Effect of secondary carbides precipitated in Widmanstatten shape on tribological properties of cast materials

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

Identyfikatory

DOI

10.15 199/67.2015.7.4

Warianty tytułu

PL

Wpływ wydzieleń cementytu w układzie Widmanstattena na własności tribologiczne materiałów odlewanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hypereutectoid cast iron alloys such as G200CrNiMo4-3-3 have a very complex microstructure. The microstructure of these alloys is transformed ledeburite, perlite and secondary carbides precipitates. Proeutectoid carbides can precipitate in different morphologies and areas such as grain boundary precipitates, intergranular precipitates and Widmanstatten shape. Usually Widmanstatten microstructure is treated as a negative microstructural component, because of the possibility of stress concentration on the top of Widmanstatten carbides needles which adversely affect on material properties such as tensile strength and fracture toughness. Tribological measurements show a certain correlation between the amount of Widmanstatten carbides and friction coefficient of the material. Tests presented in this work were performed by the use of T05 block-on ring tribological tester. Various times and loads were used during tests. In addition a pin on disc tests in 750 °C were performed. Two variants of heat treatment, designed to changing the volume fraction and shape of secondary carbides precipitated in Widmanstatten shape, were used. It has been shown that the friction coefficient, increases with a volume fraction and average surface area of Widmanstatten carbides precipitations. Caused by the heat treatment changes in shape of Widmannstatten cementite precipitations results in a decrease in average friction coefficient.

PL

Nadeutektyczne odlewane stopy żelaza, takie jak staliwo G200CrNiMo4-3-3 mają bardzo złożoną mikrostrukturę, składającą się z ledeburytu przemienionego, perlitu i wydzieleń węglików drugorzędowych. Węgliki drugorzędowe mogą wydzielać się w różnych miejscach i morfologiach, takich jak: wydzielenia na granicach ziarn, w układzie Widmanstattena oraz w formie wydzieleń we wnętrzu ziarn. Mikrostruktura Widmanstattena uważana jest za składnik strukturalny wpływający niekorzystnie na własności materiału, takie jak wytrzymałość na rozciąganie czy odporność na pękanie. Zmiana tych własności związana jest z koncentracją naprężeń na wydzielonych w postaci igieł węglikach. Testy tribologiczne wykonane na staliwie G200CrNiMo4-3-3 wykazują bezpośrednią zależność pomiędzy ilością cementytu wydzielonego w układzie Widmanstattena a współczynnikiem tarcia. Badania przedstawione w niniejszej pracy zostały wykonane przy wykorzystaniu testera tribologicznego T05 wyposażonego w układ trący: klocek-pierścień (block on ring). Podczas badań zastosowano różne obciążenia węzła tarcia, jak i czasy, w których wykonywana była próba. Dodatkowo wykonano testy tribologiczne w temperaturze 750 °C, wykorzystując skojarzenie trące trzpień-tarcza (pin on disc). Zmiany udziału cementytu w układzie Widmanstattena jak i wielkości igieł osiągnięto po przez zastosowanie dwóch wariantów obróbki cieplnej. Otrzymane wyniki pozwoliły wykazać wzrost średniego współczynnika tarcia wraz ze wzrostem udziału procentowego, jak i wielkości wydzieleń cementytu w układzie Widmanstattena. Wzrost szerokości igieł cementytu w układzie Widmanstattena, wywołany obróbką cieplną, spowodował spadek wartości średniego współczynnika tarcia.

Słowa kluczowe

EN

friction coefficient; cast steel; proeutectoid cementite; Widmanstatten microstructure

PL

współczynnik tarcia; staliwo; cementyt drugorzędowy; mikrostruktura Widmanstattena

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 60, nr 7
• Strony: 324--329
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Frocisz Ł.

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

autor

Krawczyk J.

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

autor

Madej M.

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

Bibliografia

• 1. Zhang M.-X., Kelly P. M.: Crystallography and morphology of Widmanstatten cementite in austenite. Acta Materialia 1998, vol. 46, no. 13, pp. 4617÷4628.
• 2. Rożniata E.: Rola cementytu w procesie pękania staliwa L200HNM, AGH Kraków 2008 [praca doktorska].
• 3. Salski M., Wendorff Z., Gałkiewicz T., Leyko J.: Powstawanie struktury Widmanstattena w stali 18G2 oraz wpływ jej na własności mechaniczne po wyżarzaniu odprężającym. Hutnik 1971, nr 5, s. 250÷258.
• 4. Durand-Charre M.: Microstructure of steels and cast iron, Springer — Verlag Berlin Heidelberg New York, 2004.
• 5. Todorov R. P., Khristov Kh. G.: Widmanstatten structure of carbon steels. Metal Science and Heat Treatment 2004, vol. 46, no. 1-2, pp. 49÷53.
• 6. Krawczyk J., Pacyna J., Rożniata E.: The infuence of the heat treatment and cooling rate on the structure of {Cr-Ni-Mo} cast steel. Inżynieria Materiałowa 2006, no. 2, pp. 45÷52 [in polish].
• 7. Krawczyk J., Rożniata E., Pacyna J.: The influence of hypereutectoid cementite morphology upon fracture toughness of chromium-nickel-molybdenum cast steel of ledeburite class. Journal of Materials Processing Technology 2005, no. 162÷163, pp. 336÷341.