علوم و مهندسی سطح 71-82)1396(34 بزرسی مقایسه و ریزساختاری مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 پوضصدهی ضده به روش HVOF وGTAW با پوضص پاضص حزارتی ایجاد ضده بز فوالد ابزارH13 محمد حاتمی مصطفی طهزی دا ىذ ه ذػی هجتوغ آه صؽ ػالی ف ی محدثه تابصفز ه ذػی اػفشایي دا ىذ ه ذػی ه اد دا گا ك ؼتی اكف اى )دریافت مقاله: 96/04/23- پذیزش مقاله: 96/09/27( چکیده دس ایي پظ ؾ هطالؼات سیضػاختاسی ػختی ػ جی چمشهگی ؿىؼت سفتاس اوؼیذاػی ى دهای تاالی پ ؿؾ ای اػتالیت 6 ت لیذ ؿذ ت س ؽ پاؿؾ حشاستی ج ؿىاسی ػطحی تش س ی ف الد اتضاس گشهىاس H13 ه سد تشسػی لشاس گشفت اػت. تشسػی ای سیضػاختاسی ه اد ا لی پ ؿؾ ای تذػت آهذ تا اػتفاد اص هیىش ػى ج الىتش ی س تی )SEM( هیىش ػى ج سی ا جام گشفت ػختی و ا تا اػتفاد اص س ؽ هیىش ػختی یىشص دس تاس 300 گشم تذػت آهذ. وچ یي چمشهگی ؿىؼت پ ؿؾ ا تا اػتفاد اص س ؽ ػختی ػ ج یىشص دس تاس ای 1/5 تا 200 ویل گشم ا جام گشفت. ت ه ظ س تشسػی سفتاس اوؼیذاػی ى پ ؿؾ ا و ای تذػت آهذ دس تاص ای صها ی 50 15 5 2 ػاػت دس دهای 750 دسج ػا تیگشاد لشاس گشفت ذ. دس اداه الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح و ا تا اػتفاد اص آ الیض پشاؽ اؿؼ ایىغ )XRD( اػتفاد ؿذ. تایج آصه ى اوؼیذاػی ى اى داد و ت دلیل تىیل الی هتشاون یى اخت Cr 2 O 3 دس پ ؿؾ اػتالیت 6 و ت س ؽ پاؿؾ حشاستی تذػت آهذ اػت ایي پ ؿؾ پاییيتشیي شخ اوؼیذاػی ى سا اص خ د اى داد اػت. اص طشف دیگش الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح پ ؿؾ اػتالیت 6 حاكل اص س ؽ ج ؿىاسی ػطحی تیتش اص فاص ای اػپی ل تىیل ؿذ اػت و ایي اهش ت تىیل فاص ای ووپلىغ دس حیي ج ؿىاسی ؼثت داد ؿذ اػت. واژههای کلیدی:اوؼیذاػی ى دهای تاال ف الد گشهىاسH13 پاؿؾ حشاستی اػتالیت 6.GTAW Investigation of Microstructure and Comparison of Oxidation Resistance of Thermal Sprayed Stellite6 and Coatings and GTAW-Cladded Stellite6 Coating on Mohammad Hatami, Mostafa Tahari.Department of Engineering, Esfarayen University of Technology, Esfarayen-North Khorasan, Iran Mohadeseh Tabeshfar.Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (Received 14 July 2017, accepted 18 December 2017) Abstract In this study, microstructure investigation, micro-hardness, fracture toughness and oxidation behavior of stellite6 and coating produced with HVOF and GTAW methods has been investigate. The microstructure investigation of raw materials and coatings do with Secondary Electron Microscopy (SEM) and Optical Microscopy (OM). A Vickers micro-hardness meter used to study of hardness of coatings with 300 gr load. The fracture toughness of coatings investigated with Vickers hardness meter on the 1.5 to 200 Kg load. Oxidation behavior investigation of coatings carried out at 750 C for 2, 5, 15 and 50 hrs. The oxide layer formed on the coatings during oxidation test studied with X-Ray Diffraction method. The oxidation results show the layer of Cr 2 O 3 formed on the thermal sprayed Stellite6 coating. It caused to this coating show lower oxidation rate among all coatings. But, on the oxide layer of Stellite6 cladding coating, the spinel oxide phases are major phase, that are formed due to complex phase formed during surface welding. Keyword:high temperature oxidation, H13 Hot work steel, thermal spray, stellite6,, GTAW. E-mail of Corresponding author: fa.tahari@gmail.com.
