تأثیر تغییرات سرعت روبش پرتو لیزر بر ریزساختار و ریزسختی فولاد ابزار گرمکار 13H کامپوزیت سازی سطحی شده با ذرات کاربید تیتانیم با استفاده از لیزر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

ذرات کاربید تیتانیم (TiC) با استحکام مکانیکی وسختی بسیار بالا، به عنوان موادی مناسب جهت ساخت پوشش­های کامپوزیتی با سختی و مقاومت به سایش بالا مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پژوهش، سطح فولاد ابزار گرمکار 13H با استفاده از لیزر پالسی Nd:YAG با ذرات TiC کامپوزیت سازی شد. سختی کامپوزیت­های حاصل توسط آزمون ریزسختی سنجی ویکرز، مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه­یابی پوشش­ها به کمک طیف­نگاری تفکیک انرژی (EDX)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) انجام گرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت سازی سطحی با استفاده از لیزر و ذرات TiC، سبب افزایش سختی ناحیه کامپوزیتی نسبت به زیرلایه شده است و افزایش سرعت روبش پرتو لیزر، باعث کاهش حرارت حوضچه مذاب تشکیل شده روی سطح شده که این امر موجب کاهش انحلال ذرات TiC و درنتیجه افزایش سختی ناحیه کامپوزیتی تا حدود 1550 ویکرز شده است.

کلیدواژه‌ها


1. S. Jhavar, C.P. Paul, N.K. Jain, Causes of failure and repairing options for dies and molds: A review, Engineering Failure Analysis, 34 (2013) 519‐535.

2. X. H. Cui, J. Shan, Z. R. Yang, M. X. Wei, S. Q. Wang, C. Dong, Alloying design for high wearresistant cast hotforging die steels, Journal of Iron and Steel Research, International, 15 (2008) 67‐72.

3. V. Balasubramanian, et al, Laser cladding with powder: hardfacing on carbon steels based on quantitative and qualitative factors, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 40 (2009) 887-897.

4. J. Davis, Surface Hardening of Steels, ASM International, Materials Park, OH, (2002) 227.

 

5. H. J. Shin, Y. T. Yoo, Microstructural and hardness investigation of hot-work tool steels by laser surface treatment, Journal of Materials Processing Technology, 201 (2008) 342-347.

6. D. Delagnes, F. Rézaï‐Aria, C. Levaillant, Influence of testing and tempering temperatures on fatigue behaviour, life and crack initiation mechanisms in a 5%Cr martensitic steel, Procedia Engineering, 2 (2010) 427‐439.

7. A. Chehrghani, M. J. Torkamany, M. J. Hamedi, J. Sabbaghzadeh, “Numerical modeling and experimental investigation of TiC formation on titanium surface pre- coated by graghit under pulsed laser irradiation, Applied Surface Science, 258 (2012) 2068-2076.

8. F. O. Olsen, L Alting, Pulsed Laser Materials Processing, Nd-YAG versus CO2 Lasers, CIRP Annals -Manufacturing Technology, 44(1995) 141-145.

9. S. Huang, M. Samandi, M. Brandt, Abrasive wear performance and microstructure of laser clad WC/Ni layers, Wear, 256 (2004) 1095- 1105.

10. L. Quintino, A. Costa, R. Miranda, D. Yapp, V. Kumar, C.J. Kong, Welding with high power fiber lasers – A preliminary study, Materials & Design, 28 (2007) 1231‐1237.

11. K.‐A. Chiang, Y.‐C. Chen, Laser surface hardening of H13 steel in the melt case, Materials Letters, 59 (2005) 1919‐1923.

12. D. G. Ahn, Hardfacing technologies for improvement of wear characteristics of hot working tools: A Review, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 14 (2013) 1271‐1283.

13. G. A. Roberts, R. Kenney, Tool Steel, ASM International, 1998, pp. 221.

14. V. Fallah, S.F. Corbin, A. Khajepour, Solidification behaviour and phase formation during preplaced laser cladding of Ti45Nb on mild steel, Surface and Coatings Technology, 204 (2010) 2400‐2409.

15. ش. خیراندیش، م. عادلی، م. اسدی اسدآبادی و ی. رضالو، "فولادهای ابزار"، مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت، (1388).

16. L. A. Dobrzañski, E. Jonda, A. Klimpel, Laser surface treatment of the hot work tool steel alloyed with TaC and VC carbide powders, Archives of Materials Science and Engineering, 37 (2009) 53-60.

17. W. Jiang, P. Molian, Nanocrystalline TiC powder alloying and glazing of H13 steel using a CO2 laser for improved life of die-casting dies, Surface and Coatings Technology,135 (2001) 139-149.