ارزیابی رفتار اکسیداسیون دمای بالا و چسبندگی روکشهای مقاوم به حرارت فریتی روی فولاد زنگنزن آستنیتی تولید شده با فرایند GTAW

در مقاله حاضر، جهت بهبود مقاومت به اکسیداسیون دمای بالای فولاد زنگ‌نزن 316 AISI روکش‌های از سیم جوش‌های ER446 و ER446+ 4% Al با استفاده از فرایند GTAW بر روی این فولاد رسوب داده شد. ترکیب شیمیایی، نوع فازها و ریزساختار روکش‌ها توسط میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ الکترونی (FESEM-EDS) و تفرق اشعه ایکس (XRD) مشخص شد. رفتار اکسیداسیون نمونه‌های روکش‌کاری شده با استفاده از آزمون اکسیداسیون هم‌دما در محیط‌های هوا (دمای °C 1000) و 2SO%5/1+ هوا (دمای °C 800) ارزیابی و مقایسه شد. میزان چسبندگی اتصال فصل مشترک روکش - زیرلایه توسط آزمون استحکام برشی قبل و بعد از اکسیداسیون طبق استاندارد 264ASTM A بررسی شد. مشاهدات ریز ساختاری از مقطع عرضی نشان داد که هر دو روکش از چسبندگی خوبی با زیرلایه برخوردار بوده و هیچ‌گونه ترک حفره و ناپیوستگی در فصل مشترک روکش‌ها با زیرلایه مشاهده نگردید. نتایج آزمون استحکام برشی نشان داد که هر دو روکش قبل و بعد از اکسیداسیون دمای بالا دارای استحکام برشی بالاتری از حداقل مقدار مشخص شده (140 مگاپاسکال) در استاندارد می‌باشند. بررسی رفتار اکسیداسیون فلز پایه قبل و بعد از اعمال روکش نشان داد که اعمال روکش به‌ویژه روکش حاوی آلومینیوم قویا باعث کاهش نرخ اکسیداسیون (بهبود مقاومت به اکسیداسیون) در هر دو محیط اکسیدکننده گردیده است. در مراحل اولیه اکسیداسیون، واکنش‌های شیمیایی در فصل مشترک پوسته اکسیدی و فلز کنترل‌کننده بوده و بعد از آن تا پایان آزمایش نفوذ و انتقال اکسیژن و یون‌های مهاجم از پوسته اکسیدی به فصل مشترک کنترل‌کننده فرایند اکسیداسیون بوده است. مشخص شد که سینتیک اکسیداسیون هر دو روکش از قانون اکسیداسیون سهمی پیروی می‌کند و روکش حاوی 4% Al آلومینیوم مقدار ثابت سرعت اکسیداسیون (kP) را 16 برابر بیشتر از روکش بدون آلومینیوم کاهش داده است. نتایج نشان داد که حضور گاز 2SO نرخ اکسیداسیون هر دو روکش را افزایش داده است.