مشخصه یابی فازی، ریزساختاری و بازدهی سختکاری سطحی فولاد ابزار SKS3 سختکاری شده توسط لیزر دیودی توان بالا

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

دوره 17، شماره 2 - شماره پیاپی 65، مرداد 1402، صفحه 35-52   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

امیرسالار دهقانی¹؛ امیررضا فرنیا^{* 2}؛ محمد جواد ترکمنی³

¹گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد کرج، واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

²گروه مهندسی مواد، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

³دکترای مهندسی مواد، مرکز علوم و فنون لیزر

چکیده

در این پژوهش، سخت‌کاری سطحی فولاد ابزار سرد کار SKS3 توسط لیزر دیودی توان بالا با توان بیشینه‌ی 1600 وات انجام‌گرفته است. توان های اعمالی (1200 و 1450 وات)، سرعت‌های روبش (6/1 الی 3 میلی‌متر بر ثانیه) و فاصله‌های 55، 70 و 75 میلی‌متر به‌عنوان پارامترهای آزمون اعمال شدند. بررسی‌های ریزساختاری، آنالیز فازی و ریز سختی سنجی به ترتیب توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی، پراش پرتوی ایکس و ریز سختی سنجی انجام‌شده است. بررسی‌های ریزساختاری و فازی نشان داد که فرآیند سخت‌کاری منجر به ایجاد ساختار دوفازی مارتنزیت و آستنیت باقی‌مانده شد. استفاده از لیزر هر سه حالت سخت‌کاری سطحی، ذوب سطحی و عدم سخت‌کاری را ایجاد کرده است. بهترین ترکیب عمق و عرض سخت‌کاری برای نمونه‌هایی با چگالی انرژی J/mm2 250-208 ایجاد شد. محاسبه‌ی درصد فاز آستنیت باقی‌مانده و گرمای ورودی، مشخص کرد که با افزایش گرمای ورودی، درصد آستنیت باقی‌مانده افزایش می‌یابد به‌گونه‌ای که برای نمونه با بیشترین گرمای ورودی، درصد فاز آستنیت باقی‌مانده در حدود 37 درصد محاسبه شد، همچنین برای نمونه با بیشترین گرمای ورودی ( J/mm2/906)، کمترین میزان سختی حاصل‌شده است (653 ویکرز) و بیشترین سختی (760 ویکرز) برای نمونه‌ای بوده است که دارای گرمای ورودی پایین‌تری ( J/mm725) بوده است. بررسی‌های مقادیر بازده سخت‌کاری1 مشخص کرد که صرفاً با افزایش چگالی انرژی لیزر، شرایط سخت‌کاری بهبود نمی‌یابد بلکه برای حصول بالاترین سختی و ریزساختار مناسب، مقدار بهینه‌ی توان و سرعت اسکن موردنیاز است.

کلیدواژه‌ها

سخت‌کاری سطحی لیزری؛ فولاد ابزار SKS3؛ لیزر دیودی توان بالا؛ ساختار دوفازی؛ بازدهی سخت‌کاری

مراجع