فولاد st52

فولاد ST52 یکی از انواع فولادهای ساختمانی است که به دلیل استحکام بالا، انعطاف‌پذیری مناسب و قابلیت جوشکاری خوب، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد.

خواص فیزیکی و شیمیایی فولاد ST52

• ترکیب شیمیایی: این فولاد شامل کربن (حدود 0.23%)، منگنز (<1.6%)، سیلیسیم (<0.6%)، فسفر (0.045%) و گوگرد (0.04%) است.
• چگالی: حدود 7.85 g/cm³.
• سختی برینل: بین 146 تا 187.
• استحکام کششی: حدود 358 MPa.
• انعطاف‌پذیری: به دلیل وجود منگنز و سیلیسیم، این فولاد نسبت به ST37 و ST44 استحکام بیشتری دارد و خاصیت ارتجاعی مناسبی دارد.

کاربردهای فولاد ST52

این فولاد به دلیل خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب، در صنایع مختلفی استفاده می‌شود، از جمله:

• ساختمان‌سازی (اسکلت فلزی، پل‌ها، سازه‌های عمرانی)
• خودروسازی (قطعات شاسی و بدنه)
• کشتی‌سازی (ساخت بدنه و اسکلت کشتی‌ها)
• صنایع نفت و گاز (لوله‌های انتقال نفت و گاز)
• ماشین‌سازی (قطعات صنعتی و تجهیزات سنگین).

تولیدکنندگان ایرانی و خارجی فولاد st52

• تولیدکنندگان ایرانی: شرکت‌هایی مانند ذوب آهن اصفهان، فولاد مبارکه، فولاد خوزستان از جمله تولیدکنندگان این فولاد در ایران هستند.
• تولیدکنندگان خارجی: این فولاد در کشورهای مختلف با استانداردهای متفاوت تولید می‌شود، از جمله:
  • آلمان: استاندارد DIN EN 10027
  • آمریکا: استاندارد ASTM A572GR50
  • اروپا: استاندارد EN 10025-2 S355JR
  • ژاپن: استاندارد JIS SS490 یا SM490A.

مقاله : تأثیر حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309. بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد ساده کربنی ST52 روکش کاری شده با الکترود پر کروم – کربن. به روش جوش کاری ذوبی

فولاد st52

فولاد st52

در این پژوهش به بررسی ساختار میکروسکوپی، فاز شناسی. سختی و رفتار سایشی فولاد ساده کربنی st52 روکش کاری شده. به الکترود پر کروم – کربن با و بدون استفاده از لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309 پرداخته شده است. برای روکش کاری از روش جوش کاری قوسی فلز روپوش دار (SMAW). و روش جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW) بکارگیری شد. برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری، الکترونی و آنالیز EDS. و جهت بررسی سختی و مقاومت سایشی از آزمون ریزسختی سنجی ویکرز. و سایش به روش رفت و برگشتی استفاده گردید.

یافته های پژوهش نشان داد. که ساختار در سطح نمونه‌های مورد جوشکاری و متشکل کاربیدهای M7C3 و زمینه یوتکتیک M7C3+ γ است. همچنین در نمونه روکش کاری شده با لایه میانی 309 در رقت کروم در نمونه با لایه میانی 309. و به طبع آن افزایش کسر حجمی کاربیدهای M7C3 است. افزایش درصد کاربیدها در نمونه با لایه میانی 309. باعث افزایش سختی و به طبع آن افزایش مقاومت به سایش در مقایسه با نمونه ی یک پاس می گردد. به نحوی که سختی سطح و کاهش وزن در آزمون سایش از 780HV و 3.7mg. در نمونه بدون لایه میانی (یک پاس) به 945HV و 2mg. در نمونه با لایه میانی 309 می رسد. با بررسی سطوح سایش یافته نمونه ها، مشخص گردید که مکانیزم سایش از نوع چسبان می باشد. هم چنین با افزایش سختی در نمونه با لایه میانی از میزان سایش چسبان کاسته شده است.

فرایند سختکاری سطحی به معنای جوشکاری یک ماده مصرفی (سیم جوش، الکترود، پودر و…) بر روی فلز پایه به منظور افزایش مقاومت در برابر سایش و خوردگی است. که هدف از این فرآیند افزایش طول عمر ماده مورد نظر می باشد. در این فرآیند یک لایه نسبتاً ضخیم از فلز با ترکیبات فلزی سخت. مانند کاربیدها توسط روش های مختلفی نظیر پاشش پلاسما،روکش کاری لیزری، روش های جوش کاری. و پاشش حرارتی روی سطح قطعات مورد نظر انباشته می شود.

سخت کاری سطحی توسط جوشکاری در ابزارآلات کشاورزی، حفاری، صنایع نیشکر. معادن و دیگر صنایع برای افزایش سختی و مقاومت به سایش خراشان توأم با ضربه اجزاء استفاده می گردد. آلیاژهای مورد استفاده جهت ایجاد لایه مقاوم به سایش بر روی فلزات پایه آهنی (فولاد کربنی و کم آلیاژ). به دو دسته عمده آلیاژهای آهنی و آلیاژهای غیر آهنی تقسیم بندی می شوند. آلیاژهای آهنی به کار رفته برای این منظور در دو دسته عمده زیر قرار دارند.

