Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12608
Title: สมบัติทางโลหะวิทยาและสมบัติทางกลของการเชื่อมพอกแข็งเหล็กกล้า 3.5% โครเมียม
Other Titles: Metallurgical and Mechanical Properties of Hardfacing of 3.5% Cr Steel
Authors: ประภาศ เมืองจันทร์บุรี
บันเทิง ศรีคะรัน
Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering
คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และโลหะวิทยา
Keywords: เหล็กกล้า การเชื่อม;โลหะ การเชื่อม
Issue Date: 2019
Abstract: Coal crusher made by 3.5% Cr steel is an important piece of equipment in the production of coal, but its abrasive wear remains a troublesome problem. A worn coal crusher damaged by abrasive wear is usually repaired by hardfacing weld deposit to prolong its lifespan. Currently, hardfacing using arc welding with and without added metal powder is gaining interest. Therefore, this research aimed to study the hardfacing of 3.5% chromium steel. The welding experiment was divided into 2 parts. The first part of welding experiment was the hardfacing by shielded metal arc welding process, flux cored arc welding and submerged arc welding using the martensitic steel wire electrode as a filler metal. The second part of welding experiment was the hardfacing by submerged arc welding using a low carbon steel wire electrode with added metal powder. Then, the welded samples were studied macroscopic and microscopic structure, percent dilution, chemical composition, crystalline structures, and worn surface. Mechanical properties were assessed by hardness and abrasive wear test. The results of the first part of welding experiment showed that the cross-section of welding samples was perfect. The deposited layers using lower heat input resulted in lower welding dilution than those using higher heat input. Submerged arc welding using alternating current polarity produced shallower dilution compared to using direct current positive polarity. Heat affected zone microstructure of the single-layer hardfacing showed martensite structure, whereas a tempered martensite structure was found on that of the three-layer hardfacing. The microstructure of buffer layer was austenitic structure and delta ferrite at grain boundaries. The microstructure of hardfacing layer was martensitic and austenitic structure. The first hardfacing layer was mixed with austenite buffer layer resulting in high amount of austenite structure. Therefore, hardness and wear resistance of the first hardfacing layer were less than those of the third hardfacing layer. The worn surfaces of the hardfacing layer in this experimental part found that the dominant wear mechanisms are micro-cutting and micro-ploughing. In accordance with the first part of experimental welding results, the flux cored arc weld deposit showed the best wear resistance in both single-layer and three-layer hardfacing. The results of the second part of welding experiment revealed that most of the hardfacing layer with added powder contained cracks. Increasing the amount of added powder increased the size and the thickness of hardfacing layer and decreased the percent dilution of welding as well. The chemical composition of the first hardfacing layer obtained from both the dilution by the buffer layers and the added metal powder resulted in a martensitic microstructure as the main structure, which gave a good hardness and wear resistance. For the third hardfacing layer, the microstructure of hardfacing layer depended primarily on the type of the added powder. The results showed that the hardfacing with ferro chromium powder resulted in the martensite structure. The hardfacing with ferro-carbon powder gave the pearlite and ferrite structure. The hardfacing with ferro-carbon and chromium powder presented the martensite structure which had the highest hardness. The hardfacing with added powder containing carbon, chromium, manganese and nickel as the main compound revealed the martensite and austenite structure. The worn surfaces of the hardfacing layer in this experimental part found that the prominent wear mechanisms are micro- cutting and micro-fracture. The second part of experimental welding results proved that the three- layer hardfacing using a submerged arc welding with added ferro-carbon and chromium powder was the most superior wear resistance among other conditions.
