Abstract
The aim of the present work is to establish the relationship between laser cladding process parameters (Power, Process Speed and Powder feed rate) and AISI D2 tool steel metallurgical transformations, with the objective of optimizing the processing conditions during real reparation. It has been deposited H13 tool steel powder on some steel substrates with different initial metallurgical status (annealed or tempered) using a coaxial laser cladding system. The microstructure of the laser clad layer and substrate heat affected zone (HAZ) was characterized by Optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Electron Backscattered Diffraction (EBSD). Results show that the process parameters (power, process speed, feed rate…) determine the dimensions of the clad layer and are related to the microstructure formation. Although it is simple to obtain geometrically acceptable clads (with the right shape and dimensions) in many cases occur some harmful effects as carbide dilution and non-equilibrium phases formation which modify the mechanical properties of the coating. Specifically, the presence of retained austenite in the substrate-coating interface is directly related to the cooling rate and implies a hardness diminution that must be avoided. It has been checked that initial metallurgical state of the substrate has a big influence in the final result of the deposition. Tempered substrates imply higher laser absorption and heat accumulation than the ones in annealed condition. This produces a bigger HAZ. For this reason, it is necessary to optimize process conditions for each reparation in order to improve the working behaviour of the component.
Highlights
Se ha depositado polvo de acero de herramienta (H13) sobre diferentes sustratos de acero que se encuentran en estado metalúrgico diferente para comparar los resultados y se ha analizado la microestructura del recubrimiento y de la zona afectada por el calor (ZAC) mediante microscopia óptica, microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD)
The aim of the present work is to establish the relationship between laser cladding process parameters (Power, Process Speed and Powder feed rate) and AISI D2 tool steel metallurgical transformations, with the objective of optimizing the processing conditions during real reparation
Results show that the process parameters determine the dimensions of the clad layer and are related to the microstructure formation
Summary
El sector industrial del utillaje metálico (matricería, moldes y herramientas) es un sector altamente competitivo que requiere de técnicas que permitan aumentar la vida de las herramientas mediante su reparación y/o el aumento de sus prestaciones. Se han desarrollado numerosas técnicas de reparación y/o mejora de las prestaciones basadas en el recubrimiento de zonas concretas del componente. Desde el punto de vista metalúrgico, esta técnica es poco conocida en la reparación de algunos aceros para herramienta y se han producido diversos resultados contradictorios en cuanto al comportamiento en servicio del componente reparado[5]. De la misma manera que ocurre con las fundiciones con alto contenido en cromo[7], en los aceros para herramienta con alto contenido en cromo, un tratamiento térmico inadecuado produce la retención de austenita durante el enfriamiento, así como la inhibición de la precipitación de carburos. Es importante determinar hasta qué punto es posible mejorar las propiedades del recubrimiento tan sólo con el control de los parámetros del proceso (potencia del láser, velocidad de avance y caudal de polvo aportado). Se analizará la defectología encontrada en las deposiciones realizadas y determinar las causas que originan dichos defectos
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