بهبود خواص سایشی فولاد 52100 توسط فرآیند همزن اصطکاکی

در این تحقیق، اثر فرآیند همزن اصطکاکی بر خواص سایشی دو نوع پوشش، یکی از جنس فولاد کروم دار و دیگری از جنس wc-12%co، بر روی فولاد 52100 مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام این پژوهش، ابتدا پوشش فولاد کروم دار به روش قوس-سیم و پوشش wc-12%co به روش پاشش حرارتی بر روی ورق های فولاد 52100 اعمال شد. سپس فرآیند همزن اصطکاکی با متغیرهای مختلف برای بدست آوردن نمونه های بدون عیب انجام شد. آزمون سختی و آزمون سایش به روش پین روی دیسک انجام شد. برای مشخه یابی ریزساختاری و تغییرات فازی از sem و xrd استفاده شد. این نتایج با آزمون های سختی و سایش بر روی نمونه های عملیات حرارتی-شد? فولاد 52100 مقایسه شد. نتایج نشان داد که انجام فرآیند همزن اصطکاکی بر روی هر دو پوشش باعث افزایش مقاومت به سایش می شود. این افزایش برای پوشش فولاد کروم دار حدود هفت برابر و برای پوشش کاربید تنگستن و کبالت حدود دو برابر بود. یکی از مهمترین دلایل این افزایش، تغییر ساختار فولاد فریتی-پرلیتی به ساختار مارتنزیتی با آستنیت باقیمانده است که سبب افزایش سختی و چقرمگی به صورت همزمان شده و این باعث افزایش مقاومت به سایش می شود. دلیل دیگر از بین رفتن یا کاهش تخلخل موجود در لای? پاشش شده در هر دو نوع پوشش بود. در پوشش با فولاد کروم دار ریزشدن دانه ها و ایجاد فازهای جدید کاربیدی، سیلیکونی و بین فلزی باعث افزایش سختی و چقرمگی شدند. در پوشش کاربید تنگستن، شکسته شدن ذرات wc و حرکت راحت تر و اختلاط آنها در زمین? فولادی باعث ایجاد ساختاری مرکب با مقاومت به سایش بالا گردید. مکانیزم های سایش در نمونه های پاشش شده با فولاد کروم دار، بیشتر مکانیزم های ورقه ورقه شدن، ترک میکرونی و برش میکرونی بود. بعد از انجام فرآیند همزن اصطکاکی مکانیزم غالب همان مکانیزم برش میکرونی بود. همین مکانیزم در نمونه های عملیات حرارتی شده با تردی بالا نیز دیده شد، اما خطوط برشی نمون? fsp شده به نسبت خطوط برشی نمونه های عملیات حرارتی شده کم عمق تر بودند که این به معنی کمتر بودن مقدار سایش است. مکانیزم های دیده شده در نمون? پاشش شده با کاربید تنگستن-کبالت هم شبیه به نمون? پاشش شده با فولاد کروم دار بود، ولی مکانیزم ورقه ورقه شدن در نمون? پاشش شده دیده نشد. دلیل آن را می توان نرم بودن فاز کبالت و تغییر شکل آن در ازای وارد شدن تنش از سوی پین در حین آزمون سایش دانست. مطالعات بر روی جریان مواد پوشش ها نیز نشان داد که فرآیند همزن اصطکاکی آثار مختلفی روی این پوشش ها دارد. در پوشش فولاد کروم دار این پوشش پیوستگی خود را در زیر شانه و پین حفظ کرد در صورتی که در پوشش wc-12%co، انجام فرآیند باعث شکسته شدن پوشش در زیر پین و اختلاط ذرات کاربید تنگستن در فولاد شد. جریان مواد در اثر عبور ابزار، نه تنها به شکل هندسی ابزار و متغیرهای فرآیند، بلکه به جنس و خواص پوشش نیز بستگی زیادی دارد.