بررسی تأثیر تیتانیم بر رفتار و سازوکار خوردگی فولاد هادفیلد با استفاده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی و مطالعات میکروسکوپ الکترونی

نویسنده

Materials and Metallurgical Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran

چکیده

در این پژوهش به بررسی نقش تیتانیم بر رفتار و سازوکار خوردگی فولاد هادفیلد با استفاده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی و مطالعات میکروسکوپ الکترونی پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا سه نمونه از فولاد هادفیلد (بدون تیتانیم، Ti5/0% و Ti1%) توسط کوره القایی بدون هسته تهیه شد. سپس هر سه نمونه تحت عملیات حرارتی آستنیته در دمای °C 1100 به مدت دو ساعت قرار گرفته و بلافاصله در آب سریع سرد شدند. میکروسکوپ نوری برای بررسی ریزساختار به کار رفت. برای بررسی مورفولوژی خوردگی از میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای آنالیز فازهای تشکیل شده در ریزساختار از پراش پرتو ایکس استفاده شد. برای بررسی رفتار خوردگی نمونه‌ها از روش‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد وزنی NaCl استفاده گردید. نتایج آزمایش‌های خوردگی نشان می‌دهد که با افزایش مقدار تیتانیم در ترکیب شیمیایی، فولاد هادفیلد مقاومت خوردگی کمتری دارد. دلایل این امر عبارتند از: 1- تیتانیم باعث افزایش مقدار کاربیدهای موجود در ریزساختار شده و میکروپیل‌های گالوانیکی تشکیل داده است. 2- تیتانیم با افزایش مقدار کاربیدها منجر به ریزدانه شدن ساختار و افزایش تعداد مرزدانه‌ها شده است. هم‌چنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که افزایش میزان تیتانیم در ترکیب فولاد هادفیلد منجر به فراهم شدن شرایط برای وقوع خوردگی موضعی میکروگالوانیکی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Titanium Effects on the Behavior and Corrosion Mechanism of Hadfield Steel By Using Electrochemical Tests and Electron Microscopy Studies

چکیده [English]

In this study, effect of titanium on the behavior and corrosion mechanism of Hadfield steel by using electrochemical tests and electron microscopy studies was investigated. For this purpose, initially 3 casting samples were prepared from Hadfield steel in coreless induction furnace (without Ti addition, and with 0.5% and 1% Ti additions). Then austenitising heat treatment was applied to samples at 1100ºC for 2 hours. Evaluation of the microstructures was conducted by optical microscopy. Corrosion morphology of samples were investigated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction was used for the analysis of phases formed in the microstructure. Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods in the 3.5 wt. % NaCl were used to evaluate the corrosion behavior of samples. Corrosion test results showed that by increasing the amount of titanium in the chemical composition, Hadfield steel shows less corrosion resistance. This is due to: 1- Ti leads to increasing the amount of carbides in the microstructure and formation of galvanic micro-cells. 2- Ti by increasing the amount of carbides leads to fine-grained structure and increasing number of grain boundaries. Also, scanning electron microscopy images indicated that increasing amount of Ti in the Hadfield steel composition, led to occurrence of micro-galvanic localized corrosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hadfield steel
  • behavior and corrosion mechanism
  • potentiodynamic polarization
  • electrochemical impedance spectroscopy
  • Ti
  1. Barannikova, S. A., Li, Y., Malinovsky, A., Pestsov, D., “Study of Localized Plastic Deformation of Hadfield Steel Single Crystals Using Speckle Photography Technique”, Key Engineering Materials, 683(2016) 84-89.
 

  1. Limooei, M. B. and Hosseini, SH., “Optimization of Heat Treatment in Manganese Steel by Taguchi Method”, Appl. Mech. Mater., 598 (2014) 43-46.
 

  1. Lindroos, M. and et al., “The deformation, strain hardening, and wear behavior of chromium-alloyed Hadfield steel in abrasive and impact conditions”, Tribol. Lett., 57 (2015) 1-11. 
 

  1. Magdaluyo, E. R. and et al., “Gouging Abrasion Resistance of Austenitic Manganese Steel with Varying Titanium”, Proc. of the World Congress on Engineering 2015, London, English, 2015.
 

  1. Limooei, M. B. and Hosseini, SH., “Optimization of properties and structure  with addition of titanium in hadfield steels”, Proc. Conf. of Metal 2012, Brono, Czech Republic, 2012.
 

  1. Najafabadi, V. N., Amini, K. and Alamdarlo, M. B., “Investigating the effect of titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel”, Metall. Res. Technol., 111 (2014) 375 - 382.
 

  1.         Moghaddam, E.G., Varahram, N. and Davami, P., “On the comparison of microstructural characteristics and mechanical properties of high-vanadium austenitic manganese steels with the Hadfield steel”, Mater. Sci. Eng. A, 532 (2011) 260-266. 
 

  1. Ervina Efzan, M. N., Vigram Kovalan, K. and Suriati, G., “A review of welding parameter on corrosion behavior of Aluminum”, Int. J. Eng. Appl. Sci., 1 (2012) 17-22.
 

  1.         Afolabi, A.S., “Effect of Electric Arc Welding Parameters on Corrosion Behaviour of Austenitic Stainless Steel in Chloride Medium”, AU J.T., 11 (2008) 171-180.
 

  1.         Kumar, S., Shahi, A. S., “Effect of heat input on the microstructure and mechanical properties of gas tungsten arc welded AISI 304 stainless steel joints”, Materials & Design, 32 (2011) 3617–3623.
 

  1.         Dong, H., Hao, X., Deng, D., “Effect of Welding Heat Input on Microstructure and Mechanical Properties of HSLA Steel Joint”, Metallography, Microstructure, and Analysis, 3 (2014) 138–146.