سميرا رياحي- Samira Riahi

عنوان : تاثير ريزساختار و زبري سطح بر زاويه ترشوندگي چدن خاكستري هيپويوتكتيك

TITLE : Effects of microstructure and surface roughness on wetting angle of a hypoeutectic cast iron

چكيده

در اين پژوهش ابتدا يك چدن هيپويوتكتيك بر اساس تست تبريدي استاندارد ASTM A367 روش B، ريخته گري شد. سپس 6 نمونه چدن خاكستري با توزيع­هاي مختلف گرافيت لايه­اي و دو نمونه چدن خالدار و چدن سفيد از قطعه ريخته­گري شده برش زده و پوليش شد. همه نمونه­  hy;ها با دو فرآيند سنباده­زني و الكترواچ به ميزان­هاي مختلف زبر شده ، زاويه ترشوندگي وزبري سطح آنها اندازه­گيري شد. در ادامه همه نمونه­ها پس ازآخرين مرحله الكترواچ به مدت 4 هفته در معرض هواي محيط قرار گرفته،   بلافاصله پس از الكترواچ و پس از 1، 2، 3 و 4 هفته قرار گرفتن در معرض هواي محيط آزمون­ ترشوندگي بر روي سطوح آن­ها انجام شد.   جهت بررسي ارتباط زاويه ترشوندگي با مقاومت به خوردگي نمونه­  hy; چدن خاكستري با توزيع گرافيت­هاي A ريز پس از زبر شدن با سنباده­هاي 80 و 1200 و بلافاصله پس از آخرين مرحله الكترواچ و پس از 4 هفته قرار گرفتن در معرض هواي محيط و نمونه­هاي چدن خاكستري با توزيع گرافيت­هاي D درشت و چدن سفيد بلافاصله پس از آخرين مرحله الكترواچ و پس از 4 هفته قرار گرفتن در معرض هواي محيط تحت آزمون پلاريزاسيون تافل قرار گرفتند. همچنين ساختار و مورفولوژي سطح نمونه­ها در مراحل مختلف زبرسازي و اكسيداسيون توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج به دست آمده از اين پژوهش نشان­داد كه تنها زبري سطح بر زاويه ترشوندگي تاثير نداشته و روش زبر كردن سطح نيز از عوامل تاثيرگذار بر زاويه ترشوندگي سطح مي­باشد. در نمونه­هاي مختلف چدني سنباده­ زده شده با زبري يكسان، تنها   نوع فازهاي سطحي بر زاويه ترشوندگي تاثيرگذار بود. در حالي­كه درمورد سطوح الكترواچ شده با زبري سطح يكسان علاوه بر فازهاي سطحي، نحوه و شكل توزيع گرافيت­ها نيز بر زاويه ترشوندگي تاثيرگذاشت. بررسي پارامترهاي زبري نشان داد همواره در مراحل مختلف الكترواچ و سنباده­زني، با افزايش   مقدار   نيز افزايش مي­يابد. همچنين بررسي مدل ترشوندگي منطبق بر سطوح نشان داد نمونه­هاي چدن خاكستري با توزيع گرافيت A درشت و D ريز در مراحل 1 و 2 الكترواچ، E ريز و چدن خالدار در مرحله 4 الكترواچ و چدن سفيد در مرحله زبر شدن با سنباده 800 از را بطه كسي-بكستر پيروي مي­نمايند. در حالي­كه نمونه­هاي چدن خاكستري با توزيع گرافيت A درشت در مراحل 3و 4 الكترواچ و همه مراحل سنباده­زني، A ريز در مراحل 1، 2 و 4 الكترواچ و مراحل سنباده­زني با سنباده­هاي 80، 800 و 1200، D درشت در همه مراحل الكترواچ و مراحل سنباده­زني با سنباده­هاي 80، 800 و1200، D ريز در همه مراحل سنباده­زني و مراحل 3 و 4 الكترواچ، E درشت در همه مراحل سنباده­زني و الكترواچ، E ريز در مرحله 3 الكترواچ و مراحل سنباده­زني با سنباده­هاي 80، 800 و 1200، چدن خالدار در مراحل زبر شدن با سنباده­هاي 320، 800 و 1200 و چدن سفيد در همه مراحل الكترواچ و مرحله زبر شدن با سنباده 1200 از رابطه ونزل تبعيت مي­نمايند. در بقيه موارد نتايج به دست آمده بر هيچ­يك از مدل­ها منطبق نبود.در مورد نمونه­هاي در معرض هوا قرار گرفته زاويه ترشوندگي همه نمونه ها پس از 4 هفته قرار گرفتن در معرض هوا از زواياي كمتر از 40 درجه به مقادير بيشتر از 90 درجه افزايش يافت. آزمون­هاي پلاريزاسيون نشان داد كه اين مسئله مي­تواند باعث افزايش قابل­توجه مقاومت به خوردگي نمونه­ها شود. به نظر مي­رسد علت آب­گريز شدن سطوح نمونه­هاي فلزي در معرض هوا قرار گرفته به ايجاد لايه­هاي كربن با انرژي سطحي پايين در اثر جذب ميكروارگانيزم­ها از محيط مربوط باشد.

  كلمات كليدي: آب گريزي، زاويه تماس، چدن   خاكستري، زبري سطح، سنباده­زني، الكترواچ، توزيع گرافيت­ها، فازهاي سطحي، مدل ترشوندگي

Absract

In this research, first a hypoeutectic cast iron was cast according to method B of ASTM A367 standard chill test. Six gray cast irons samples with differen types of flake graphite as well as a mottled and a white cast iron were then cut from the casting. All samples were roughened to different values by mechanical abrasion and electroetching and their wetting angles and roughnesses were measured. After the last stage of the electroetching process, all samples were exposed to atmosphere for 4 weeks and their wettability was studied after 1, 2, 3 and 4 weeks of air exposure. Tafel polarization test was used to study the corrosion resistance ...