بررسی رفتار سایشی نانوکامپوزیت سطحی بر روی فولاد بلبرینگ 52100 تولید شده به روش همزن اصطکاکی

چکیده تولید نانوکامپوزیت سطحی بر روی فولادها می‏تواند سختی و خواص سایشی آنها را بهبود بخشد. فولادهای بلبرینگ به عنوان دسته‏ای از فولادهای مهم و پرکاربرد در صنایع هوایی، خودروسازی و... به شمار می‏روند. به علت همین کاربرد گسترده بهبود خواص سطحی این آلیاژها و بررسی شرایط تعمیر آنها اهمیتی ویژه دارد. سالانه 6 میلیون تن فولاد بلبرینگ تولید می‏شود. از روش همزن اصطکاکی می‏توان برای تولید نانوکامپوزیت سطحی بر روی فولاد بلبرینگ 52100 بهره برد. در این پژوهش فولاد 52100 تحت فرآیند همزن اصطکاکی قرار گرفت و با ایجاد شیار t شکل در سطح نمونه‏ها تلاش شد تا پودر کاربید سیلیسیم با ابعاد 50 نانومتر وارد سطح شود و نانوکامپوزیت سطحی ایجاد کند. توزیع پودر در سرعتهای دورانی و حرکتیِ (800، 30)، (800،50)، (630، 40) و (rpm 1250، mm/min 125) مناسب‏تر از نمونه‏های قرار گرفته تحت سایر سرعت‏های فرآیند است. نمونه با سرعت دورانی rpm800 و سرعت حرکتی 50 میلی‏متر بر دقیقه در بین این نمونه‏ها بهترین توزیع را دارد. سرعت‏های فرآیند بالا موجب ایجاد تیغه‏های مارتنزیتی با ابعاد 100 تا 600 نانومتر شد. با تولید نانوکامپوزیت سطحی مقاومت به سایش فولاد حدودا به 1.5 برابر نمونه‏هایی که بدون پودر تحت فرآیند همزن اصطکاکی قرار گرفته بودند، افزایش یافت. همچنین سختی این فولاد به 1.7 مقدار اولیه رسید. می‏توان در تحلیل نتایج گفت پودر نانو با قفل کردن حرکت نابجایی‏ها و مرزدانه‏ها موجب بهبود خواص سایشی و افزایش سختی ماده شده است. با توجه به حضور حداقلی آستنیت باقیمانده در شکل توده‏ای یا مکعبی در ساختار در خصوص پایداری ابعاد نمونه‏های تحت فرآیند همزن اصطکاکی قرار گرفته نگرانی وجود ندارد. مشخص شد در اثر فرآیند همزن اصطکاکی نیز لایه سفید بر روی سطح ماده ایجاد می‏شود. ضخامت این لایه در سرعت‏های بالاتر فرآیند دو برابر شد و از 60 میکرومتر به 120 میکرومتر افزایش یافت. مشخص شد عامل اصلی موثر در شکل‏گیری لایه سفید کارپلاستیک است. این لایه در اثر کارِ پلاستیکِ بیشتر، دانه‏ریزتر می‏شود و ضخامت آن نیز افزایش می‏یابد. کلیدواژه: فرآیند همزن اصطکاکی، نانوکامپوزیت سطحی، لایه سفید، سیلان، سایش، سختی.