روکش‌کاری کلمونوی 6 بر روی فولاد ساده کربنی با جوشکاری قوس انتقالی پلاسما و قوس تنگستن: مقایسه ریز ساختار و خواص سایشی

فولادهای ساده کربنی با توجه به ارزان بودن آن‌ها کاربردهای مختلفی در صنعت دارند ولی خواص مکانیکی و مقاومت سایشی مطلوبی ندارند. اعمال پوشش‌های سخت و مقاوم به سایش کارایی و حوضه کاربرد آن‌ها را افزایش می‌دهد. پوشش کلمونوی6 (colmonoy6) از جنس سوپر آلیاژهای پایه نیکل می‌باشد که باعث افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش، فرسایش و خوردگی سطح می‌شود. هدف این پژوهش بررسی خواص سایشی روکش سخت و مقاوم به سایش کلمونوی6 بر روی زیرلایه فولاد ساده کربنی می‌باشد. در این تحقیق روکش کلمونوی6با استفاده از فرایند جوشکاری به دو روش قوس انتقالی پلاسما وقوس تنگستن و در شرایط یکسان انجام شد. خصوصیات ریزساختاری و رفتار سایشی نمونه‌ها در دماهای مختلف باهم مقایسه شدند. بررسی‌های ریزساختاری توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی، و آنالیزهای فازی توسط آنالیز پراش پرتو ایکس صورت گرفت. آزمون سایش پین بر روی دیسک در سه دمای 25، 300 و 600 درجه سانتی‌گراد و با استفاده از پین سرامیکی آلومینایی انجام شد. بررسی‌های ریزساختاری روکش، تشکیل محلول جامد غنی از نیکل دندریتی، وترکیبات بورایدی و کاربیدی بین دندریتی در روکش‌ها که موجب افزایش سختی و بهبود مقاومت سایشی می‌شوند را تایید کردند. نتایج نشان داد که در هر دو روش روکش‌کاری، مکانیزم سایش در دمای اتاق از نوع سایش خراشان ملایم، در حالی‌که در دمای 600 درجه، مکانیزم سایش از نوع تغییر شکل پلاستیکی است که بترتیب دارای عمق شیار سایشی در حدود 35-33 میکرون، و 55-50 میکرون می باشند. در هر دو روش، سختی روکش تقریبا عدد 600 ویکرز را نشان داد که افزایش چند برابری نسبت به زیرلایه دارد. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که عواملی به غیر از سختی در تعیین رفتار سایشی نقش بازی می‌کنند که از آن جمله می‌توان به پایداری ریزساختاری و توزیع فازها در دمای بالا اشاره کرد.

overlaying of colmonoy 6 on plain carbon steel by plasma transfer arc welding and tungsten inert gas welding: comparison of microstructure and wear behavior

plain carbon steels are widely utilized in various industrial applications primarily due to their low cost. however, these steels often fall short in terms of mechanical properties and wear resistance. the deposition of hard and wear-resistant coatings on these steels significantly enhances their performance and extends their range of applications. colomonoy 6, is a nickel-based superalloy, enhance hardness, erosion resistance, wear resistance, and corrosion resistance on the applied surfaces. the study investigated the application of weld overlay using colomonoy 6 on a plain carbon steel, aimed to create a hard and wear-resistant surface. the overlaying processes were performed using plasma transfer arc welding and gas tungsten arc welding under identical conditions. microstructural characteristics were examined through optical and electron microscopy, and phase analysis was performed using x-ray diffraction technique. the wear behavior of the weld overlays was evaluated using pin-on-disc wear testing at three different temperatures: 25 °c, 300 °c, and 600 °c, using an alumina pin. the microstructural investigation revealed the formation of dendritic nickel-rich solid solutions and interdendritic carbide and boride phases within the overlays, contributing to improved hardness and wear properties. results demonstrated that in both overlaying methods, the wear mechanism at room temperature was mild abrasive, whereas at 600 °c, it was plastic deformation, exhibiting a wear track depth of approximately 33-35 μm, and 50-55 μm, respectively. in both overlayed metals, an approximate vickers hardness number of 600 was measured a 4-fold increase in hardness of substrate. this finding suggests that factors other than hardness, such as microstructural stability and phase distribution at elevated temperatures, play significant roles in wear performance.