بررسی رفتار سایشی نانوکامپوزیت سطحی بر روی فولاد بلبرینگ 52100 تولید شده به روش همزن اصطکاکی
چکیده
چکیده تولید نانوکامپوزیت سطحی بر روی فولادها میتواند سختی و خواص سایشی آنها را بهبود بخشد. فولادهای بلبرینگ به عنوان دستهای از فولادهای مهم و پرکاربرد در صنایع هوایی، خودروسازی و... به شمار میروند. به علت همین کاربرد گسترده بهبود خواص سطحی این آلیاژها و بررسی شرایط تعمیر آنها اهمیتی ویژه دارد. سالانه 6 میلیون تن فولاد بلبرینگ تولید میشود. از روش همزن اصطکاکی میتوان برای تولید نانوکامپوزیت سطحی بر روی فولاد بلبرینگ 52100 بهره برد. در این پژوهش فولاد 52100 تحت فرآیند همزن اصطکاکی قرار گرفت و با ایجاد شیار t شکل در سطح نمونهها تلاش شد تا پودر کاربید سیلیسیم با ابعاد 50 نانومتر وارد سطح شود و نانوکامپوزیت سطحی ایجاد کند. توزیع پودر در سرعتهای دورانی و حرکتیِ (800، 30)، (800،50)، (630، 40) و (rpm 1250، mm/min 125) مناسبتر از نمونههای قرار گرفته تحت سایر سرعتهای فرآیند است. نمونه با سرعت دورانی rpm800 و سرعت حرکتی 50 میلیمتر بر دقیقه در بین این نمونهها بهترین توزیع را دارد. سرعتهای فرآیند بالا موجب ایجاد تیغههای مارتنزیتی با ابعاد 100 تا 600 نانومتر شد. با تولید نانوکامپوزیت سطحی مقاومت به سایش فولاد حدودا به 1.5 برابر نمونههایی که بدون پودر تحت فرآیند همزن اصطکاکی قرار گرفته بودند، افزایش یافت. همچنین سختی این فولاد به 1.7 مقدار اولیه رسید. میتوان در تحلیل نتایج گفت پودر نانو با قفل کردن حرکت نابجاییها و مرزدانهها موجب بهبود خواص سایشی و افزایش سختی ماده شده است. با توجه به حضور حداقلی آستنیت باقیمانده در شکل تودهای یا مکعبی در ساختار در خصوص پایداری ابعاد نمونههای تحت فرآیند همزن اصطکاکی قرار گرفته نگرانی وجود ندارد. مشخص شد در اثر فرآیند همزن اصطکاکی نیز لایه سفید بر روی سطح ماده ایجاد میشود. ضخامت این لایه در سرعتهای بالاتر فرآیند دو برابر شد و از 60 میکرومتر به 120 میکرومتر افزایش یافت. مشخص شد عامل اصلی موثر در شکلگیری لایه سفید کارپلاستیک است. این لایه در اثر کارِ پلاستیکِ بیشتر، دانهریزتر میشود و ضخامت آن نیز افزایش مییابد