Tribological properties of high carbon steels in an as-cast state and after plastic deformation

• Autorzy: Frocisz Ł. , Krawczyk J. , Madej M.

Warianty tytułu

PL

Własności tribologiczne wysokowęglowych stali w stanie po odlaniu i przeróbce plastycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to conduct dry sliding tests on the designed hypereutectoid steels with the controlled contents increase of carbon, chromium, and manganese. Chromium and manganese were used to balance the changes related to the higher secondary carbides’ precipitation in the chemical composition of the matrix. Samples were investigated by the use of the block on disk friction method under the load of 100 N. The duration of each test was 2000 s with the wear track length approx. 500 m. The samples were investigated in the as-cast state and after hot plastic deformation. Two sets of four samples were prepared from the ingots and plastically deformed material. The heat treated (quenched and tempered) 100Cr6 steel was used as the counter-sample, with a new counter-sample used for each test. The obtained results show a decrease of the average friction coefficient for samples after plastic deformation. The phenomena that influenced this effect the most, observed in the alloy with the higher concentration of alloying elements, were grain boundary net defragmentation of secondary carbides and the elimination of Widmannstaten needles. The main wear mechanisms occurring during the tribological tests were sliding wear and material spalling.

PL

W pracy przedstawiono badania tribologiczne zaprojektowanych stopów nadeutektoidalnych z kontrolowanymi zmiennymi zawartościami węgla, chromu i manganu. Zwiększone zawartości chromu i manganu balansowały zubożenie osnowy w te pierwiastki związane z wydzielaniem większych ilości cementytu drugorzędowego. Stopy te badane były w układzie trącym klocek–pierścień przy obciążeniu 100 N. Czas trwania próby tribologicznej wynosił 2000 s, natomiast droga tarcia 500 m. Stopy te badane były w stanie po odlaniu, jak i po przeróbce plastycznej. Z odlewów i próbek odkształconych wykonano dwa zestawy po cztery próbki tribologiczne. Przeciwpróbkę stanowiła ulepszona cieplnie stal 100Cr6, dla każdej z prób użyto nowych przeciwpróbek. Badania pozwoliły na zaobserwowanie zmniejszenia wartości średniego współczynnika tarcia dla materiałów po przeróbce plastycznej. Największy wpływ na ten efekt miało przerwanie siatki cementytu drugorzędowego na granicach ziarn oraz usunięcie iglastych wydzieleń cementytu Widmannstatena obserwowanych w stopie o wyższym stężeniu pierwiastków stopowych. Głównym mechanizmem zużycia było zużycie ścierne z niewielkim udziałem wykruszania.

Słowa kluczowe

EN

steel; secondary carbides; tribology; microstructure; forging; casting

PL

stal; węgliki drugorzędowe; tribologia; mikrostruktura; kucie; odlewanie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 6
• Strony: 19--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Frocisz Ł.

• AGH University of Science and Technology Kraków, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science Av. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Krawczyk J.

• AGH University of Science and Technology Kraków, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science Av. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Madej M.

• AGH University of Science and Technology Kraków, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science Av. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Krawczyk J., Rożniata E., Pacyna J., The influence of hypereutectoid cementite morphology upon fracture toughness of chromium–nickel–molibdenium cast steel of ledeburite class, Journal of Materials Processing Technology, vol. 162–163, 2005, pp. 336–341.
• 2. Krawczyk J., Rożniata E., Dziurka R., Wpływ normalizowania niezupełnego staliwa G200CrNiMo4-3-3 na jego własności tribologiczne, Tribologia, vol.3, 2008, pp. 27–35.
• 3. Krawczyk J., Dziurka R., Rożniata E., The high-temperature tribology of iron matrix hypoeutectic alloy after under-annealing normalizing, Metallurgy and Foundry Engineering, vol. 34 no. 2, 2008, pp. 125–131.
• 4. Pirek A., Stradomski Z., Stachura S., Ocena mikrostruktury w aspekcie właściwości eksploatacyjnych walców hutniczych, Archives of Foundry, Vol. 6, No. 18 (1/2), pp. 449–454.
• 5. Zhang X., Liu W., Sun D. et al., The transformation of carbides during austenization and its effect on the wear resistance of high speed steel rolls, Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 38, 2007, pp. 499–505.
• 6. Wang Y., Lei T., Liu J., Tribo-metallographic behaviour of high carbon steels in dry sliding: Wear mechanisms and their transition, Wear, vol. 231, 1999, pp. 1–11.
• 7. Sharanabasappa M., Kabadi V. R., Shetty P. B., Veerabhadrappa A., Dry sliding wear behavior of hypereutectoid steel under the influence of microstructures, sliding speeds and normal pressures, Int. J. Mech. Eng. & Rob. Res, Vol. 4 no. 2, 2015, pp. 60–71.
• 8. Frocisz Ł., Krawczyk J., Bała P., Madej M., The relationship between tribological properties and microstructure of 90CrV6 steel, Metal 2015, 2015, ISBN: 978-80-87294-58-1, pp. 64–65.
• 9. Krawczyk J., Zjawiska tribologiczne zachodzące na powierzchni czopów żeliwnych walców hutniczych, Tribologia, vol. 3, 2008, pp. 17–26.
• 10. Krawczyk J., Zależność zużycia tribologicznego staliwa adamitowego od mikrostruktury, Tribologia, vol. 2, 2007, pp. 325–338.
• 11. Krawczyk J., Rożniata E., Dziurka R., Wpływ normalizowania niezupełnego staliwa G200CrNiMo4-3-3 na jego własności tribologiczne, Tribologia, vol. 3, 2008, pp. 27–36.
• 12. Frocisz Ł., Krawczyk J., Madej M., Effect of secondary carbides precipitated in Widmanstatten shape on tribological properties of cast materials, Rudy i Metale Nieżelazne Recykling; ISSN 0035-9696. Vol. 7, 2015, pp. 324–329.
• 13. Benz R., Elliott J. F., Chipman J., Thermodynamics of the carbides in the system Fe-Cr-C, Metallurgical Transactions, vol. 5, 1974, pp. 16–21.
• 14. Djutovic D., Hallstedt B., von Appen J., Dronskowski R., CALPHAD, bol. 35, 201, pp. 479–491.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).