ایجاد پوشش کامپوزیتی پایه آهنی روی فولاد 52100 با فرایند همزن اصطکاکی

فولاد (100cr6) 52100 یکی از فولادهای پرکربن مقاوم به سایش است که در قطعات تحت سایش شدید مانند یاتاقان ها، بلبرینگ ها و غیره کاربرد دارد. جدایش عناصر آلیاژی و تشکیل فاز سخت مارتنزیتی حین فرایندهای ذوبی در این فولاد موجب تشکیل ترک های انجمادی و هیدروژنی در سطح آن می شود. اولین هدف این پژوهش ایجاد ساختاری با سختی بالا و بدون عیب روی سطح این فولاد با استفاده از فرایند همزن اصطکاکی (fsp) می باشد. به همین دلیل ابتدا امکان انجام fsp با سرعت دورانی rpm 800 و سرعت طولی 1mm.min- 120 و 60، 30 در دو عمق نفوذ mµ 350 و 300 روی فولاد 52100 آنیل شده بررسی گردید. سپس تاثیر متغیرهای فرایند بر تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی این فولاد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از fsp، تغییرات ریزساختاری شدیدی در نمونه ایجاد می شود و به دلیل تشکیل فاز مارتنزیتی، سختی و مقاومت سایشی آن بهبود قابل ملاحظه ای می یابد. در مرحله ی بعد، fsp برای بهبود خواص پوشش sprasteel 80 با ترکیب شیمیایی مشابه فولاد 1080، که با استفاده از فرایند پاشش شعله ای روی فولاد 52100 ایجاد شده بود، مورد استفاده قرار گرفت. حذف عیوبی مانند لایه های ممتد اکسیدی، تخلخل و حفرات در ریزساختار پوشش های پاشش شعله ای و اختلاط پوشش با بستر هدف این بخش بوده است. در این راستا fsp با متغیرهای 1mm.min- 30 - rpm 800 روی نمونه هایی با ضخامت پوشش µm 800 و 400، 200 انجام گرفت تا ضخامت بهینه ی پوشش مشخص شود. سپس اثر سرعت های دورانی و طولی در دو عمق نفوذ mµ 350 و300 از لبه پشتی ابزار، روی اختلاط و خواص پوشش با ضخامت بهینه، ?m 200، بررسی و با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که در عمق ورود ثابت، حداکثر اختلاط در یک محدوده ی خاص نسبت سرعت دورانی به طولی ایجاد می شود ولی در مقادیر کمتر و بیشتر از این نسبت، اختلاط مناسبی ایجاد نمی شود. از طرف دیگر با افزایش عمق ورود ابزار اختلاط بهینه در نسبت کوچکتر سرعت دورانی به سرعت طولی اتفاق می افتد. پس مقدار حرارت ورودی در اختلاط مناسب پوشش و بستر موثر می باشد. با انجام fsp روی پوشش پاشش شعله ای، لایه های اکسیدی بین قطرات منجمد شده (اسپلت) شکسته شده و ذرات اکسیدی حاصل به صورت یکنواخت در سطح توزیع شدند. هم چنین تخلخل و حفرات پوشش اولیه از بین رفت و با اختلاط فاز مارتنزیتی ناشی از فولاد 52100 با پوشش فرایند پاشش شعله ای، مقاومت سایشی و سختی آن بهبود یافت.