بررسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوشش‌های استلایت6 پوشش‌دهی شده به روش HVOF وGTAW با پوشش پاشش حرارتی NiCrBSi ایجاد شده بر فولاد ابزارH13

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی، مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش مطالعات ریزساختاری، سختی سنجی، چقرمگی شکست و رفتار اکسیداسیون دمای بالای پوشش‌های استلایت6 و NiCrBSi تولید شده به روش پاشش حرارتی و جوشکاری سطحی بر روی فولاد ابزار گرمکار H13 مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی‌های ریزساختاری مواد اولیه و پوشش‌های بدست آمده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نوری انجام گرفت و سختی نمونه‌ها با استفاده از روش میکروسختی ویکرز در بار 300 گرم بدست آمد. همچنین چقرمگی شکست پوشش‌ها با استفاده از روش سختی سنج ویکرز در بارهای 5/1 تا 200 کیلوگرم انجام گرفت. به منظور بررسی رفتار اکسیداسیون پوشش‌ها، نمونه‌های بدست آمده در بازه‌های زمانی 2، 5، 15 و 50 ساعت در دمای 750 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. در ادامه لایه اکسیدی تشکیل شده بر سطح نمونه‌ها با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج آزمون اکسیداسیون نشان داد که به دلیل تشکیل لایه متراکم و یکنواخت Cr2O3در پوشش استلایت6 که به روش پاشش حرارتی بدست آمده است، این پوشش پایین‌ترین نرخ اکسیداسیون را از خود نشان داده است. از طرف دیگر لایه اکسیدی تشکیل شده بر سطح پوشش استلایت6 حاصل از روش جوشکاری سطحی، بیشتر از فازهای اسپینل تشکیل شده است که این امر به تشکیل فازهای کمپلکس در حین جوشکاری نسبت داده شده است.

