بررسی خواص مکانیکی و ریزساختاری ساختار تدریجی فولاد زنگ‌نزن 17-4ph و stellite6 ساخته شده با فرایند رسوب‌نشانی مستقیم لیزری

در این پژوهش، به‌منظور دستیابی به ساختار تدریجی بین فولاد زنگ‌نزن p17-4phو آلیاژ stellite6، از فرایند رسوب‌نشانی مستقیم لیزری استفاده شد. نمونه‌ها به‌گونه‌ای طراحی و ساخته شدند که ترکیب شیمیایی در هر مرحله به‌صورت تدریجی و گام‌به‌گام از %100 p17-4phبه %100 stellite6 تغییر یابد. این تغییر به‌صورت کاهش 25 درصدی سهم p17-4phو افزایش 25 درصدی سهم stellite6 در هر مرحله صورت گرفت. بررسی ریزساختار و توضیع عناصر با میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری انجام شد. به منظور محاسبه خواص مکانیکی با آزمون میکروسختی hv و آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد ساختار مارتنزیتی سوزنی در بستر، با انتقال به ترکیب %25 به دندریت‌های سلولی تبدیل و با افزایش درصدstellite 6  و افزایش cr و w موجب گسترش مرز دانه‌ها و تجمع کاربید میان دندریت‌ها شد. در ترکیب %50 ظهور دندریت‌های ستونی جهت‌دار مشاهده شد. در مقادیر بالاتر stellite 6، ساختار دندریتی ریزتر شده و به ساختارهای هم‌محور تبدیل شد. روند تغییر ریزسختی از فلزپایه، از 300 ویکرز برای p17-4phدر امتداد ساخت به سمت لایه های بالاتر نمونه‌ها افزایش و تا 490 ویکرز برای stellit6 خالص مشاهده شد. آزمون کشش نشان داد که σᵧ و σᵤ در تمامی ترکیبات در بازه‌ 1102–1159 مگاپاسکال با کاهش اندک و پیوسته حفظ شده و نبود فازهای ترد یا عیوب ساختاری موفقیت فرایند رسوب‌نشانی مستقیم لیزری را تایید می‌کند. درصد ازدیاد طول نیز از %7 در استلایت 6 تا %19 در p17-4phبا افزایش میزان p17-4phافزایشی بوده و ترکیب 50–50 با 14.5 درصد ازدیاد طول بهترین تعادل بین استحکام و انعطاف‌پذیری را ارائه داده است.

mechanical and microstructural properties investigation of functionally graded stellite6/17-4ph fabricated by direct laser deposition

in this study, laser direct deposition was employed to fabricate a functionally graded transition between 17‑4ph stainless steel and stellite 6. specimens were designed and produced such that the chemical composition varied incrementally from 100% 17‑4ph to 100% stellite 6, with each step involving a 25% decrease in the 17‑4ph content and a corresponding 25 % increase in stellite 6. microstructural evolution and elemental distribution were characterized by scanning electron microscopy (sem) and energy-dispersive spectroscopy (eds), while mechanical properties were assessed via vickers microhardness testing and uniaxial tensile tests. the microstructural analysis revealed a needle‑like martensitic matrix in the substrate, which transformed into cellular dendrites upon reaching the 25% stellite 6 layer. as the stellite 6 fraction increased, along with corresponding rises in cr and w content, grain boundaries broadened and carbides accumulated within interdendritic regions. at the 50% composition, oriented columnar dendrites became prominent, and at higher stellite 6 levels the dendritic structure refined further, ultimately evolving into an equiaxed morphology. microhardness measurements showed a continuous increase from approximately 300 hv in the 17‑4ph substrate to 490 hv in the pure stellite 6 layer. tensile testing demonstrated that both yield strength (σᵧ) and ultimate tensile strength (σᵤ) remained within 1102–1159 mpa across all compositions, with no evidence of brittle phases or manufacturing defects. elongation increased from 7% in pure stellite 6 to 19% in pure 17‑4ph, with the 50%–50% gradient exhibiting an optimal balance of strength and ductility (14.5% elongation).