72 حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( مقدمه ػایؾ اوؼیذاػی ى دهای تاال اص ه وتشیي هىا یضم ای تخشیة لطؼاتی ؼت ذ و دس دهای تاال تشای ؿىلد ی لطؼات ها ذ فلضی دیگش اػتفاد هیؿ ذ. ف الد ای گشهىاس H13 اص جول ف الد ایی ؼت ذ و تشای ػاخت تؼیاسی اص اتضاس ای ؿىل د ی آ گشی لالة لالة ای ؿؼاػی واستشد داس ذ] 1 [. واستیذ ای آلیاطی پایذاس دس صهی دهای تاال دس ها ذ تاص تؼت لالة ای آ گشی ج د ت صیغ یى اخت اص ایي اػتحىام ایي ف الد ا دس دهای تاال هیؿ د. اها ف الد تاػث حفظ ت دالیل ؿشایط خي واسی ایي لطؼات ت هش س صهاى ت ػط ػ اهل هخشب دیگشی ظیش ػایؾ اوؼیذاػی ذهای تاال دچاس تخشیة ػطحی هیؿ ذ. افضایؾ هما هت ت ػایؾ اوؼیذاػی ى ػط ح اتضاس ای ؿىلد ی دس دهای تاال تشای ت ث د ویفیت ػطحی هحل الت ایی افضایؾ ط ل ػوش ایي اوؼیذاػی ى ػایؾ 3[. داسد 2[ اتضاس ای ؿىلد ی دهای تاال و دس هؼشم لشاس داس ذ مؾ اػاػی اهش ص ت ه ظ س سػیذى ت ایي ذف افضایؾ هما هت ػط ح ایي اتضاس ا دس هماتل ػ اهل هخشب اػتفاد اص فشآی ذ ای یي ه ذػی ػطح گؼتشؽ صیادی یافت اػت. اػتفاد اص پ ؿؾ ای ػ پشآلیاط پای یىل پای وثالت تشای افضایؾ هما هت ت ػایؾ اوؼیذاػی ى اتضاس ای ؿىلد ی دس دهای تاال یىی اص ه وتشیي س ؽ ایی ت د اػت و دس ػال ای اخیش گؼتشؽ صیادی یافت اػت. ایي پ ؿؾ ا تا داؿتي پایذاسی حشاستی هما هت ت اوؼیذاػی ى تاال دس ؿشایط واسی اػتحىام ویفیت ػطحی خ د سا دس دهای تاال تشای هذت ط ال یتشی حفظ هی وای ذ. اص ه وتشیي ایي هیت اى ت اػتالیت 6 پ ؿؾ ای خ دگذاص اؿاس وشد ]4 5[. اػتالیت پ ؿؾ ا 6 یه ػ پشآلیاط پای وثالت اػت ت دلیل و داؿتي همادیش تاالیی اص ػ اكش واستیذصای ل ی وشتي دس و اس ن اػتحىام هىا یىی ه اػثی دس دهای تاال اص خ د اى هید ذ. ػال تش ایي پ ؿؾ اػتالیت 6 ت دلیل داؿتي حذ د %28 وش م هما هت ت اوؼیذاػی ى لاتل ت ج ی سا داسا اػت. ج د ایي خل كیات دس و اس ن ایي آلیاط سا تشای اػتفاد دس هما مػاصی اتضاس ای ؿىلد ی دهای تاال ه اػة وشد اػت[ 6 7 [.فشآی ذ ای پاؿؾ حشاستی ػ خت - اوؼیظى ػشػت تاال )HVOF( س ی ػختی ػطحی ت س ؽ ج ؿىاسی ل ػی ت گؼتي گاص) GTAW ) اص ه وتشیي فشآی ذ ای ه ذػی ػطح ؼت ذ و تشای پ ؿؾد ی آلیاط ای اػتالیت 6 تش س ی اتضاس ای ؿىلد ی دیگش لطؼات ك ؼتی اػتفاد هیؿ د[ 8 9[. پ ؿؾ ای ت لیذ ؿذ ت س ؽ س ی ػختیGTAW ت دلیل ضی ووتش ضخاهت تیتش اهش ص دس ك ایغ گؼتشؽ صیادی یافت اػت. اها ت دلیل حشاست س دی صیاد ت لطؼ واس دس حیي پ ؿؾد ی وچ یي ػختی ووتش ؼثت ت دیگش س ؽ ای ت لیذی س ؽ ای جایگضیي ت ػشػت س ت پیشفت ؼت ذ[ 10 [. دس س ؽ ای جذیذ پیشفت ها ذ س ؽ پاؿؾ حشاستیHVOF پ ؿؾ ت دػت آهذ ؼختی هما هت ت ػایؾ تؼیاس ه اػةتشی سا ؼثت ت س ؽ ای ج ؿىاسی اص خ د اى هید ذ ت ػال پ ؿؾ حاكل تا صیشالی اػتحىام چؼث ذگی ه اػثی داسد] 11 [. یىی اص هىالت س ؽ ای پاؿؾ حشاستی ج د تخلخل دس ایي پ ؿؾ ا اػت. اها دس س ؽ پاؿؾ حشاستی HVOF ت دلیل ػشػت تاالی رسات پ دس دس حیي تشخ سد تا صیشالی تشاون پ ؿؾ حاكل تؼیاس تاال اػت و ویي اهش تاػث ػذم ف ر ی ى ای خ س ذ ها ذ اوؼیظى ت دس ى پ ؿؾ ؿذ و دس تیج هما هت ت اوؼیذاػی ى خ سدگی ه اػثی اص خ د اى هید ذ[ 12 [. اها پ ؿؾ ای اػتالیت 6 ت دلیل ای ى ػ پشآلیاط ای پای وثالت ؼت ذ هؼو ال ضی پ ؿؾد ی لطؼات ك ؼتی تا ایي ػ پشآلیاط ا تؼیاس تاال اػت. ت ویي دلیل ت ظش هیسػذ ا جام تحمیماتی ت ه ظ س جایگضی ی یا افضایؾ ط ل ػوش پ ؿؾ ای اػتالیت 6 ضش سی ت ظش هیسػذ. یىی اص پ ؿؾ ایی و س ت گؼتشؽ دس ك ایغ دهای تاال
W V Mo B Mn Si Cr C Ni Co Fe هاد حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( 73 -- -- - - و تحت ػایؾ اوؼیذاػی ى ؿذیذ لشاس هیگیش ذ پ ؿؾ ای پای یىل اػت و ؼثت ت اػتالیت 6 ضی پاییيتشی داس ذ. ایي پ ؿؾ ا تذلیل داؿتي ػ اكش هما م ت اوؼیذاػی ى ظیش وش م ػیلیؼین وچ یي سػ تات سیض پشاو ذ ػیلیىاتی ت سایذی دس دهای تاال سفتاس اوؼیذاػی ى ػایؾ دهای تاالی ه اػثی اص خ د اى هید ذ [14 13[. یؼ ذگاى دس تحمیمات لثلی خ د تا ایجاد پ ؿؾ اػتالیت 6 تش س ی ف الد اتضاس گشم واس ت د س ؽ پ ؿؾ HVOF GTAW سیض ػاختاس سفتاس ػایی دهای تاالی ایي پ ؿؾ سا تشسػی وشد ذ. تحمیمات آ ا تیا گش ایي ه ض ع اػت و پ ؿؾ شخ ػایؾ ووتشی سا ؼثت ت پ ؿؾ اػتالیت 6 داؿت و ایي اهش ت ج د رسات ػیلیىاتی ت سایذی اػت و تاػث حفظ اػتحىام ایي آلیاط دس دهای تاال هی ؿ د الی تشیث اوؼیذ تىیل ؿذ تش ػطح پ ؿؾ ؼثت داد ؿذ اػت [15[. تا ت ج ت ؿشایط واسی لطؼاتی و دس دهای تاال واس هیو ذ تشسػی سفتاس ػایؾ دهای تاالی ایي پ ؿؾ ا ت ت ایی ویت ا ذ تیا گش ػولىشد آ ا تاؿذ. تذیي ه ظ س دس ایي تحمیك ػؼی ؿذ اػت و سفتاس اوؼیذاػی ى دهای تاالی پ ؿؾ ای اػتالیت 6 ت لیذ ؿذ تا س ؽ پاؿؾ حشاستی س ی ػختی HVOF پ ؿؾ و تا س ؽ پاؿؾ حشاستی دػت آهذ اػت همایؼ گشدد. روش تحقیق دس ایي پظ ؾ اص ف الد اتضاس گشم واس تا س ؽGTAWتا HVOF H13 ت تا ػ اى صیش الی اػتفاد ؿذ. تشویة ؿیویایی ایي ف الد دیگش ه اد ا لی اػتفاد ؿذ اػت دس جذ ل 1 آ سد ؿذ اػت. جدول 1. تشویة ؿیویایی ه اد ا لی ه سد اػتفاد. Stellite6 H13 4 /5 1 /9 r - r - r 2 /2 -- 0 /7 1 /1 0 /4 14 28 5 /2 4 /5 1 /1 1 0 /3 0 /4 3 /3 -- -- 0 /1 > 1 /3-1 4 /9 -- ج ت ایجاد س وؾ تش س ی صیش الی و ای دیؼىی ؿىل تا لطش 50 هیلیوتش اص ایي ف الد ت ی گشدیذ. لثل اص اػوال پ ؿؾ ت ه ظ س افضایؾ چؼث ذگی پ ؿؾ ػطح و ا هاػ پاؿی ؿذ تا اػت ى ه سد ؿؼت لشاس گشفت. تشای پ ؿؾد ی و ا اص د س ؽ ج ؿىاسی ػطحی پاؿؾ حشاستیHVOFاػتفاد ؿذ. پاساهتش ای فشآی ذ پاؿؾ حشاستی ه سد اػتفاد تشای شد پ ؿؾ دس 2 جذ ل اػتالیت اسائ ؿذ اػت. دس ایي پظ ؾ اص پ دس ای 6 ػاخت ؿشوت GTVت ػ اى ه اد ا لی اػتفاد ؿذ. پ دس ای ه سد اػتفاد هخل ف پاؿؾ حشاستی ؼت ذ HVOF و كذ دسكذ وش ی ؼت ذ هیا گیي ا ذاص رسات آى ا تیي 20 تا 50 هیىش هتش اػت. ؿىل هید ذ. 1 جدول 2. ه سف ل طی پ دس ای ه سد اػتفاد سا اى پاساهتش ای پاؿؾ حشاستی تشای پ دس ای اػتالیت 6 13 / 8 49 / 8 350 35 Stellite6 15 51 350 40 پاساهتش ای پاؿؾ شخ تضسیك ػ خت( lit/hr ) شخ تضسیك اوؼیظى( lit/hr ) فاكل پاؿؾ( mm ) شخ تضسیك پ دس( g/min ) تشای فشآی ذ س ی ػختی و پاساهتش ای آى دس جذ ل 3 آ سد ؿذ اػت اص فیلش اػتالیت 6 تا لطش 2 هیلیوتش