کلیدواژه‌ها


1. H. Kashani, A. Amade, H. M. Ghasemi, Room and high temperature wear behaviors of nickel and cobalt base weld overaly  coatings on hot forging dies, wear, 262(2007)800-806.
 2. A. Pauschitz, M. Roy, F. Franek, Mechanism of siliding wear of metals and alloysat elevated tempgeratures, Tribology international, 4(2008)584-602.
3. Y. Birol, High temperature sliding wear behaviour of Inconel 617 and Stellite 6 alloys, Wear, Vol. 269(2010)664–671.
4. D. GyuAhn, H. Jinlee, J. Raecho, D.seonGuk, Improvement of The wear Resistance of hot Forging dies using a locally selective deposition Technology with transition layers, CIRP Annals- Manufacturing Technology, 65)2016 (257-260.
5. M. Hawryluk. Review of selected methodes of increasing The life of Forging tools in hot die forging processes, Archive of Civil and Mechanical Engineering,Vol. 16(2016)4845-866.
6. J. C. Shin, J. M. Doh, J. K. Yoon, D. Y. Lee and J. S. Kim, Effect of molybdenum on the microstructure and wear resistance of cobalt- base satellite hardfacing alloys, Surface and Coating Technology, 166(2003)117-126.
7. م .ربانی‌خواه،ن .نبهانی،م.پیکری، بررسیخواصپوششاستلایت6ایجادشدهبه روشروکش‌کاریلیزربررویفولادزنگ نزنمارتنزیتی"AISI420، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 4، صفحه 41-48، زمستان 1388.
8. B. S. Yilbas, HVOF Coating Nickel Based Alloys: Surface and Mechanical Characteristic, Engineering,(2016).
9. J. lwaszko, K. Kulda, M.Szafarska. Remelting treatment of the non- conductive oxide coating by means of the modified GTAW method.Surface and Coating Technology, 206(2012)2845-2850.
10. F. Madadi, F. Ashrafizade, M. Shamanian, Optimization of pulsed TIG cladding process of satellite alloy on carbon steel using RSM, Journal of Alloys and Compounds, 510(2012)71-77.
11. A. S. Praveen, J.Sarangan, S. Suresh, B. H. Channabasappa, Optimization and erosion wear response of NiCrSiB/WC-Co HVOF coating using Taguchi method,Ceramics International, 42(2016)1094-1104.
12. B. Song, Z. Pala, K. T. Voisey, T. Hussain, Gas and Liquid-Fuelled HVOF spraying of Ni50Cr coating: Microstructure and High temperature Oxidation, Surface and Coatings Technology, 16(2016)241-249.
13. H. Kim, S. Hwang, C. Lee, P. Juvanon, Assessment of wear performance of flame sprayed and fused Ni-based coatings, Surf. Coat.Technology, 172(2003)262-269.
14. Q. Ming, L. C. Chen, laser cladding of nickel-based hardfacing alloys, Surface and Coating Technology, 106(1998)174-182.
15. بررسی خواص سایشی دمای بالای پوشش­های پاشش حرارتی و کلدینگ استلایت 6و NiCrBSiاعمال شده برروی فولاد گرمکار DIN 1/2344، مصطفی طهری، مجتبی اسماعیلیان، بهروز شهریاری، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10، شماره 4، صفحه 119-128، زمستان 1395.
16. L. A. F. Tang, G. E. Kim, Improvment in oxidation behavior of nanostructured CoNiCrAlY bond coat dispersed with nanosized alumina particles, University of California, Energy Institute's (UCEI) Energy Policy and Economics Working Paper Series, (2002).
17. L. A. F. Tang, J. M. Schoenung, Characterization of oxide scales formed on HVOF NiCrAlY coatings with various oxygen contents introduced during thermal spraying, ScriptaMaterialia, 51(2004)25-29.
18. M. S. Laridjani, A. Amadeh and H. Kashani, stellite 21 coatings on AISI 410 martensitic stainless steel by gas tungsten arc welding, Materials Science and Technology, 26(2010)1184-1190.
19. Y. P. Kathuria, Some aspects of laser surface cladding in the turbine industry, surface and coatings Technology, 132(2000)262-269.
20. R. F. Bunshah, Handbook of Hard Coatings: Deposition Technologies, Properties and Applications, Noyes Publications, New York, USA, (2001).
21. K. Bobzin, T. Schlafer, K. Richardt ,M. Bruhl, Development of oxide disposit strengthened MCrAlY coatings, Thermal Spray Technology, 17, 853-860, 2008.
22. J. He, M. Ice, E. Lavernia, Particle Melting Behavior during High-Velocity Oxygen Thermal Spraying, Journal of Thermal Spray Technology, 10(2001)83-93.
23. A. Gholipour, M. Shamanian, F. Ashrafizadeh, Microstructure and wear behavior of stellite 6 cladding on 17-4 PH stainless steel, 509(2011)4905-4909.
24. D. J. Young, High Temprature Oxidation and Corrosions of Metals, First edition, Elsevier, England, )2008(.
25. P. Puetz, X. Huang, R. S Lima, Q. Yang, L. Zhao, Characterization of transient oxide formation on CoNiCrAlY after heat treatment in vacuum and air, Surface & Coatings Technology, 205, (2010)647-657.
26. K. Bobzin, T. Schlafer, K. Richardt, M. Bruhl, High temperature behavior of newly developed oxide dispersion strengthened NiCoCrAlY coatings, Proceedings of the International Thermal Spray Conference, (2009) 1030-1035.
27. R. A. Mahesh, R.Jayaganthan, S. Prakash, A study on the oxidation behavior of HVOF sprayed NiCrAlY-0. 4wt% CeO2 coatings on superalloys at elevated temperature, Materials Chemistry and Physics, 475(2010)449-457.
28. G. Jionxu, M. Kutsuna, Z. Liu, K. Yamada, comparison between diode laser and TIG cladding if co-based alloys on the SUS403 stainless steel, 201(2006)1138-1144.
29. T.S. Sidhu, S. Prakash, R.D. Agrawal, A comparative study of hot corrosion resistance of HVOF sprayed NiCrBSi and Stellite-6 coated Ni based superalloy at 900C, Materials Science and Engineering A, 445(2007)210–218.
30. D. Mercier, Oxidation Behavior of Nanostructured CoNiCrAlY and NiCoCrAlY Sprayed by HVOF, Department of Mining and Materials Engineering, McGill University, Montreal, Canada, (2010).
31. C. H. Lund. H. J. Wagner, oxidation of nickel-and cobalt- basesupetalloys, Defense metals information center Battelle Memorial Institute, Columbus, Ohio, (1965).
32. Y. Li, N. Tang, P. Tunthawiroon, Y. Koizumi, A. Chiba, Characterisation of oxide films formed on Co-29Cr-6Mo alloy used in die-casting moulds for aluminium, Corrosion Science, 73(2013)72-79.