1- آلیاژهای پایه Fe-Cr-C

2- آلیاژهای پایه Fe-C-X (عنصر کاربیدزا X)

آلیاژهای غیر آهنی مورد استفاده نیز دو دسته اند که عبارتند از:

1- آلیاژهای پایه آ هنی به علت قیمت مناسب و مقاومت به سایش بالاتر نسبت به آلیاژهای غیر آهنی. بیشتر مورد توجه مهندسان و صنعتگران بوده اند.

در سیستم های آلیاژی حاوی کاربید، حضور کربن و عناصر کاربیدزا، الزامی می باشد. در این نوع سیستم های آلیاژی،ساختار، ترکیب و چسبندگی کاربید با زمینه و توزیع کاربیدها. نقش بسیار تعیین کننده ای بر خواص سایشی آلیاژ دارد. آلیاژ هایپریوتکتیک Fe-Cr-C به دلیل مقاومت بسیار خوب در برابر سایش، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این آلیاژها غالباً کاربید M7C3 به وجود می آید. کاربیدهای اولیه M7C3 در یک غلظت بالایی از کربن تشکیل می شوند. این نوع از ریزساختارها خواص مقاومت به سایش خوبی دارند.

کاربیدهای M7C3 به دلیل ترکیبی عالی از سختی بالا. مقاومت در برابر سایش عالی و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون خوب به طور گسترده. به عنوان فاز تقویت کننده در پوشش های کامپوزیتی استفاده می شود.

یک عمل استاندارد جهت به حداقل رسانی درجه دقت. جوشکاری لایه های واسط و یا چند لایه از آلیاژ رویه سختی است. احمد پور و همکارانش به بررسی روکش کاری با استلایت 6 بر روی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی. با و بدون حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی پرداختند. نتایج آنها نشان داد که با اعمال لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309. رقت آهنی حتی از نمونه با سه پاس استلایت کمتر و سختی بیشترین مقدار است. در تحقیقی که توسط میرشکاری و همکارانش بر روی تأثیر لایه های میانی. بر ریزساختار و مقاومت سایشی روکش استلایت 6 مورد رسوب دهی. بر روی فولاد زنگ نزن 420 توسط فرایند GTAW انجام گرفت. مشخص شد که اعمال لایه های میانی اثرات قابل توجهی بر رقت دارد. که باعث افزایش سختی و مقاومت سایشی پوشش ها می شود.

Lin و همکارانش روکش کاری آلیاژ پر کربن پایه کروم توسط فرآیند GTAW را بررسی کردند. آنها دریافتند که بهبود مقاومت در برابر سایش ناشی از کسر حجمی بالای کاربیدهای مقاوم. در برابر سایش Cr,Fe-7C3 می باشد.

Chang و همکارانش به بررسی تأثیر روکش کاری هایپر یوتکتیک Fe-Ce-C با مقادیر مختلف کربن پرداختند. نتایج آنها نشان داد که با افزایش مقدار کربن روکش، مکان های جوانه زنی کاربیدها افزایش می یابد. و ساختار کاربیدهای اولیه Cr,Fe7C3 نیز از حالت تیغه ای به حالت میله ای تغییر می کند.

Tang و همکارانش در تحقیقی نشان دادند که با افزایش مقدار کربن. کسر حجمی کاربیدهای اولیه M7C3 افزایش و مقاومت سایشی بهبود می یابد.

Kang و همکارانش به بهبود مقاومت سایشی بیل ماشین شخم زنی توسط سخت کاری سطحی پرداختند. نتایج آنها نشان داد که سختی از زیر لایه به سمت سطح روکش با افزایش مقدار کروم، افزایش می یابد.

در تحقیق حاضر، تأثیر حضور لایه میانی فولاد زنگ نزن آستنیتی 309 بر ریزساختار. سختی و رفتار سایشی فولاد st52. که با استفاده از روش های SMAW و GTAW با الکترود پر کروم – کربن جوشکاری گردید. بررسی می گردد. بدین منظور از آزمون های سختی سنجی سایش رفت و برگشتی و بررسی ریزساختار. توسط OM و SEM استفاده می گردد.

دانشکده مکانیک واحد تیران، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان

نتیجه‌گیری

استفاده از لایه میانی آستنیتی 309 در روکش‌کاری ST52 با الکترود پرکروم-کربن:

• ریزساختار یکنواخت‌تر با فازهای کم‌تر ترد ایجاد می‌کند.
• چقرمگی و مقاومت به ترک‌خوردگی را بهبود می‌بخشد.
• از تخریب خواص ضد خوردگی روکش نهایی جلوگیری می‌کند.

این روش به ویژه در کاربردهای صنعتی مانند مخازن تحت فشار یا تجهیزات شیمیایی. که نیاز به ترکیبی از استحکام و مقاومت به خوردگی دارند، توصیه می‌شود.