبی را بهبود می‌بخشد. مکانیسم سایش غالب در پین fe3al سایش چسبان بود، در حالی‌که برای پین fe,cr3)al ) علاوه بر سایش چسبان، سایش خراشان ریزشخم نیز مشاهده شد. میزان کاهش وزن هر دو پین در دمای محیط حداکثر و در دمای 500 درجه سانتی‌گراد حداقل بود.

the effect of cr addition on microstructure and tribological properties of iron aluminide cladding produced by gtaw process

in this study, formation of fe3al and (fe,cr)3al intermetallic compounds and the effect of cr on microstructural and mechanical properties of fe-al cladding system such as hardness and wear resistance, were evaluated. for this purpose, first, iron and aluminum powders were mixed in the first series without chromium powder and in the second series with the addition of chromium powder in high energy planetary ball mill, and fe3al and (fe,cr)3al intermetallic compounds were synthesized. the preplaced powders were cladded on the surface of ck45 steel using gas tungsten arc welding process. the microstructure, formed phases and properties of the cladded layers were studied by optical microscope, scanning electron microscope, x-ray diffraction, micro and macro hardness, energy dispersive x-ray spectroscopy (eds) and pin on disk wear test at 25, 250, and 500ᵒc temperatures. it was found that the microstructure of fe-al binary cladding contained fe3al dendrites with non-epitaxial growth. this non-epitaxial growth results from the difference in the chemical composition of the coating and the substrate at the interface between the coating and the substrate, which has caused the formation of new crystals at the interface. however, the microstructure of fe-al-cr ternary cladding contained martensitic blades within (fe,cr)3al matrix. the results of hardness tests revealed that the hardness of ternary cladding is twice as compared with the binary cladding (30 and 60 hrc for binary and ternary claddings, respectively). also it was found that the presence of cr element in fe-al cladding improved the wear resistance of deposited layers. the predominant wear mechanism of fe3al pin was adhesive, while for (fe,cr)3al pin moreover adhesive wear, micro-plowing abrasive wear was also seen. the mass losses of both pins were maximum at ambient temperature and minimum at temperature of 500 oc.