ذوب سطحی و بررسی اثر اندازۀ ذرات و غلظت کاربید تیتانیم بر مورفولوژی کاربیدهای MC در آلیاژسازی فولاد AISI H13 با لیزر پالسی

Abstract

در این پژوهش، ریزساختار حاصل از ذوب سطحی فولاد AISI H13 با لیزر پالسی Nd:YAG مطالعه شد. سپس با آلیاژسازی سطح با پودر TiC، اثر اندازه ذرات و غلظت پودر بر ریزساختار کامپوزیت سطحی بررسی شد. برای این هدف پودر TiC با اندازه ذرات 1 و 45 میکرومتر به صورت لایه‌هایی با ضخامت‌های مختلف بر روی سطح فولاد H13 پیش‌نشانده و سپس فرآیند آلیاژسازی با لیزر انجام شد. نتایج نشان داد که در اثر عملیات ذوب سطحی، یک ساختار متناوب سلولی/دندریتی از عمق به سطح حوضچه مذاب توسعه یافت و شبکه‌ای غنی تر از عناصر آلیاژی در مناطق مرزی سلول/دندریت‌ها تشکیل ‌شد. سرعت سرد شدن در شرایط آزمایش از مرتبه یک میلیون کلوین بر ثانیه تخمین زده شد. با آلیاژسازی سطحی، ذرات پودر اولیه TiC به صورت کامل (پودر 1 میکرومتر) یا جزئی (پودر 45 میکرومتر) در حوضچه مذاب حل شدند و در هنگام سرد شدن، کاربیدهای MC بر پایه کاربید تیتانیم از مذاب رسوب کردند. افزایش ضخامت لایه پیش‌نشانده موجب متنوع‌تر شدن مورفولوژی رسوب‌های کاربیدی شد. در غلظت‌های کمتر TiC در مذاب، اندازه کاربیدهای MC در نمونه آلیاژسازی شده با پودر 45 میکرومتر ظریف‌تر بود. با افزایش تعداد رسوب‌ها، ساختارهای سلولی/دندریتی فولاد زمینه به دانه‌های هم محور و شبکه پیوسته مرز سلول/دندریت‌ها نیز به شبکه‌ای ناپیوسته در مرزدانه‌ها تبدیل شد.