74 حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( اػتفاد گشدیذ و آ الیض آى دلیما هات پ دس اػتالیت 6 دس جذ ل 1 اػت. ج ت هطالؼات سیض ػاختاسی هماطغ ػشضی اص و ای پ ؿؾد ی ؿذ ت ی ؿذ تؼذ اص آهاد ػاصی ت ػط س ؽ ای هتؼاسف هتال گشافی ه سد تشسػی لشاس گشفت هطالؼات سیضػاختاسی ه اد ا لی پ ؿؾ ا الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح پ ؿؾ ا ت ػط هیىش ػى ج سی الىتش ی هذلM130 SEM philips ا جام ؿذ. ػختی پ ؿؾ ا تا اػتفاد اص سیض ػختی ػ ج یىشص دس تاس 300 گشم هطاتك تا اػتا ذاسد ASTM-E384 ا جام گشفت. آصه ى تخلخل ػ جی تا اػتفاد اص اػتا ذاسد ASTM- E2109 ا جام گشدیذ. تشای ا ذاص گیشی هیضاى تخلخل پ ؿؾ ا اص شمافضاس آ الیض تل یشیimagej و س ؿی فشاگیش اسصاى لاتل اػتواد اػت اػتفاد ؿذ. فاص ؿ اػی الی ای اوؼیذی تىل ؿذ تا اػتفاد اص آصه ى پشاؽ ایىغ پشت )XRD( تا اؿؼCUKα تا ط ل ه ج 1/54 آ گؼتش م ك ست پزیشفت. تشای تشسػی چمشهگی ؿىؼت پ ؿؾ ا اص ػختیػ ج یىشص ػاخت ؿشوت و پا اػتفاد ؿذ تاس 1.5kg تا 200 ت ػ اى تاس ه سد اػتفاد تشای kg تؼییي چمشهگی ؿىؼت پ ؿؾ ا ا تحاب ؿذ. ایي آصه ى تشای ش پ ؿؾ دس پ ج مط ا جام ؿذ و هیا گیي آى گضاسؽ ؿذ اػت. و تشای هحاػث چمشهگی ؿىؼت تا اػتفاد اص ط ل تشن لطش فش س ذ تاس اػوالی اص هذل ای ا غ یل هطاتك تا ساتط صیش هحاػث ؿذ: P 4. 5a K C 0.079 *log 3 2 a c P یش ی اسد اص طشف فش س ذ تش حؼة ی تي لف لطش فش سفتگی )تش حؼة هتش( هشوض فش سفتگی اػت هحذ د ای لاتل لث ل اػت و ؼثت a C c ط ل تشن اص )تش حؼة هتش(.ایي ساتط دس a ت 4/5 تاؿذ. تیي 0/6 تا تا ضکل 1. تل یش هیىش ػى ج الىتش ی س تی اص پ دس الف( پ ؿؾ ب( Stellite6 جدول 3. پاساهتش ای س ی ػختی پ ؿؾ اػتالیت 6. آهپشاط لتاط (V) (A) ػشػت ج ؿىاسی( mm/s ) 1/2 11 95 Stellite6 دس پایاى تشای اسصیاتی هما هت ت اوؼیذاػی ى پ ؿؾ ا اص آصه ى اوؼیذاػی ى ػیىلی دس و س تا اتوؼفش هحیط ت وشا خ ه واسی دس ا اػتفاد ؿذ ایي و س ت ا ایی سػیذى ت دهای 1100 دسج ػا تیگشاد سا داسا اػت. ت ج ت ایيو تغییشات ضخاهت پ ؿؾ ا الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش س ی پ ؿؾ ا دس ػاػات ا لی صیاد اػت ون ون تا گزؿت صهاى ایي تغییشات ضخاهت وا ؾ هییاتذ ػیىل ای گشهایؾ دس اتتذا دس صهاى ای ون ا جام ؿذ تا گزؿت صهاى اوؼیذاػی ى صها ی گشهایی افضایؾ یافت. آصه ى اوؼیذاػی ى دس ػیىل ای صها ی تاص ای تا ت ج ت هطالة تاال 50 15 5 2 ػاػت دس 750 دسج ػا تیگشاد ا جام ؿذ. تؼذ اص گزؿت ایي تاص ای صها ی و ا اص و س تیش ى الی ای اوؼیذی تىیل ؿذ تشػطح گشدیذ. نتایج و بحث آ سد ؿذ پ ؿؾ ا تشسػی ت ه ظ س تشسػی خل كیات پ ؿؾ ای پاؿؾ حشاستی ج ؿىاسی ػطحی ضخاهت پ ؿؾ ا اص جول ه سف ل طی اػپلت ا ضخاهت الی اوؼیذی اوؼیذؿذى
حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( 75 اػپلت ا دس حیي پاؿؾ تلا یش هیىش ػى پی الىتش ی س تی اص ػطح همطغ پ ؿؾ ا تذػت آهذ. ت ه ظ س تؼییي ضخاهت پ ؿؾ ا اص تلا یش هیىش ػى ج سی)ؿىل 2 ( اصػطح همطغ پ ؿؾ ا اػتفاد ؿذ. ها ذ هی ؿ د و پ ؿؾ ای پاؿؾ حشاستی ضخاهتی دس حذ د 300 هیىش هتش داس ذ تذلیل ا شطی وی یتیىی تاالی رسات پ دس تغییش ؿىل پالػتیىی ؿذیذی دس آ ا اتفاق افتاد اػت و ایي اهش ه جش ت تىیل پ ؿی واهال یى اخت هتشاون ؿذ اػت ]17 16[. اص طشفی پ ؿؾ س ی ػختی ضخاهتی دس حذ د چ ذ هیلی هتش داسد و تذلیل حشاست س دی تاال دس س ؽ GTAW ؼثت ون ت د و ؿا ذ ػاختاس د ذسیتی ؼتین. اص ظش سیضػاختاسی ن تذلیل وا ؾ گشادیاى حشاستی دس ػطح پ ؿؾ سؿذ دا ا ت ك ست د ذسیتی ت د اػت ]19 18[. هت ػط تخلخل ا ذاص گیشی ؿذ پ ؿؾ ای ه سد ظش دس جذ ل 4 آ سد ؿذ اػت. ها ذ هیؿ د و شد پ ؿؾ داسای ووتشیي همذاس تخلخل اػت. تحمیمات هحمماى اى هید ذ و ه سف ل طی رسات پ دس ت صیغ ا ذاص رسات هیضاى ر ب ؿذى ػشػت آ ا تاثیش تؼضایی تش ویفیت هیضاى تخلخل پ ؿؾ ا داسد ]21 20[. ایي هیضاى ون تخلخل تشای پ ؿؾ ای تذػت آهذ اص س ؽHVOF پاساهتش ای پاؿؾ اػت. تؼیاس ایذ آل اى د ذ ه اػة ت دى 10 تاس جدول 4. همادیش تخلخل ا ذاص گیشی ؿذ تشای پ ؿؾ ا. تشای تشسػی ػختی و ا اص سیضػختی ػ جی یىشص اػتفاد ؿذ تشای ایي واس اص تاس 300 گشم دس صهاى اػوال ثا ی اػتفاد ؿذ. ایي آصه ى تاس 6 تشای ش و تىشاس ؿذ و هیا گیي آ ا دس ؿىل 3 گضاسؽ ؿذ اػت. ها ذ هیؿ د و پ دس ؼثت ت پ دس اػتالیت 6 ػختی تاالتشی اص خ د اى داد اػت و ایي اهش تذلیل ج د همادیش تاالیی اص رسات تم یت و ذ ػیلیىاتی ت سایذی تاثیش داد ذ اػت. ی للیپ س دس تحمیمات خ د ج د فاص ػخت ثا ی تش ػختی ج د فاص ػخت ثا ی ذس ى پ ؿؾ پ ؿؾ ا هث ی تش اى هؼو ال تا افضایؾ ػختی پ ؿؾ ای حاكل اص پاؿؾ حشاستی وشا اػت ]23 22[. دس ضوي ها ذ هیؿ د و پ ؿؾ ج ؿىاسی ؿذ ؼثت ت پ ؿؾ ای پاؿؾ حشاستی داسای ػختی ووتشی اػت و ایي اهش ت ایي دلیل اػت و دس ایي س ؽ حشاست صیادی ت ه اد ه سد اػتفاد دس پ ؿؾد ی اسد هیؿ د و ػال تش سلت صیش الی )دس تایج آ الیض ػ لشی دس اداه آ سد ؿذ اػت( دس پ ؿؾ تاػث دسؿت ؿذى ػاختاس ایي پ ؿؾ هیگشدد ایي ػ اهل تاػث افت ػختی ایي پ ؿؾ ا هیؿ د. اص طشفی تحمیمات هحمماى تیا گش ایي ه ض ع اػت و سیض دا ؿذى فلض ج ؽ اص ػ اهل ه ثش دس افضایؾ ػختی پ ؿؾ دس الی ای س ی ػخت اػتالیت 6 اػت ]24[. پ ؿؾ اػتالیت 6 %تخلخل 0/9±0/ 3 % 2 % 1 / ضکل 2.تلا یش هیىش ػى ج سی اص ػطح همطغ پ ؿؾ الف( ب( اػتالیت 6 پاؿؾ حشاستی ج( اػتالیت 6 س ی ػختی.
میکروسختی ویکرز) HV300gr ( 76 حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( ضکل 3. و داس هیل ای سیضػختیػ جی یىشص پ ؿؾ ا دس تاس 300 گشم. وا ط س و لثال روش ؿذ تشای تشسػی چمشهگی ؿىؼت پ ؿؾ ا اص س ؽ فش س ذ یىشص اػتفاد ؿذ. تایج ایي آصه ى دس جذ ل 5 پ ؿؾ ای اػتالیت ت پ ؿؾ اسای ؿذ اػت. 6 ػیلیىاتی ها ذ هیؿ د و چمشهگی ؿىؼت تیتشی ؼثت اى داد ا ذ ؿایذ ج د رسات سیض ت سایذی صیادی و دس صهی پ ؿؾ ای ج د داسد تاػث تشدی ایي پ ؿؾ ا دس تیج وا ؾ چمشهگی ؿىؼت ؿذ اػت. الثت تا ت ج ت تفا ت ػختی پ ؿؾ ا تفا ت دس چمشهگی ؿىؼت پ ؿؾ ا لاتل پیؾ تی ی ت د. جدول 5.چمشهگی ؿىؼت پ ؿؾ ای اػتالیت 6 پاؿؾ پ ؿؾ واى ؿیة و داس اػت دس اتتذا ػشیغ ت د تا گزؿت صهاى ایي همذاس وا ؾ یافت اػت. ت ػثاست دیگش تا افضایؾ صهاى اص 2 ت 50 ػاػت ضخاهت الی اوؼیذی س ت افضایؾ ت د اػت. الی اوؼیذی تىیل ؿذ تحت ایي ؿشایط یى اخت هتشاون ت د و ها غ اص ف ر تیتش اوؼیظى هیؿ د دس تیج شخ اوؼیذاػی ى وا ؾ هییاتذ ]25[. ت ایي ه ح ی ای ػ وی ؿىل ه ح ی پاسات لیه گ ی ذ. ت ه ظ س تشسػی تیتش فشآی ذ اوؼیذاػی ى و داس هشتغ تغییشات ضخاهت الی اوؼیذی تشحؼة صهاى سػن ؿذ)ؿىل 5(. ؿیة ایي و داس و تیا گش شخ اوؼیذاػی ى پ ؿؾ ا اػت هحاػث ؿذ دس جذ ل 5 اسای گشدیذ. ها ذ هیؿ د و پ ؿؾ پاؿؾ حشاستی اػتالیت 6 تیتشیي هما هت ت اوؼیذاػی ى سا اص خ د اى داد اػت اها پ ؿؾ پ ؿؾ س ی ػختی اػتالیت 6 همادیش تضسگتشی ؼثت ت پ ؿؾ پاؿؾ حشاستی اػتالیت 6 پاؿؾ حشاستی ؼت ذ. تشخی اص هحممیي تش ایي تا س ذ و ج د تخلخل دس پ ؿؾ یىی اص ػ اهلی اػت و تاػث افضایؾ شخ اوؼیذاػی ى هیؿ د آ ا هؼتمذ ذ تخلخل یه هؼیشآصاد تشای ف ر اوؼیظى ی ى ای خ س ذ ت دس ى پ ؿؾ ؼت ذ ]26[. اها دس پ ؿؾ پاؿؾ حشاستی اػتالیت 6 تا ج د ایيو هیضاى تخلخل تؼیاس ووی ها ذ ؿذ شخ اوؼیذاػی ى آى تؼیاس پاییيتش اص پ ؿؾ اػتالیت 6 و ت س ؽ ج ؿىاسی ت ی ؿذ اػت. 800 600 400 200 0 Stellite6 spray Stellite6 Cladding حشاستی س ی ػختی. چمشهگی ؿىؼت ( 1/2 )MPa. m 3 /6± 0 / 1 3 /1± 0 / 1 88 /3± 1 / 7 Stellite6 Spray Stellite6 Cladding آصه ى اوؼیذاػی ى هطاتك تا فشآی ذ ت ضیح داد ؿذ دس لؼوت س ؽ تحمیك ا جام ؿذ. ؿىل 4 و داس افضایؾ ضخاهت الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح پ ؿؾ ا سا تش حؼة صهاى اوؼیذاػی ى اى هید ذ. دس ایي ؿىل ها ذ هیؿ د تشای ش ػ پ ؿؾ شخ اوؼیذاػی ى و
ضخامت الیه اکسیدی (µm) ضخامت الیه اکسیدی (µm2) حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( 77 ضکل 4. و داس افضایؾ ضخاهت الی اوؼیذی تش حؼة صهاى اوؼیذاػی ى دس دهای 750 دسج ػا تیگشاد ت هذت 50 ػاػت. ضکل 5. و داس هشتغ افضایؾ ضخاهت الی اوؼیذی تشحؼة صهاى دس و اس ایي پ ؿؾ اوؼیذاػی ى ووی اص خ د اوؼیذاػی ى /h(.)µm 2 پ ؿؾ ن شخ اى داد اػت اها شخ اوؼیذاػی ى ایي پ ؿؾ همذاسی تاالتش اص اػتالیت 6 اػت. و تا ت ج ت پظ ؾ ای ا جام ؿذ دس گزؿت هیت اى گفت ف ر ه اد خ س ذ اص فلل هتشن سػ تات تا صهی تذلیل افضایؾ ه افز هؼیش ای ف ر اوؼیظى تاػث وا ؾ هما هت ت اوؼیذاػی ى پاؿؾ حشاستی اػتالیت ایي پ ؿؾ 6 پ ؿؾ س ی ػختی اػتالیت 6 ؿذ اػت] 27 [. تیتشیي ؼثت ت پ ؿؾ اص طشفی شخ اوؼیذاػی ى سا دس هیاى پ ؿؾ ا داسد. تذلیل ها یت پ ؿؾ ای ج ؿىاسی ؿذ حشاست صیادی ت ه اد ه سد اػتفاد دس پ ؿؾد ی اسد هیؿ د و تاػث س د ػ لش آ ي اص صیشالی ت پ ؿؾ ف ر وش م وثالت ت ػوت صیشالی هیگشدد ا جام ایي فؼل ا فؼاالت تاػث