تحسين أسطح فولاذ HSLA A213 T22 وطلائها بأغشية رقيقة نانوية التركيب بعملية الطور الغازي

الباحث

احسان علي رداد

المشرف

أمين دواي ثامر - فراس ق. محمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

HSLA steel;Nanostructured thin films;Gas phase process;Surface enhancement

تستخدم سبائك الفولاذ عالية المتانة في استخدامات متعددة ومتنوعة حيث تستخدم في صناعة النقل، مكونات ،Ly yall الفضاء والطيران بالإضافة الى استخدامها في مجال النفط والغاز. سبائك SY gill معروفة بالمتانة العالية والتشكيل والمطيلية العالية. لكن سبائك الفولاذ تكون متحسسة للتقصف الهيدروجينيء لذلك يتوجب الحذر والعناية عند استخدام هذه السبائك في بيئة مشجعة على التأكل الهيدروجيني. في هذا البحث تم استخدام طريقتان لمعالجة سطح السبائك الفولاذية عالية المتانة لكي تقاوم ظروف البيئة المشجعة على التقصف الهيدروجيني. الطريقة الاولى هي نتردة السطح باستخدام غاز الامونيا وبعد ذلك طلاء السطح بالخارصين بطريقة الترذيذ باستخدام تيار مستمر . اما الطريقة الثانية هي مشابهه للطريقة الاولى ولكن بإضافة معامله حرارية كمرحلة اخيرة بدرجة حرارة 0 درجة مئوية. عمليات الطلاء والمعالجات السطحية تم فحصها ومقارنتها بالسبائك الغير مطلية والغير معامله حراريا. طبقة الطلاء تم دراسة طوبوغرافية السطح الخاص بها باستخدام المجهر الالكتروني وحيود الاشعة السينية لتحليل الاطوار الموجودة. الخواص الميكانيكية تم فحصها باستخدام الصلادة المايكروية وكذللك اختبار الشد. التقصف الهيدروجيني تم اختباره عن طريق غمر العينات في محلول كبريتي لمدة 24 ساعة. النتائج تشير الى ان الاستخدام المزدوج للنتردة السطحية والطلاء بالخارصين هي طريقة فعالة لمقاومة التقصف الهيدروجيني. ويعزى هذا السبب الى تقليص كمية الهيدروجين التي تنشأ عن طرائق الامتزاز السطحي لطور نترات القصدير وكذلك نقصان معدل الهيدروجين المنتقل عبر طبقة نترات الحديد. بالإضافة الى ذلك تشير النتائج الى ان الاستخدام المزدوج للطلاء والنتردة زادت من قيم المتانة واجهاد الخضوع والمطيلية مقارنة بالعينات الغير مطلية والغير خاضعة للنتردة. كانت قيم الصلادة للعينات الخاضعة للنتردة والطلاء هي HV 258 في حين كانت الصلادة في العينات المطلية فقط هي HV 175 بينما الصلادة في العينات الغير خاضعة لنتردة والطلاء هي HV 218 .اما العينة التي كانت معرضه لعملية النترده فقط فقد حصلت على اعلى aad للصلاده HV 435 بالإضافة الى ذلك وجد ان المعاملة الحرارية بعد النتردة والطلاء بدرجة حرارة 260 درجة مئوية ادت الى الحصول على خصائص ميكانيكيه فائقة، على سبيل المثال ازادت الصلادة الى HV372 وازادت المطيلية بنسبة 9638 بالمئة بالمقارنة مع العينات الغير مطلية والغير معامله حراريا.

HSLA steel is commonly known in high strength characteristics, good mechanical formability, and ductility. High strength low alloy (HSLA) steel is widely used in a variety of industrial applications. However, HSLA is susceptible to hydrogen embrittlement (HE). Therefore, special care and attention are needed when applying HSLA in a hydrogen corrosive environment. In this work, two routes of surface treatment were applied to the HSLA steel in order to withstand the HE resulting from corrosive media. The first route was surface nitriding using ammonia NH3 gas followed by zinc coating using Physical Vapor Deposition (PVD) and Chemical vapor deposition (CVD) respectively. The second route was the same as route one but ,additionally, the effect of post deposition-heat treatment at 260 °C was examined. The coating process mentioned above was compared and contrasted to the uncoated base metal . Coated layers were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and X-rays diffraction(XRD) for the identification of phases. Mechanical properties were examined using microhardness techniques and tensile testing. HE was examined by immersing the samples in diluted H2SO4 for 24 hour before testing. The results showed that a combination of surface nitriding and Zinc deposition is efficient methods against HE. This could be attributed to the reduction of hydrogen that is generated by the reaction of the surface Zn(N3)2 phase and the small rate of hydrogen transport through the Ɣ-N phase. Additionally, the result manifested that the combined coating results in higher tensile strength, yield stress, and tensile elongation compared to the uncoated samples. Hardness results indicate to that the (CVD) only nitriding sample has a higher value of about (435 HV), followed by CVD +PVD with hardness value(258 HV), followed by PVD only coated sample with a hardness value of about (175 HV), whereas the value of the uncoated sample is (218HV). Additionally, post deposition -heat treatment for 260 C° seems to have a significant effect on the optimization and achieving superior characteristics. For example, hardness increased to 372 HV and tensile elongation increased to 38.6% compared to the uncoated samples after H2SO4 immersion. This could be attributed to the buildup of a strong outer layer that prevents the Hydrogen from diffusing toward the base HSLA surface material.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب