ارزیابی میزان سختی و رفتار فشاری فولادهای تقویت شده با ذرات کاربید تنگستن

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• هادی نصیری ¹
• حمید سازگاران ²
• علی محمد ناصریان نیک ³

¹ استادیار گروه مهندسی مواد، دانشکده مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

² دانشگاه صنعتی قوچان

³ استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

10.22067/jmme.2025.90424.1163

چکیده

در این پژوهش، با استفاده از روش متالورژی پودر، ذرات کاربید تنگستن به عنوان تقویت‌کننده (0، 5/0، 1، 2 و 4 درصد وزنی) به فولاد حاوی 5/0 درصد وزنی کربن اضافه شدند. شایان توجه است که 2 درصد وزنی فسفید آهن به منظور ایجاد سازوکار تف‌جوشی حالت ذوبی به مخلوط‌های پودری تهیه شده اضافه شد. میزان چگالی، درصد تخلخل، رفتار فشاری و میزان سختی نمونه‌های فولاد تقویت شده اندازه‌گیری گردید. در ادامه، ریزساختار فولادهای تف‌جوشی شده توسط میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی مطالعه شد. نتایج حاکی از آن است که میزان چگالی نمونه‌های تف‌جوشی شده بین 9/6927 تا kg/m3 1/7101 و درصد تخلخل بین 21/17 تا 41/19درصد است. علاوه بر این، ریزساختار نمونه‌های فولادی حاوی فریت چندوجهی و پرلیت است. در نمونه فولادی حاوی 4 درصد وزنی کاربید تنگستن، کلوخه‌ای شدن ذرات تقویت‌کننده درون فاز زمینه در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مشاهده شد. همچنین میزان سختی، ضریب کشسانی، استحکام تسلیم و استحکام فشاری فولادهای تقویت شده با افزایش مقدار کاربید تنگستن تا 2 درصد وزنی افزایش و سپس، روند کاهش نشان می‌دهند که به تغییرات درصد تخلخل، بروز پدیده کلوخه‌ای شدن و همچنین ممانعت ذرات تقویت‌کننده از متراکم شدن در طی فرآیند فشردن در نمونه فولادی حاوی 4 درصد وزنی تنگستن ارتباط دارد.

کلیدواژه‌ها

• متالورژی پودر
• ذرات کاربید تنگستن
• رفتار فشاری
• سختی
• ریزساختار

موضوعات

• مواد پیشرفته

---

عنوان مقاله [English]

Investigation on Compressional Properties and Hardness of WC Reinforced Steels

نویسندگان [English]

• Hadi Nasiri ¹
• Hamid Sazegaran ²
• Ali mohamad Naserian-Nik ³

¹ Assistant Professor, Department of Materials Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran

² دانشکده مهندسی گروه مهندسی صنایع

³ Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Advanced Technologies, Quchan University of Technology, Quchan, Iran

چکیده [English]

In this work, using the powder metallurgy method, tungsten carbide particles (0, 0.5, 1, 2, and 4 wt.%) were added as reinforcement to the steel containing 0.5 wt.% of carbon. It is worth noting that 2 wt.% of iron phosphide was added to the prepared powder mixture in order to create a liquid phase sintering mechanism. Density, porosity content, compressive properties, and hardness of reinforced specimens were experimentally examined. In addition, the microstructure of sintered steels was studied using optical and scanning electron microscopes. The obtained results indicate the density is between 6927.9 to 7101.1 kg/m3 and the porosity is between 17.21 to 19.41%. The microstructure of the steel specimens contains ferrite and pearlite. In the specimen containing 4 wt.% of tungsten carbide, the agglomeration of reinforcing particles in the steel matrix was observed in the SEM micrographs. Also, it can be seen, the hardness, elasticity coefficient, yield strength and compressive strength of reinforced steels increased by adding the amount of tungsten carbide up to 2 wt.%. After that the mentioned properties showed a decreasing trend, which is due to changes in the percentage of porosity and occurrence of agglomeration phenomenon. Another reason for such effect is the prevention of reinforcement particles from condensing during the compression process for specimen with 4 wt.% of tungsten carbide.

کلیدواژه‌ها [English]

• Powder metallurgy
• WC particles
• Compressional properties
• Hardness
• Microstructure