ت ج د آهذى تشویثات ووپلىغ دس پ ؿؾ هیگشدد دس ؿشایط اوؼیذاػی ى الی اوؼیذی هحافظ تىیل ؿذ تش ػطح ایي پ ؿؾ تشویثی اص اوؼیذ ای اػپی ل ووپلىغ اػت ایي الی ای اوؼیذی غیشیى اخت غیش هتشاون ویت ا ذ وا ذ Cr 2 O 3 ته فاص ظیف هحافظت اص ػطح سا ت خ تی ا جام د ذ ]28[. ؿىل 6 تلا یش هیىش ػى ج الىتش ی آصهایؾ EDS اص الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح پ ؿؾ ا سا اى هید ذ. ج د همادیش صیادی آ ي دس الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح ایي پ ؿؾ ا هطالة روش ؿذ سا ت اثثات هیسػا ذ. ؿىل 7 الگ ی پشاؽ پشت X ش ػ پ ؿؾ سا اى هید ذ. اص همایؼ الگ ی پشا ؿپشت Xایي پ ؿؾ ا هخق اػت و دس پ ؿؾ ای پاؿؾ حشاستی اػتالیت 6 ؿذت پیه ای هشت ط ت اوؼیذ ؿذى ػ اكش فؼال ها ذ وش م ػیلیؼین اص واى اتتذا ت ك ست فاص Cr 2 O 3 فاص SiO 2 خ د سا اى هید ذ. اها دس هماتل پیه ای هشت ط ت فاص ای اػپی ل دس پ ؿؾ س ی ػختی اص ؿذت تاالتشی ؼثت ت پ ؿؾ پاؿؾ حشاستی تشخ سداس ؼت ذ. ایي اهش تاػث هیؿ د و الی ای Cr 2 o 3 SiO 2 و داسای فشدگی تاالتشی ؼت ذ جل ی ف ر تیتش اوؼیظى ت دس ى پ ؿؾ سا تگیش ذ اص اوؼیذاػی ى تیتش پ ؿؾ جل گیشی وای ذ و تا تایج ت دػت آهذ دس ؿىل 4 دس تطاتك اػت. 10 8 6 4 2 0 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 زمان )ساعت( Stellit6 Spray Stellite6 Cladding y = 0.9531x + 19.576 y = 0.4153x + 8.6234 y = 0.3168x + 7.1646 0 10 20 30 40 50 60 Stellite6 Spray Stellite6 )ساعت( Cladding زمان Spray
78 حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( ضکل 6.آ الیض ػ لشی الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش س ی ػط ح پ ؿؾ ای الف( اػتالیت 6 پاؿؾ حشاستی ب( اػتالیت 6 ج ؿىاسی ػطحی ج( تؼذ اص آصه ى اوؼیذاػی ى
حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( 79 دس پ ؿؾ ای پاؿؾ حشاستی وثالت یىل یض اوؼیذ هیؿ ذ. دس اداه ایي اوؼیذ ا دس و اس یىذیگش دس دهای تاال ت ك ست اپایذاس ؼت ذ تا یىذیگش او ؾ هید ذ فاص ای اػپی ل سا ت ج د هیآ س ذ. هشػیش وىاسا ذس پظ ی هات و تش س ی پ ؿؾ ای ا ػاختاس MCrAlY ا جام داد ذ تا اػتفاد اص شمافضاس Factsage پایذاسی حشاستی اوؼیذ ای تىیل ؿذ دس پ ؿؾ ای دهای تاال سا دس دها غلظت اوؼیظى هتفا ت تشسػی وشد ذ و تایج آى دس ؿىل 8 اسائ ؿذ اػت. ها ذ هیؿ د دس دهای 1000ºC دس اوتی یت ون اوؼیظى اوؼیذ آل هی ین فاص پایذاس اػت. اها تا افضایؾ اوتی یت اوؼیظى دس هحیط فاص اػپی ل پایذاسی تیتشی اص خ د اى هید ذ ]30[. ضکل 7. الگ ی پشاؽ اؿؼ ایىغ هشت ط ت پ ؿؾ ای الف( اػتالیت 6 پاؿؾ حشاستی ب( اػتالیت 6 ج ؿىاسی ػطحی ج(. دس تحمیمات هات ی و سفتاس خ سدگی ایي پ ؿؾ ا ه سد تشسػی لشاس گشفت اػت هحممیي ت تایج هات ی دػت یافت ا ذ تش اػاع هطالؼات ا جام ؿذ ت ػط هحممیي الی اوؼیذی تىیل ؿذ تش ػطح پ ؿؾ ای اػتالیت 6 و هما هت ت اوؼیذاػی ى ه اػثی اص خ د اى هید ذ هؼو ال Cr 2 O 3 اػت. اها دس پ ؿؾ ایی و هما هت ت اوؼیذاػی ى آ ا ضؼیف اػالم ؿذ اػت الی اوؼیذی هخل طی اص اوؼیذ ای وثالت اوؼیذ ای اػپی ل اػت] 29 [. تات ج ت ایيو اوؼیذاػی ى ا جام ؿذ دس ایي پظ ؾ دس ا ت د اػت دس هشاحل ا لی اوؼیذاػی ى وش م ػیلؼین اوؼیذ هیؿ ذ دس اداه ت دلیل تاال ت دى اوتی یت اوؼیظى دس ػطح و ا تخلخل ه ج د ضکل 8. دیاگشام فاصی پایذاسی اوؼیذ ای تىیل ؿذ دس ػیؼتن CoNiCrAlY تا تغییش اوتی یت اوؼیظى دها ]95[. دس پ ؿؾ اػتالیت 6 پاؿؾ حشاستی تىیل اوؼیذ ای اػپی ل ووتش ت چن هیخ سد و هیت ا ذ ت دلیل پایذاسی تاالتش اوؼیذ وش م دس دهای آصه ى وچ یي تخلخل ووتش ایي پ ؿؾ تاؿذ ]32 31[. اها دس پ ؿؾ اػتالیت 6 تذػت آهذ اص س ؽ ج ؿىاسی ج د فاص ای ووپلىغ دس پ ؿؾ و دس اثش حشاست تاالی حاكل اص ج ؿىاسی ت ج د آهذ ا ذ اص واى اتتذای فشآی ذ فشآی ذ اوؼیذاػی ى همادیش صیادی فاص ای اػپی ل دس الی اوؼیذی
