Volume 6 - No. 4

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

مسعود سبزی و رقیه کلانتری‌پور

تاريخ ثبت اوليه: // ، تاريخ دريافت نسخه اصلاح شده: // ، تاريخ پذيرش قطعي: //

چكيده     در اين پژوهش به بررسی نقش تیتانیم بر رفتار و سازوکار خوردگی فولاد هادفيلد با استفاده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی و مطالعات میکروسکوپ الکترونی پرداخته شده است. براي 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 عمليات حرارتي آستنیته در دماي °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. براي بررسي رفتار خوردگي نمونه‌ها از روش‌هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و طيف¬سنجي امپدانس الكتروشيميايي در محلول 5/3 درصد وزنی NaCl استفاده گردید. نتايج آزمایش‌های خوردگی نشان مي‌دهد که با افزایش مقدار تیتانیم در ترکیب شیمیایی، فولاد هادفیلد مقاومت خوردگی کمتری دارد. دلایل این امر عبارتند از: 1- تیتانیم باعث افزایش مقدار کاربيدهاي موجود در ريزساختار شده و میکروپیل‌های گالوانيکي تشکیل داده است. 2- تیتانیم با افزايش مقدار کاربیدها منجر به ریزدانه شدن ساختار و افزایش تعداد مرزدانه‌ها شده است. هم¬چنین 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.

كلمات كليدي    فولاد هادفيلد، رفتار و سازوکار خوردگی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، طیف¬سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، تیتانیم.

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

Masoud Sabzi and Roghayeh Kalantaripour

Abstract    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 1100C 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.

Keywords    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. 2. Limooei, M.B. and Hosseini, S.H., Optimization of Heat Treatment in Manganese Steel by Taguchi Method, Applied Mechanics and Materials, 598 (2014) 43-46. 3. Lindroos, M., Apostol, M., Heino, V., Valtonen, K., Laukkanen, A., Holmberg, K. and Kuokkala, V.-T., The deformation, strain hardening, and wear behavior of chromium-alloyed Hadfield steel in abrasive and impact conditions, Tribology Letters, 57 (2015) 1-11. 4. Magdaluyo, E.R., Ausa, M.S. and Tinio, R.J., Gouging Abrasion Resistance of Austenitic Manganese Steel with Varying Titanium, Proc. of the World Congress on Engineering 2015, London, English, (2015). 5. Limooei, M.B. and Hosseini, S.H., Optimization of properties and structure with addition of titanium in hadfield steels, Proc. Conf. of Metal 2012, Brono, Czech Republic, (2012). 6. Najafabadi, V.N., Amini, K. and Alamdarlo, M.B., Investigating the effect of titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel, Metallurgical Research & Technology, 111 (2014) 375-382. 7. 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, Materials Science and Engineering: A, 532 (2011) 260-266. 8. Ervina Efzan, M.N., Vigram Kovalan, K. and Suriati, G., A review of welding parameter on corrosion behavior of Aluminum, International Journal of Engineering and Applied Sciences, 1 (2012) 17-22. 9. Afolabi, A.S., Effect of Electric Arc Welding Parameters on Corrosion Behaviour of Austenitic Stainless Steel in Chloride Medium, Assumption University Journal of Technology, 11 (2008) 171-180. 10. 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. 11. 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. 12. سبزي، م.، معيني‌فر، ص. و نجفي‌بيرگاني، ا.، بررسي تأثير حرارت ورودي بر رفتار خوردگي اتصالات جوش فولاد هادفيلد در فرآيندSMAW ، مجله علوم و فناوري جوشکاري ايران، 1 (1394) 23 – 13. 13. سبزی، م.، معینی‌فر، ص. و نجفی‌بیرگانی، ا.، بررسی تأثير نرخ سرد شدن بر رفتار خوردگي منطقه ذوب اتصال جوشکاری فولاد هادفيلد، شانزدهمین کنگره ملی خوردگی، تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، (1394) 10- 1. 14. سبزي، م. و کلانتري‌پور، ر.، بررسي تأثير حرارت ورودي بر ريزساختار و خواص مکانيکي اتصالات جوش فولاد هادفيلد در فرآيندSMAW ، مجله علوم و فناوري جوشکاري ايران، 2 (1395) 88 – 78. 15. Toor, I.U.H., Effect of Mn Content and Solution Annealing Temperature on the Corrosion Resistance of Stainless Steel Alloys, Journal of Chemistry, 2014 (2014) 1-8. 16. سبزی، م. و معینی‌فر، ص.، بررسی تأثير عناصر آلیاژی آلومينيوم و کروم بر رفتار الکتروشیمیایی فولاد آستنیتی منگنزدار هادفيلد، فصلنامه علوم و مهندسي خوردگي، 5 (1394) 28-19. 17. Annual book of ASTM standards, ASTM 128 A / 128 M, Standard specification for steel castings, austenitic manganese, ASTM Int., 1 (2012) 1-4. 18. Roberge, P.A., Handbook of Corrosion Engineering, 2th Edition, (2012) 632-764. 19. Lee, Y.K. and Choi, C.S., Driving Force for γ→ε Martensitic Transformation and Stacking Fault Energy of γ in Fe-Mn Binary System, Metallurgical and Material Transaction A, 31 (2000) 355-360. 20. Hong, J.H., Lee, S.H., Kim, J.G. and Yoon, J.B., Corrosion behaviour of copper containing low alloy steels in sulphuric acid, Corrosion Science, 54 (2012) 174-182. 21. Zhang, H., Wang, D., Xue, P., Wu, L.H., Ni, D.R. and Ma, Z.Y., Microstructural evolution and pitting corrosion behavior of friction stir welded joint of high nitrogen stainless steel, Materials & Design, 110 (2016) 802-810. 22. Hou, R.Q. and et al., Localized Corrosion of Binary Mg-Ca Alloy in 0.9 wt% Sodium Chloride Solution, Acta Metallurgica Sinica(English Letters), 29 (2016) 46-57. 23. Lim, M.L. C., Kelly, R.G. and Scully, J.R., Overview of Intergranular Corrosion Mechanisms, Phenomenological Observations, and Modeling of AA5083, Corrosion, 72 (2016) 198-220.
 Download PDF 

Term of Use  | Privacy Policy | Contact Us

Journal of Advanced Materials and Technologies
E-mail: office@jem.ir
Web Site: http://www.jamt.ir