Rolling contact fatigue resistance of shot peened austempered ductile iron

• Autorzy: Zammit A. , Abela S. , Michalczewski R. , Kalbarczyk M. , Wagner L. , Mhaede M. , Wan R. , Grech M.

Warianty tytułu

PL

Odporność na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe żeliwa ADI poddanego kulowaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Compared to other ferrous materials, austempered ductile iron (ADI) has marked economic advantages such as low melting temperature, low shrinkage, excellent castability, good machinability, and high damping capacity. This makes it a potential candidate material for automotive components. The desired bulk properties required by these components can be obtained through careful control of the austempering parameters. However, to truly unlock its full potential, surface engineering techniques are necessary to improve the surface properties and characteristics of this material. This study provides an insight on the tribological behaviour of shot peened ADI. Lubricated rolling contact fatigue tests revealed that shot peening resulted in a 72% decrease in the average contact fatigue life when compared to the resulting fatigue life obtained by the as-austempered ADI specimens.

PL

W porównaniu ze stalą i staliwem żeliwo ADI cechuje się korzystniejszymi cechami użytkowymi, takimi jak niska temperatura topnienia, niewielki skurcz odlewniczy, doskonała lejność, dobra obrabialność i wysoka zdolność do tłumienia drgań. Cechy te czynią żeliwo ADI potencjalnym materiałem do zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym. Parametry materiałowe wymagane dla tych elementów maszyn mogą być uzyskane jedynie w wyniku prawidłowego przeprowadzenia procesów obróbki cieplnej skutkujących wytworzeniem struktury ausferrytycznej. Jednakże, by żeliwo to mogło być stosowane, niezbędna jest także poprawa właściwości użytkowych warstwy wierzchniej. W artykule zaprezentowano wyniki badań tribologicznych śrutowanego żeliwa ADI. Testy powierzchniowego zużycia zmęczeniowego wskazały na zmniejszenie o 72%, średniej trwałości żeliwa ADI po kulowaniu w stosunku do tegoż żeliwa w stanie wyjściowym.

Słowa kluczowe

EN

rolling contact fatigue resistance; shot peening; austempered ductile iron

PL

powierzchniowe zużycie zmęczeniowe; śrutowanie; żeliwo ADI

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 4
• Strony: 137--147
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Zammit A.

• Department of Metallurgy and Materials Engineering, University of Malta, Malta

autor

Abela S.

• Department of Metallurgy and Materials Engineering, University of Malta, Malta

autor

Michalczewski R.

• Tribology Department, Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute (ITeE – PIB), 26-600 Radom, Poland

autor

Kalbarczyk M.

• Tribology Department, Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute (ITeE – PIB), 26-600 Radom, Poland

autor

Wagner L.

• Institute of Materials Science and Engineering, Clausthal University of Technology, Germany

autor

Mhaede M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Clausthal University of Technology, Germany

autor

Wan R.

• Institute of Materials Science and Engineering, Clausthal University of Technology, Germany

autor

Grech M.

• Department of Metallurgy and Materials Engineering, University of Malta, Malta

Bibliografia

• 1. Kirk D.: Residual stresses and retained austenite in shot peened steels in ICSP-1, Paris, France, 1981, 271–278.
• 2. Blackmore P.A., Harding R.A.: The effects of metallurgical process variables on the properties of ADI, Journal of Heat Treating, 3, 310–325, 1984.
• 3. Champaigne J.: Shot peening overview, Metal Improvement Company 2001.
• 4. Kobayashi M., Hasegawa K.: Effect of shot peening on the pitting fatigue strength of carburised gears, in ICSP-4, Tokyo, Japan, 1990, 465–476.
• 5. Townsend D.P., Zaretsky E.V.: Effect of shot peening on surface fatigue life of carburized and hardened AISI 9310 spur gears, NASA Technical Paper, 2047, 5–12, 1982.
• 6. Townsend D.P.: Improvement in surface fatigue life of hardened gears by highintensity shot peening, NASA Tech Report 91-C-0421992.
• 7. Ohba H., Matsuyama S., Yamamoto T.: Effect of shot peening treatment on rolling contact fatigue properties of austempered ductile iron, Tribology Transactions, 45, 576–82, 2002.
• 8. Sharma V.K.: Roller contact fatigue study of austempered ductile iron, Journal of Heat Treating, 3, 326–334, 1984.
• 9. Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Wulczyński J.: A method for the assessment of the rolling contact fatigue of modern engineering materials in lubricated contact, Transactions of Famena, 36, 39–48, 2012.
• 10. Institute of Petroleum, Rolling Contact Fatigue Tests for Fluids in a Modified Four-Ball Machine, 1982.
• 11. Zammit A., Hopkins L., Betts J.C., Grech M.: Austenite transformation in austempered ductile iron in Materials Science and Engineering (MSE 2008), Nuremberg, Germany, 2008.
• 12. Zammit A., Mhaede M., Grech M., Abela S., Wagner L.: Influence of shot peening on the fatigue life of Cu-Ni austempered ductile iron, Materials Science and Engineering: A, 545, 78–85, 2012.
• 13. Cullity B.D., Stock S.R.: Elements of X-ray diffraction, Third ed.: Prentice Hall, 2001.
• 14. Field A., Hole G.: How to Design and Report Experiments: SAGE Publications Ltd, 2012.
• 15. Vrbka M., Křupka I., Svoboda P., Šperka P., Návrat T., Hartl M., Nohava J.: Effect of shot peening on rolling contact fatigue and lubricant film thickness within mixed lubricated non-conformal rolling/sliding contacts, Tribology International, 44, 1726–1735, 2011.
• 16. Ding Y., Rieger N.F.: Spalling formation mechanism for gears, Wear, 254, 1307–1317, 2003.
• 17. Sadeghi F., Jalalahmadi B., Slack T.S., Raje N., Arakere N.K.: A review of rolling contact fatigue, Journal of Tribology, 131, 1–15, 2009.
• 18. Stachowiak G.W., Batchelor A.W.: Engineering Tribology, Third Edition ed. Oxford UK: Elsevier Inc., 2005.
• 19. Magalhães L., Seabra J., Sa C.: Experimental observations of contact fatigue crack mechanisms for austempered ductile iron (ADI) discs, Wear, 246, 134–148, 2000.
• 20. Magalhães L., Seabra J., Sa C.: Contact fatigue behaviour of artificially indented austempered ductile iron (ADI) discs: Elsevier Science B.V., 2001.
• 21. Flodin A., Andersson S.: Simulation of mild wear in spur gears, Wear, 207, 16–23, 1997.