Resistance to wear as a function of the microstructure and selected mechanical properties of microalloyed steel with boron

• Autorzy: Konat Ł. , Napiórkowski J. , Kołakowski K.

Warianty tytułu

PL

Odporność na zużywanie w funkcji mikrostruktury i wybranych właściwości mechanicznych mikrostopowych stali z borem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the structure and the results of abrasive wear resistance tests of XAR^®600, TBL PLUS, and B27 steel. As a result of the tests conducted by means of light and scanning microscopy, it has been proven that these types of steel are characterised by subtle differences in their structures, affecting their strength and performance properties. In the delivered condition, all types of steel are characterised by a fine-grained structure with post-martensitic orientation with insets of carbide phases. The structural type of the discussed steel types disclosed in the course of the research, as well as the results of the conducted spectral analyses of the chemical composition, indicate that their properties are shaped in the course of specialist procedures of thermomechanical rolling. According to the above-mentioned test results, it can be concluded that the analysed steel types were designed in compliance with the canons of materials engineering in relation to low-alloy steel resistant to abrasive wear. Due to this, the obtained results of the structural tests of XAR^®600, TBL PLUS, and B27 steel were subjected to verification in the course of abrasive wear resistance tests by means of the “spinning bowl” method. The tests, conducted in real soil masses – loamy sand, light clay, and normal clay, compared with the results of hardness measurements, indicated a strict dependence of abrasive wear resistance ratios as a function of structure and the heat treatment condition of the tested types of steel. All the obtained test results were referred to 38GSA steel in a normalised condition.

PL

W pracy przedstawiono budowę strukturalną oraz wyniki badań odporności na zużywanie ścierne stali XAR^®600, TBL PLUS oraz B27. W wyniku przeprowadzonych badań metodami mikroskopii świetlnej i skaningowej wykazano, że stale te cechują się subtelną różnicą w budowie strukturalnej rzutującą na ich własności wytrzymałościowe i użytkowe. W stanie dostarczenia wszystkie stale charakteryzują się drobnoziarnistą strukturą o orientacji pomartenzytycznej z wydzieleniami faz węglikowych. Ujawniony w toku badań rodzaj budowy strukturalnej rozpatrywanych gatunków stali, a także wyniki przeprowadzonych analiz spektralnych składu chemicznego wskazują, iż ich właściwości kształtowane są w toku specjalistycznych zabiegów termomechanicznego walcowania. Zgodnie z powyższymi wynikami badań można stwierdzić, że analizowane stale zostały zaprojektowane zgodnie z kanonami inżynierii materiałowej w odniesieniu do niskostopowych stali odpornych na zużywanie ścierne. W związku z tym uzyskane wyniki badań strukturalnych stali XAR^®600, TBL PLUS oraz B27 zostały poddane weryfikacji w toku prób odporności na zużywanie ścierne metodą „wirującej misy”. Zrealizowane badania w rzeczywistych masach glebowych – piasek gliniasty, glina lekka oraz glina zwykła, w zestawieniu z wynikami pomiarów twardości, wykazały ścisłą zależność wskaźników odporności na zużywanie ścierne w funkcji struktury oraz stanu obróbki cieplnej badanych stali. Wszystkie uzyskane wyniki badań odniesiono do stali 38GSA w stanie normalizowanym.

Słowa kluczowe

EN

steel resistant to abrasive wear; performance characteristics; structural and mechanical properties; XAR steel; TBL Plus steel; B27 steel

PL

stale odporne na zużywanie ścieranie; charakterystyka użytkowa; własności strukturalne i mechaniczne; stal XAR; stal TBL Plus; stal B27

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 4
• Strony: 101--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Konat Ł.

