البحث المتقدم

التقسية السطحية بالليزر من الفولاذ الطري مع الفولاذ المقاوم للصدأ 316L لتطبيقات مقاومة التآكل

Title Laser surface cladding of mild steel with 316L stainless steel for anti-corrosion applications

الباحث الرئيس عصام ربيع ابراهيم محمود
التخصص: الهندسة الميكانيكية
التخصص الدقيق: هندسة المواد المتقدمة
المستخلص: في هذها البحث يستخدم طريقة الليزر ذو الألياف YAG (الإيتريوم والألومنيوم والعقيق) لتكوين طبقة رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L فوق سبيكة من الصلب الكربوني المنخفض لتعزيز مقاومة التآكل. في هذا العمل ، تم استخدام تقنية الكسوة بقدرة ليزر تبلغ 2800 و 2400 و 2000 وات مع سرعة نقل ثابتة تبلغ 6 مم / ثانية. يهدف العمل إلى استكشاف المدخلات الحرارية المثلى للغطاء الرقيق من حيث البنية المجهرية وجودة الترابط. تم فحص البنية المجهرية لكل من الطبقات المشكلة بواسطة الكسوة والركيزة. على المقطع العرضي المكسو للعينات ، تم قياس صلابة المايكرو فيكرز. عند طاقة الليزر من 2800 و 2400 واط ، كانت الطبقات المنتجة مرتبطة جيدًا بالركيزة دون عيوب كبيرة ملحوظة بصريًا. ظهرت بعض العيوب المصاحبة للشقوق بقوة الليزر 2000 وات. تتكون الطبقة المكسوة بالفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي من بنية أوستينيت عمودية وخلوية متغصنة عالية الدقة ممدودة بشكل عمودي على سطح الركيزة في اتجاه تدفق الحرارة. في القوى الأعلى ، أظهر الهيكل التشعبات العمودية المتوازية المنظمة بينما في القوى المنخفضة ، فإنه يظهر التشعبات الخلوية الدقيقة في اتجاهات عشوائية. تم الحصول على منطقة تخفيف ضيقة (أقل من 10 مم) حيث يمكن أن تبقى عناصر الكربون والكروم معًا وتشكل كربيدات ضارة. يرتبط عمق الجزء المصهور في جانب الفولاذ الكربوني بعلاقة مباشرة مع طاقة الليزر ، ويتكون بشكل أساسي من الريش bainite داخل حبيبات الفريت الكبيرة. تم تحسين صلابة الطبقات المنتجة مقارنة بالمعدن الأساسي. تم الحصول على زيادة صلابة مفاجئة في المنطقة المحدودة حول الواجهة بعد كل قوى الليزر. أدى انخفاض طاقة الليزر إلى زيادة الصلابة في منطقة الانصهار والكسوة
Abstract: Fiber YAG (Yttrium-Aluminum-Garnet) Laser cladding is used to generate a thin layer of 316L stainless steel over low carbon steel substrate alloy to enhance corrosion resistance. In this work, the cladding technique was used at the laser powers of 2800, 2400 and 2000W with a fixed travelling speed of 6 mm/s. The work aims to investigate the optimal heat-input for the thin clad in terms of microstructure and bonding quality. The microstructure of both formed layers by cladding and substrate was investigated. On the clad cross-section of the specimens, the micro-Vickers hardness was measured. At laser powers of 2800 and 2400 W, the produced layers were well bonded to the substrate without visually noticeable macro-defects. Some defects associated with cracks appeared at a laser power of 2000 W. The stainless steel clad layer consisted mainly from highly refined mixed columnar and cellular dendritic austenite structure elongated perpendicularly to the substrate surface in the direction of heat flow. At higher powers, the structure showed organized parallel columnar dendrites while at lower powers, it shows fine cellular dendrites in random directions. A narrow dilution zone (less than 10 mm) was obtained where the carbon and chromium elements can stay together and form harmful carbides. The depth of the fused part in carbon steel side has a direct relationship with the laser power, and it consisted mainly from feathery bainite inside large ferrite grains. The hardness of the produced layers was improved than the base metal. Sudden hardness increment at the limited area around the interface was obtained after all the laser powers. Decreasing laser power led to hardness increment at the clad and fusion zone
الحالة: محكم ومنشور
جهة التحكيم: ISI
دار النشر: Elsevier
سنة النشر: 2020
تحويل التاريخ