در پژوهش حاضر، اثر عملیات ذوب سطحی توسط فرآیند tig و نیز تاثیر متغیرهای جوشکاری بر ریزساختار و خواص سایشی چدن خاکستری پرلیتی مورد بررسی قرار گرفته است. چدن خاکستری به دلایل اقتصادی و نیز به دلیل ویژگی های منحصر به فرد آن در صنایع مختلف به ویژه ماشین سازی، مورد توجه است. به دلیل کاربردهای سایشی قطعات چدنی در این صنایع، سطح قطعات با روش های مختلف از جمله ذوب سطحی با tig، اصلاح می گردد. بر اساس نتایج به دست آمده از مطالعات میکروسکوپی، در سطح مقطع نمونه های ذوب سطحی شده پنج ناحیه مشاهده شد که شامل منطقه ذوب شده با ساختار دندریت های اولیه آستنیتی و ساختار بین دندریتی لدبوریت، منطقه انتقالی حاوی گرافیت های نیمه حل شده و تیغه های مارتنزیت در آستنیت باقیمانده در حضور ساختار لدبوریتی، قسمت بالایی ناحیه متاثر از حرارت حاوی تیغه های مارتنزیت در زمینه آستنیتی، قسمت پایینی منطقه متاثر از حرارت با ریزساختار مخلوطی از مارتنزیت و پرلیت و در نهایت فلز پایه با ریزساختار اولیه چدن خاکستری است. به منظور ارزیابی اثر ذوب سطحی بر رفتار سایشی، آزمون سایش بر روی نمونه های ذوب سطحی شده با ضخامت-های ناحیه ذوب شده 2/1، 8/1، 5/2 و 3 میلیمتر با تغییر مقدار نیروی عمودی وارد شده با مقادیر n54، 76 و 99 و در سرعت ثابت لغزش m/s45/0 و در مسافت m2000 صورت پذیرفت. نتایج به دست آمده از آزمون سایش نشان داد که رژیم سایش در گستره نیروهای وارده در این پژوهش برای نمونه های ذوب سطحی نشده شدید است و حضور گرافیت های ورقه ای در نیروهای بالا موجب ایجاد ترک و تخریب در سطح می شود. برای نمونه های ذوب سطحی شده در تمامی نیروهای وارده رژیم ملایم حاکم است. با این وجود در بالاترین نیرو (n99) ترک هایی در ساختار لدبوریتی دیده می شود. با تغییر متغییرهای فرآیند tig در جهت کاهش ضخامت لایه ذوب شده، به دلیل ریز شدن ساختار مقدار ضریب سایش ویژه از 8-10×04/2 (در بیشترین ضخامت لایه ذوب شده) به 8-10×75/1 (در کمترین ضخامت لایه ذوب شده) کاهش یافت که در نتیجه خواص سایشی بهبود یافت.

ایجاد استحکام بالا به همراه انعطاف پذیری مناسب در فولادهای معمولی که عموما ساختار فریتی پرلیتی دارند غیر ممکن است. نیاز به تهیه فولادهای با استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خوب سبب تولید نسل جدیدی از فولادها با عنوان فولادهای دو فازی گردید. ساختار این فولادها متشکل از فریت به همراه یک فاز سخت که مارتنزیت یا بینیت است می باشد. منع استحکام بخشی این فولاد ها فاز سخت و عامل ایجاد انعطاف پذیری در آن ها زمینه نرم فریت می باشد. مهم ترین عامل در تعیین خواص این فولادها کسر حجمی فاز سخت موجود در آن ها می باشد، لذا در این پژوهش از تغییرات دما و زمان عملیات حرارتی بر روی کسر حجم فاز سخت و ارتباط آن با خواص فولادهای دو فازی فریتی-بینیتی و فریتی-مارتنزیتی و مقایسه ی خواص این دو نوع فولاد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش دما و زمان عملیات حرارتی، کسر حجمی فاز سخت، استحکام کششی نهایی و سختی افزایش و درصد ازدیاد طول نهایی و توان کار سختی (n) کاهش می یابند. همچنین مشخص گردید که فولادهای دو فازی فریتی-بینیتی دارای استحکام و سختی کمتر نسبت به فولادهای فریتی-مارتنزیتی می باشند اما درصد تغییر طول و توان کار سختی آن ها بالاتر است.

لحیم کاری سخت ‏‎(brazing)‎‏ با پیشینه تاریخی بیش از پنج هزار سال یکی از پنج روش اتصال فلزات به یکدیگر می باشد که دارای مزایای فراوان نسبت به دیگر روشها می باشد. دو مزیت عمده این روش اتصال مواد غیرهمجنس به یکدیگر و کم بودن دمای فرایند اتصال که منجر به کاهش چشمگیر تغییرات در خواص مکانیکی ومتالورژیکی مواد پایه می گردد، می باشد. برنج قرمز به فولاد کم کربن با روشهای مختلفی از قبیل انواع جوشکاریها، پیوند نفوذی، اتصال به روش چسبندگی و روشهای دیگر قابل اتصال می باشد. در این بین اتصال به روش لحیم کاری سخت به علت آسانی، کم بودن دما، و اقتصادی بودن نسبی فرایند اتصال، روشی مناسب به نظر می رسد.در این پروژه سعی بر این قرار گرفت که لقی، دما و زمان بهینه در فرایند لحیم کاری سخت فولاد کم کربن ‏‎(1020)c22‎‏ به برنج قرمز ‏‎(90cu-10zn)‎‏ با استفاده از روش لحیم کاری کوره ای در اتمسفر اکسید کننده (هوای معمولی) و لحیم نقره ‏‎bagl-a‎‏ بدست آید.طی مشاهدات میکروسکوپی مشخص گردید که ساختار لحیم نقره متشکل از مخلوط یوتکتیک محلول ناهمگن فازهای نقره، کادمیوم و مس، روی با فازهای اولیه شکل گرفته در درون آن می باشد که با افزایش دما و زمان لحیم کاری از ساختاری یکدست و یکنواخت به سمت ساختار غیریکنواخت و خشن تغییر شکل می دهد. در فصل مشترک برنج با لحیم نقره آلیاژ سازی مناسبی از فازهای مس و روی ایجاد می گردد که این فصل مشترک با افزایش دما و زمان لحیم کاری ضخیم تر می گردد. در فصل مشترک فولاد با لحیم نقره آلیاژ سازی بدان معنا که در ناحیه مجاور آن (فصل مشترک برنج) روی می دهد، اتفاق نمی افتد و یک فصل مشترک تیز با لحیم نقره پدید می آورد. در این پروژه علاوه بر بررسیهای ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و الکترونی تغییرات استحکام کششی در اتصالات سر به سر و تغییرات استحکام برشی در اتصلات لب رو لب مورد اندازه گیری و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در محدوده لقی بین 100 تا 200 میکرون، دمای 735 درجه سانتیگراد و زمان نگهداری 10 دقیقه در لحیم کاری بیشترین استحکام کششی بدست می آید. با استفاده از بهینه سازی انجام شده، مشخص گردید که در استحکام برشی با لقی 110 میکرون، دمای 735 درجه سانتیگراد و زمان نگهداری 10 دقیقه در میزان لب رولب 5/15 میلیمتر استحکام فلز پایه (برنج) از لحیم نقره کمتر شده و شکست در برنج قرمز رخ می دهد.