• Wrocław University of Technology, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

autor

Napiórkowski J.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Michała Oczapowskiego 2, 10-719 Olsztyn

autor

Kołakowski K.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Michała Oczapowskiego 2, 10-719 Olsztyn

Bibliografia

• 1. Dudziński W., Konat Ł., Białobrzeska B.: Fractographic analysis of selected boron steels subjected to impact testing. Archives of Metallurgy and Materials (2015), vol. 60, nr 3, pp. 2373–2378.
• 2. Dudziński W., Białobrzeska B., Konat Ł.: Analiza porównawcza właściwości strukturalnych i mechanicznych wybranych stali niskostopowych z borem odpornych na zużycie ścierne. Polska metalurgia w latach 2011–2014. Kraków (2014), pp. 871–888.
• 3. Dudziński W., Konat Ł., Pękalski G.: Nowoczesne stale konstrukcyjne. Strategia utrzymania w ruchu maszyn i urządzeń górnictwa odkrywkowego o wysokim stopniu degradacji technicznej, Dionizy Dudek (edit.). Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej (2013), pp. 346–366.
• 4. Frydman S., Konat Ł., Białobrzeska B., Pękalski G.: Impact resistance and fractography of low-alloy martensitic steels. Archives of Foundry Engineering (2008), vol. 8, spec. iss. 1, pp. 89–94.
• 5. Dudziński W., Konat Ł., Pękalski G.: Structural and strength characteristics of wear-resistant martensitic steels. Archives of Foundry Engineering (2008), vol. 8, iss. 2, pp. 21–26.
• 6. Dudziński W., Konat Ł., Pękalska L., Pękalski G.: Struktury i właściwości stali Hardox 400 i Hardox 500. Inżynieria Materiałowa (2006), R. 27, nr 3, pp. 139-142.
• 7. Yazici A.: Investigation of the reduction of mouldboard ploughshare wear through hot stamping and hardfacing processes. Turkish Journal of Agriculture and Forestry (2011) 461–468.
• 8. Horvat Z., Filipovic D., Kosutic S., Emert R.: Reduction of mouldboard plough share wear by a combination technique of hardfacing (2008), pp. 778–782.
• 9. Kostencki P.: Nacisk gleby na powierzchnię natarcia lemiesza płużnego a ubytek materiału z tej powierzchni. Inżynieria Rolnicza (2010), pp. 127–133.
• 10. Forsstrom D., Lindback T., Jonsen P., Prediction of wear in dumper truck body by coupling SPH-FEM. Tribology 8 (2014), pp. 111–115.
• 11. Tong J., Ma Y., Arnell R. D., Ren L.: Free abrasive wear behavior of UHMWPE composites filled with wollastonite fibers. Composites (2006), pp. 38–45.
• 12. Singh D., Saha K. P., Mondal D. P.: Development of mathematical model for prediction of abrasive wear behaviour in agricultural grade medium carbon steel. Indian Journal of Engineering and Materials Sciences (2011), pp. 125–136.
• 13. Napiórkowski J., Kołakowski K., Pergoł A.: Ocena zużycia nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych stosowanych na narzędzia obrabiające glebę. Inżynieria Rolnicza (2011), pp. 191–197.
• 14. Kapcińska-Popowska D.: Porównawcze badania zużycia ściernego nowej generacji stali Hardox 500 i materiałów powszechnie stosowanych. Journal of research and applications in agricultural engineering (2011), pp. 66–70.
• 15. Napiórkowski J.: Zużyciowe oddziaływanie gleby na elementy robocze narzędzi rolniczych. Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej, Kraków (2005).
• 16. Napiórkowski J., Drożyner P., Kołakowski K., Mikołajczak P.: Analysis of tribological processes of construction materials in the soil mass abrasive wear process. International Virtual Journal for Science, Technics and Innovations for the Industry 6 (2012), pp. 27–29.
• 17. BN-85/0642-48.
• 18. https://www.thyssenkrupp-steel.com.
• 19. www1.ruukki.com.
• 20. Łętkowska B.: Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i wybrane własności stali gatunku B27 oraz 28MCB5. Doctoral thesis, Politechnika Wrocławska (2013).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.