80 حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( ت ج د آهذ اػت و ویي اهش تاػث ؿذ اػت تا ایي 5- تا ت ج ت ػختی ه اػةتش پ ؿؾ پ ؿؾ هما هت ت اوؼیذاػی ى اى د ذ و همادیش K p اهش سا ت خ تی اى هید ذ. ضؼیفتشی سا اص خ د تذػت آهذ تشای پ ؿؾ ا ایي جدول 6. همادیش شخ اوؼیذاػی ى ( p k (تشای اوؼیذاػی ى پ ؿؾ ا دس دهای 750 C ت هذت 50 ػاػت. پ ؿؾ /s) k p (μ -4 0 /88 10 Stellite6 Spray -4 1 /15 10-4 2 /65 10 Stellite6 Cladding نتیجه گیزی -1 پ ؿؾ ؼثت ت پ ؿؾ ای دیگش همادیش ػختی تاالتشی سا داسا ت د و ایي اهش تذلیل ج د رسات سیض پشاو ذ ػیلیىاتی ت سایذی اػت و دس صهی آى ت صیغ ؿذ اػت. 2- ش ػ پ ؿؾ اص سفتاس اوؼیذاػی ى )ػ و ی( پیش ی وشد ذ ها ذ ؿذ و تا افضایؾ صهاى اوؼیذاػی ى اص 2 ت 50 ػاػت ضخاهت الی اوؼیذی س ت افضایؾ ت د اػت. شخ افضایؾ ضخاهت الی اوؼیذی دس پ ؿؾ اػتالیت 6-3 ووتش اص پ ؿؾ حاكل اص ج ؿىاسی اػت. پ ؿؾ اػتالیت 6 و ت س ؽ پاؿؾ حشاستی تذػت آهذ ا ذ تا تىیل یه الی اوؼیذی یى اخت هتشاون Cr 2 O 3 SiOتش 2 ػطح پ ؿؾ تیتشیي هما هت ت اوؼیذاػی ى سا دس تیي پ ؿؾ ای ه سد اػتفاد اى داد ا ذ. 4- تشخالف پ ؿؾ پاؿؾ حشاستی اػتالیت 6 پاؿؾ حشاستی 6 اػتالیت س ی ػختی تا تىیل اوؼیذ ای اػپی ل اص ایجاد یه الی اوؼیذی یى اخت هتشاون جل گیشی وشد و ایي اهش تاػث افضایؾ شخ اوؼیذاػی ى ایي پ ؿؾ ا ؼثت ت پ ؿؾ پاؿؾ اػتالیت 6 ؿذ اػت. ؼثت ت پ ؿؾ ای دیگش هما هت ت اوؼیذاػی ى ه اػة ایي پ ؿؾ وچ یي ضی پاییيتش ایي پ ؿؾ ؼثت ت پ ؿؾ ای پای وثالت جایگضی ی ایي پ ؿؾ ت جای اػتالیت 6 تشای پ ؿؾد ی اتضاس ای ؿىلد ی دس دهای تاال ه اػة اػت. مزاجع 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. ستا یخ ا ى. ث ا ی م.پیىشی تشسػی خ اف پ ؿؾ اػتالیت 6 ایجادؿذ ت س ؽ س وؾواسی لیضستشس ی ف الدص گ ضى هاست ضیتی" AISI420 فشآی ذ ای یي دس ه ذػی ه اد ؿواس 4 كفح 48-41 صهؼتاى 1388. 8. B. S. Yilbas, HVOF Coating Nickel Based Alloys: Surface and Mechanical Characteristic, Engineering,(2016).
حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( 81 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. 4 wt% CeO 2 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 and Stellite-6 coated Ni based superalloy at 900C, Materials Science and Engineering A, 445(2007)210 218. 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. تشسػییی خیی اف ػایییی دهییای تییاالی پ ؿییؾ ییای پاؿیؾ حشاستیی ولیذی گ اػیتالیت 6 اػویال ؿییذ تییشس ی فیی الد گشهىییاس DIN 1/2344 ط ی شی هلییطفی هجتثی ی اػی واػیلیاى ت ی ش ص ؿی شیاسی فشآی ی ذ ای ی یي دس ه ذػیی هی اد د س 10 ؿیواس 4 كیفح 119-128 صهؼتاى.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
82 حاتمی و همکاران بزرسی ریزساختاری و مقایسه مقاومت به اکسیداسیون پوضصهای استالیت 6 علوم و مهندسی سطح 1396(34 ( 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.