Abstract(Thai): เครื่องโม่ถ่านหินที่ผลิตจากเหล็กกล้า 3.5% โครเมียม เป็นอุปกรณ์ที่สําคัญใน กระบวนการผลิตถ่านหิน เมื่อฟันโม่ของเครื่องโม่ถ่านหินเกิดการสึกหรอ จึงจําเป็นต้องมีการเชื่อม พอกแข็งเพื่อซ่อมบํารุงเครื่องโม่ถ่านหิน โดยปัจจุบันการเชื่อมพอกแข็งด้วยกรรมวิธีการเชื่อมอาร์ก ที่มีและไม่มีการเติมผงโลหะ กําลังได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาการเชื่อมพอกแข็งเหล็กกล้า 3.5% โครเมียม ซึ่งแบ่งเป็นการเชื่อม 2 ส่วน โดยการเชื่อม ส่วนที่ 1 เป็นการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมชนิดเหล็กกล้ามาร์เทนซิติก โดยกรรมวิธีการเชื่อมอาร์กลวด เชื่อมหุ้มฟลักซ์ การเชื่อมอาร์กลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์ และการเชื่อมอาร์กใต้ฟลักซ์ การเชื่อมส่วนที่ 2 เป็นการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมชนิดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ําโดยกรรมวิธีการเชื่อมอาร์กใต้ฟลักซ์ที่มีการ เติมผงโลหะ หลังจากนั้นชิ้นงานเชื่อมพอกแข็งถูกนําไปตรวจสอบโครงสร้างมหภาค โครงสร้าง จุลภาค การเจือจางบริเวณเนื้อโลหะเชื่อม ส่วนผสมทางเคมี โครงสร้างผลึก และลักษณะผิวที่เกิด การสึกหรอ ส่วนการศึกษาสมบัติทางกล ประกอบด้วย การทดสอบความแข็งและการทดสอบการ สีกหรอ ผลการวิจัยส่วนที่ 1 พบว่าบริเวณแนวเชื่อมมีความสมบูรณ์ ไม่มีข้อบกพร่องใด ๆ การเชื่อมด้วยกรรมวิธีที่ใช้ความร้อนเข้าต่ํา พบว่ามีการเจือจางบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมน้อยกว่า กรรมวิธีการเชื่อมที่ใช้ความร้อนเข้าสูง ในกรณีการเชื่อมอาร์กใต้ฟลักซ์พบว่าการเชื่อมด้วย กระแสสลับมีการเจือจางบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมน้อยกว่าการเชื่อมด้วยกระแสตรงขั้วบวก โครงสร้าง จุลภาคบริเวณกระทบร้อนของการเชื่อมพอกแข็ง 1 ชั้น มีโครงสร้างมาร์เทนไซต์ ส่วนการเชื่อม พอกแข็ง 3 ชั้น มีโครงสร้างเทมเปอร์มาร์เทนไซต์ โครงสร้างจุลภาคบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมรองพื้นมี โครงสร้างออสเทนไนต์และเดลต้าเฟอร์ไรต์อยู่ที่บริเวณขอบเกรน โครงสร้างจุลภาคบริเวณเนื้อ โลหะเชื่อมพอกแข็งมีโครงสร้างมาร์เทนไซต์และออสเทนไนต์ โดยพบว่าบริเวณเนื้อโลหะเชื่อม พอกแข็งชั้นที่ 1 มีธาตุผสมจากการเจือจางจากบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมชั้นรองพื้น ทําให้เกิด โครงสร้างออสเทนไนต์มาก ความแข็งและความต้านการสึกหรอจึงน้อย ผิวที่เกิดจากการสึกหรอบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมพอกแข็งของการวิจัยส่วนที่ 1 พบว่าส่วนใหญ่เป็นการสึกหรอแบบการตัด และการไถ จากผลการวิจัยส่วนที่ 1 พบว่าการเชื่อมอาร์กลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์มีความต้านทานการสึก หรอดีที่สุดทั้งการเชื่อมพอกแข็ง 1 ชั้น และ 3 3 ชั้น การเชื่อมส่วนที่ 2 พบว่าบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมพอกแข็งส่วนใหญ่มีรอยแตกร้าว จากการเติมผงโลหะ ความหนาบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมพอกแข็งเพิ่มขึ้นตามอัตราการเติมผงโลหะที่ เพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันการเจือจางบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมก็ลดลง ส่วนผสมทางเคมีบริเวณเนื้อ โลหะเชื่อมพอกแข็งชั้นที่ 1 มีธาตุผสมทั้งจากการเจือจางบริเวณเนื้อโลหะเชื่อมชั้นรองพื้นและจาก การเติมผงโลหะ ทําให้มีโครงสร้างมาร์เทนไซต์เป็นโครงสร้างหลัก ซึ่งมีความแข็งและความ ต้านทานการสึกหรอที่ดี ในขณะที่บริเวณเนื้อโลหะเชื่อมพอกแข็งชั้นที่ 3 มีโครงสร้างจุลภาคที่ ขึ้นอยู่กับชนิดของผงโลหะที่เติมเป็นหลัก โดยการเชื่อมที่เติมผงโลหะที่มีโครเมียมเป็นธาตุผสม หลักมีโครงสร้างมาร์เทนไซต์ การเชื่อมที่เติมผงโลหะที่มีคาร์บอนเป็นธาตุผสมหลักมีโครงสร้าง เพิร์ลไลต์และเฟอร์ไรต์ การเชื่อมที่เติมผงโลหะที่มีคาร์บอนและโครเมียมเป็นธาตุผสมหลักมี โครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งสูงที่สุด และการเชื่อมที่เติมผงโลหะที่มีคาร์บอน โครเมียม แมงกานีส และนิกเกิลเป็นธาตุผสมหลักมีโครงสร้างมาร์เทนไซต์และออสเทนไนต์ ผิวที่เกิดจาก การสึกหรอของการวิจัยส่วนที่ 2 พบว่าส่วนใหญ่เป็นการสึกหรอแบบการตัดและการแตกหัก จาก ผลการวิจัยส่วนที่ 2 พบว่าการเชื่อมอาร์กใต้ฟลักซ์ที่มีการเติมผงโลหะที่มีคาร์บอนและโครเมียม เป็นธาตุผสมหลักมีความต้านทานการสึกหรอดีที่สุดสําหรับการเชื่อมพอกแข็ง 3 ชั้น
Description: วิทยานิพนธ์ (ปร.ด. (วิศวกรรมวัสดุ))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2562
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12608
Appears in Collections:235 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
435278.pdf23.68 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.