بررسی خواص سایش دمای بالای پوشش‌های پاشش حرارتی و کلدینگ استلایت 6 و NiCrBSi اعمال شده بر روی فولاد گرمکار DIN-1.2344

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 11، دوره 10، شماره 4 - شماره پیاپی 39، اسفند 1395، صفحه 119-128   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مصطفی طهری^{* 1}؛ مجتبی اسماعیلیان²؛ بهروز شهریاری³

¹هیئت علمی/مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین

²دانشگاه مالک اشتر

³دکتری مهندسی هوافضا، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،اصفهان، ایران

چکیده

در این پژوهش به منظور افزایش خواص سطحی و مقاومت به سایش فولادگرمکار DIN-2344/1 پوشش‌های استلایت 6 و NiCrBSi به روش پاشش حرارتی HVOF و پوشش استلایت 6 به روش رویه‌سختی با استفاده از روش جوشکاری GTAW بر روی این فولاد لایه نشانی شدند. برای ارزیابی ریزساختاری، خواص مکانیکی و مقاومت سایشی پوشش‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نوری، آزمون سایش دمای بالای پین بر روی دیسک، سختی سنج و ریزسختی سنج ویکرز استفاده شد. نتایج نشان داد که بطور کلی پوشش‌های پاشش حرارتی نسبت به پوشش‌های رویه‌سختی، سختی و مقاومت به سایش بالاتری دارند. از طرف دیگر پوشش‌های رویه‌سختی چقرمگی شکست بالاتری را نسبت به پوشش‌های پاشش حرارتی دارا هستند. نتایج آزمون سایش دمای بالا نشان داد که پوشش NiCrBSi نسبت به پوشش استلابت 6 مقاومت به سایش بالاتری دارد که این امر به مقدار زیاد ترکیبات بورایدی و سیلیکاتی موجود در این پوشش نسبت داده شده است. از طرف دیگر نتایج نشان داد که پوشش‌های استلایت 6، به دلیل تشکیل پوسته اکسیدی غنی از کروم ضریب اصطکاک پایینی را از خود نشان داده است.

کلیدواژه‌ها

"سایش دمای بالا"؛ " پاشش حرارتی"؛ " فولاد گرمکار"؛ " استلایت 6"؛ "NiCrBSi"

مراجع

 [1] ح، شفیعی، ح، شفیعی و ,. شفیعی " بررسی و مطالعه رفتار سایشی سه پوشش TiN ، TiCN، Tin-TiCN-TiN، اعمال شده بر روی فولاد ابزار D2 به روش تبخیر پرتو الکترونی EB-PVD"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 9، شماره 1، صفحه 131-141، بهار 94.

 

[2]     Y. Birol & D. I˙sler, “Response to thermal cycling of CAPVD (Al, Cr) N-coated hot work tool steelˮ, Surface and Coating Technology. doi: 10.1016/j. surfcoat, 06.038, 2010.

 

[3]     B. Podgornik, V. Leskov & F. Tehovnik, “Vacuum heat treatment optimization for improved load carrying capacity and wear properties of surface engineered hot work tool steelˮ, Surface & Coatings Technology, doi: 10.1016/j. surfcoat, 11.021, 2014.

 

[4]     W. Xu, W. Li & Y. Wang, “Experimental and theoretical analysis of wear mechanism in hot-forging die and optimal design of die geometryˮ, Vol. 318, pp. 78–88, 2014.

 

[5]     Y. Birol & D. Isler, “Abrasive wear performance of AlCrN-coated hot work tool steel at elevated temperatures under three-body regimeˮ, Vol. 270, pp. 281–286, 2011.

 

[6]     F. H. Stott, “The role of oxidation in the wear of metalsˮ, Tribology International, Vol. 31, pp. 61–71, 1998.

 

[7]       ک. طاهرخانی، خ. محمدی و ح. تارقلی زاده، "بررسی خواص سطحی و سایشی پوشش نیتریدی ایجاد شده بر روی فولاد ابزار گرم کار H11  در روش نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10، شماره 3، صفحه 23-36، پاییز 1395.

 

[8]     H. Kashani, A. Amadeh & H. M. Ghasemi, “Room and high temperature wear behaviors of nickel and cobalt base weld overlay coatings on hot forging diesˮ, Vol. 262A, pp. 800–806, 2007.

 

[9]     Y. Birol, “Thermal fatigue testing of Inconel 617 and Stellite 6 alloys as tooling materials for thixoforming of steelsˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 5270A, pp. 1938–1945, 2010.

 

[10] Y. Birol, “the use of CrNiCo-based superalloy as die material in semi-solid processing of steelsˮ, Solid State Phenomena, Vol. 141A, pp. 289–294, 2008.

 

[11] P. Richer, A. Zuniga, M. Yandouzi & B. Jodoin, “CoNiCrAlY microstructural changes induced during Cold Gas Dynamic Sprayingˮ, Surface & Coatings Technology, Vol. 203, pp. 364–371, 2008.

 

[12] C. J. Li & W. Ya. Li, “Effect of sprayed powder particle size on the oxidation behavior of MCrAlY materials during high velocity oxygen-fuel depositionˮ, Surface and Coatings Technology, Vol. 162, pp. 31-41, 2002.

 

[13] S. Kamal, R. Jayaganthan & S. Prakash, “Mechanical and microstructural characteristics of detonation gun sprayed NiCrAlY + 0.4 wt% CeO2 coatings on superalloysˮ, Materials Chemistry and Physics, Vol. 122, pp. 262–268, 2010.

 

[14] Gholipour, M. Shamanian & F. Ashrafizadeh, “Microstructure and wear behavior of stellite 6 cladding on 17-4 PH stainless steelˮ, Vol. 509, pp. 4905–4909, 2011.

 

[15] G. Marot, J. Lesage & M. Hadad, “Interfacial indentation and shear tests to determine the adhesion of thermal spray coatingsˮ, Surface & Coatings Technology, Vol. 201, pp. 2080–2085, 2006.

 

[16] M. Pellizzari, D. Cescato & M. G. De Flora, “Hot friction and wear behaviour of high speed steel and high chromium iron for rollsˮ, Vol. 267, pp. 467–475, 2009.

 

[17] W. M. Xian & W. Shuqi, “Selection of Heat Treatment Process and Wear Mechanism of High Wear Resistant Cast Hot-Forging Die Steelˮ, Journal of Iron and Steel Research, International, Vol. 19, pp. 50-56, 2011.