Cryogenic treatment and PVD coatings to augment wear resistance of tool steels

• Autorzy: Peña-Parás L. , Trejo Montemayor L. A. , Ramírez Cantú S. , Fernández Corona R. D. , Reyna Reyes M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie obróbki kriogenicznej i powłok PVD do zwiększenia odporności na ścieranie stali narzędziowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of deep cryogenic treatment and PVD coatings on the wear resistance and toughness of D2, S7, H13 and M4 tool steels were studied. Three different PVD coatings were applied after heat treatment: AlCrN, TiAlN, TiCrN. In order to research the wear resistance, the ball-on-disk tribological test was used per ASTM G-99; material toughness was evaluated through the Charpy-V test. Wear scars were examined through optical microscopy to calculate the volume loss. It is found that cryogenic treatment improved wear resistance and toughness up to 63% and 12% respectively. The material with the best combination of wear resistance properties and toughness was S7 with cryogenic treatment and TiAlN coating.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu obróbki kriogenicznej i powłok PVD na odporność na ścieranie oraz udarność stali narzędziowych D2, S7, H13 i M4. Zastosowano trzy różne powłoki PVD: AlCrN, TiAlN, TiCrN, które wcześniej poddano obróbce cieplnej. W celu zbadania odporności na zużycie przeprowadzono badania z użyciem testera kula-tarcza zgodnie z wymogami normy ASTM G-99. Udarność została oceniona z wykorzystaniem młota Charpy’ego. Zużycie objętościowe zostało zmierzone za pomocą mikroskopu optycznego. Stwierdzono, że obróbka kriogeniczna polepszyła odporność na ścieranie o 63%, a udarność o 12%. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że materiałem o najlepszych właściwościach na ścieranie i udarność jest stal narzędziowa S7 poddana obróbce kriogenicznej i pokryta powłoką TiAlN.

Słowa kluczowe

EN

PVD coatings; tool steels; cryogenic treatment

PL

powłoki PVD; stale narzędziowe; obróbka kriogeniczna

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 3
• Strony: 109--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Peña-Parás L.

• Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Ave. Morones Prieto 4500 Pte., CP 66238 San Pedro, Garza García, N. L., México

autor

Trejo Montemayor L. A.

• Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Ave. Morones Prieto 4500 Pte., CP 66238 San Pedro, Garza García, N. L., México

autor

Ramírez Cantú S.

• Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Ave. Morones Prieto 4500 Pte., CP 66238 San Pedro, Garza García, N. L., México

autor

Fernández Corona R. D.

• Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Ave. Morones Prieto 4500 Pte., CP 66238 San Pedro, Garza García, N. L., México

autor

Reyna Reyes M.

• Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Ave. Morones Prieto 4500 Pte., CP 66238 San Pedro, Garza García, N. L., México

Bibliografia

• 1. Avner S.: Introduction to Physical Metallurgy, McGraw-Hill, 1964.
• 2. Wright J.: When D2 doesn't work. 2008. [Online]. Available: http://www.britishmetalforming.com.
• 3. Koneshlou M., Meshinchi Asi K., Khomamizadeh F.: Effect of cryogenic treatment on microstructure, mechanical and wear behaviors of AISI H13 hot work tool steel. Cryogenics 51 (2011), 55-61.
• 4. Arain A.: Heat Treatment and Toughness Behavior of Tool Steels (D2 and H13) for Cutting Blades, Master of Applied Science Thesis, University of Toronto, 1999.
• 5. ASM Handbook Volume 01: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys, ASM International, 1990.
• 6. Das D., Dutta A.K., Ray K.K.: Influence of varied cryotreatment on the wear behavior of AISI D2 steel. Wear 266 (2009), 297-309.
• 7. Zurecki Z.: Cryogenic Quenching of Steel Revisited. Heat Treating: Proceedings of the 23rd ASM Heat Treating Society Conference, 2005.
• 8. Dobrzański L.A., Adamiak M.: Structure and properties of the TiN and Ti(C,N) coatings deposited in the PVD process on high-speed steels. Journal of Materials Processing Technology 133, No. 1-2 (2003), 50-62.
• 9. Baragetti S., Tordini F.: A Review of the Fatigue Behaviour of Components Coated with Thin Hard Corrosion-Resistant Coatings, The Open Corrosion Journal 4 (2011), 9-17.
• 10. Rodríguez J.C., Igartua A., Bayón R., Fernández X., Nevshupa R., Martínez R., Rodríguez R., de Frutos A., Arenas M.A.: Rolling-sliding, scuffing, and tribocorrosion behavior of PVD multilayer coatings for rolling bearing application. 3rd International Conference on Integrity, Reliability and Failure, Porto/Portugal, 20-24 July 2009.
• 11. PalDey S., Deevi S.C.: Single layer and multilayer wear resistant coatings of (Ti,Al)N: a review. Materials Science and Engineering: A 342 (2003), 58-79.
• 12. "Oerlikon Balzers," [Online]. Available: http://www.oerlikon.com/balzers/mx.
• 13. "Cryosa Servicios S.A. de C.V.," [Online]. Available: http://www.cryosa.com.mx.
• 14. "Aceros SISA," [Online]. Available: http://www.sisa1.com.mx.
• 15. ASTM E23-07ae1: Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials, 2007.
• 16. ASTM G99, Standard Test Method for Wear Testing with a Pin on Disk Apparatus, 2005.
• 17. ASTM G133-05: Standard Test Method for Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear, 2002.