30466

بهبود خواص سطحي فولاد گرم كار H13 توسط كامپوزيت تقويت‌شده با ذرات WC

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- سراميك

1398

1402/8/29

منصور رضوي - سيدمحمد ميركاظمي

مهندسي مواد و متالورژي

همواره در پوشش‌هاي تهيه شده به روش پلاسما اسپري اختلاف ضريب انبساط حرارتي و در نتيجه حضور تنش‌هاي باقي‌مانده در مرز ميان پوشش و زيرلايه منجر به جداشدن پوشش از زيرلايه مي‌شود. همچنين وجود اثرات گرمايي در اين روش منجر به دكربوراسيون، منافذ ساختاري، و ميكرو تخلخل‌ها مي‌گردد كه بر مقاومت به سايش پوشش تأثير مي‌گذارد. در پژوهش حاضر از فرايند ذوب سطحي به‌وسيله دستگاه TIG به جهت ذوب سطح پوشش، حذف تخلخل‌ها، همگن كردن آن و ايجاد يك پيوند متالورژيكي بين پوشش WC(86%)-Co(10%)-Cr(4%) استفاده شد و به‌منظور بستن دهانه ترك‌هاي عميق موجود در زيرلايه فولادي نيز از ذوب سطحي فولاد به‌وسيله دستگاه TIG به‌عنوان يك فرايند عمليات حرارتي مقدماتي قبل پوشش‌دهي استفاده شده است. بدين منظور بعد از ذوب سطحي فولاد با آمپر بهينه (120A)، پوشش‌دهي سطح با پوشش WC-Co-Cr انجام شد و سپس با آمپرهاي مختلف 30-40-60-80-100-120-140-160 ذوب سطحي گرديد و خواص نمونه‌هاي مختلف مورد مقايسه و مطالعه قرار گرفت. از آزمون پراش اشعه ايكس (XRD)جهت تعيين فازهاي تشكيل شده استفاده شد و نتايج حاكي از فازهاي Fe2W2C ، مارتنزيت و اكسيدهاي تركيبي آهن – كبالت (FeO0.88CoO0.19) بود. همچنين مشاهده گرديد كه با افزايش آمپر مصرفي، شدت پيك مربوط به Fe2W2C كاهش‌يافته و شدت پيك فاز مارتنزيت افزايش مي‌يابد. جهت انجام مطالعات ريزساختاري از دستگاه ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد و تصاوير به‌دست‌آمده نشان مي‌دهد كه پس از ذوب سطح، پوشش WC-Co-Cr با فلز پايه كاملاً تركيب شده و بنابراين اين لايه تازه جامد شده ساختار همگن‌تري با تخلخل كمتري دارد. دانه‌هاي هم محور در ناحيه فصل مشترك شكل گرفتند و سپس دندريت‌ها شروع به رشد در جهت انتقال گرما كردند. همچنين سختي پوشش‌ها توسط دستگاه سختي‌سنج ويكرز مشخص شد. باتوجه‌به نتايج به‌دست‌آمده از آزمون ميكرو سختي، مشاهده شد كه ذوب سطحي TIG افزايش قابل‌توجهي در سختي لايه‌ها سطحي ايجاد كرده است كه مقدار ميانگين آن از 430 ويكرز در نمونه پوشش پلاسما اسپري WC-Co-Cr بيشتر بوده و 600-1550 ويكرز در لايه‌هاي ذوب سطحي شده با TIG افزايش مي‌يابد. بيشترين سختي سطحي مربوط به نمونه A 30 با 1550HV است.

1402/11/24

Improvement of surface properties of H13 hot work steel by composite reinforced with WC particles

1/1/1900 12:00:00 AM

Plasma spray coatings often suffer from poor adhesion and wear resistance due to thermal expansion mismatch and microstructural defects. This study investigated the effectiveness of TIG surface melting to address these issues in WC(86%)-Co(10%)-Cr(4%) coatings deposited on steel substrates. The process involved pre-heating the steel, applying the WC-Co-Cr coating via plasma spray, and then surface melting the coating at varying amperages (30-40-60-80-100-120-140-160 A). X-ray diffraction (XRD) analysis revealed two key findings: a reduction in Fe2W2C phases and an increase in martensite content with increasing amperage, both suggesting enhanced wear resistance. Microstructural studies using optical and scanning electron microscopy confirmed the formation of a more homogeneous coating structure with reduced porosity and the presence of coaxial grains and dendrites in the interface region. Vickers hardness measurements showed a significant increase in surface hardness compared to the unmelted coating, with the highest value (1550 HV) achieved at 30 A amperage. These findings demonstrate that TIG surface melting is a promising technique for improving the adhesion and wear resistance of these coatings, potentially extending their service life in demanding applications.

پلاسما اسپري , جوشكاري الكترود تنگستن و گاز محافظ , پوشش WC-Co-Cr

Plasma Spray , Tungsten electrode welding and protective gas , WC-Co-Cr coating

Milad Yaghoobi

Dr. Razavi