Dyfuzja tlenu w tytanie a jego zużycie ścierne. Cz. II. Przeciwpróbka z hartowanej stali C45

• Autorzy: Król S. , Ptaček L. , Zalisz Z. , Hepner M.

Warianty tytułu

EN

Oxygen diffusion in titanium and its abrasive wear. Part II. Counterspecimen - hardened C45 carbon steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych metodą tarcza-trzpień. W serii prób stosowano trzpienie wykonane z tytanu oraz z tytanu z wytworzoną na powierzchni warstwą dyfuzyjnie umocnioną tlenem, a tarczę z hartowanej stali węglowej C45. Badania wykonano w temperaturze pokojowej, bez smarowania. Strukturę powierzchni trzpienia, ścieżki zużycia oraz tworzących się produktów zużycia badano stosując mikroskopię skaningową i mikroanalizę rentgenowską. Wykazano, że dominującym mechanizmem zużycia tytanu w stanie wyjściowym jest zużycie ścierne, a więc mikroskrawanie, bruzdowanie i łagodne zużycie ścierne tworzącymi się produktami zużycia. Przeciwpróbka podlegała łagodnemu zużyciu ściernemu. Te dominujące mechanizmy są uzupełniane przez zużycie adhezyjnc i triboutlenianie. W parze tribologicznej tytan natleniony-hartowana stal C45 zużyciu podlegała przede wszystkim stal, a tworzące się produkty zużycia były tlenkami Fe2O3 i Fe3O4 (zużycie ścierne + triboutlenianie), natomiast próbka podlegała łagodnemu zużyciu ściernemu. Intensywność zużywania się próbki tytanu natlenionego w stanie quasi-ustalonym była ok. 160 razy niższa niż tytanu w stanie wyjściowym.

EN

The aim of the paper is to present the results of conformal pin-ondisc tribological tests concerning the hard oxidised zone created in superficial layer of a titanium specimen sliding against the hardened to a hardness of 690 HV carbon C45 steel counter-specimen. Tribological testing was carried out at room temperature and at unlubricated conditions. After tests the structures and chemical compositions of the wear debris and worn surfaces were a subject of SEM and X-ray investigations. In comparison with the baseline the technical quality titanium/steel C45 couple, the wear and lifetime performance of the oxidised titanium/steel C45 couple was markedly superior. Dominant wear debris discovered to be chips of metallic titanium with local isles of rutile (TiO2) or to be a fine powder of iron oxides, respectively to the mating pair. It was confirmed that strong rise of the titanium surface hardness after oxidising increases the couple wear resistance within the factor of similar to 160.

Słowa kluczowe

PL

dyfuzja tlenu; tytan; zużycie ścierne; przeciwpróbka; stal hartowana C45

EN

oxygen diffusion; titanium; abrasive wear; counterspecimen; hardened C45 carbon steel

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2003
• Tom: nr 6
• Strony: 45--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Król S.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Materałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych, ul. Mikołajczyka 5, 45-233 Opole

autor

Ptaček L.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Materałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych, ul. Mikołajczyka 5, 45-233 Opole

autor

Zalisz Z.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Materałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych, ul. Mikołajczyka 5, 45-233 Opole

autor

Hepner M.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Materałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych, ul. Mikołajczyka 5, 45-233 Opole

Bibliografia

• 1. Kafstad P.: High temperaturę oxidation of metals. J. Willey, London (1966), s. 169-178.
• 2. Mrowec S.: Kinetyka utleniania metali. Śląsk (1982), s. 162.
• 3. Zwicker U.: Tkań und Titan legierungen. Springer-Yelag Berlin-Heidelberg-New York (1974).
• 4. Król S.: Mechanism of oxidation kinetics of titanium and selected titanium alloys. Scientific Papers. High Engineering School, Opole 1994.
• 5. Mrowec S.: Teoria dyfuzji w stanie stałym. PWN, Warszawa 1989.
• 6. Andersen S., Wadsley D.A.: Crystallographic sher and diffusion paths in certain higher of niobium tugsten, molybdenum and titanium. Nature 211 (1966), s. 581.
• 7. Roe W.P., Palmer H.R., Opie W.R.: Difrusion of oxygen in alpha and beta titanium. Trans ASM 52 (1960), s. 191.
• 8. Dechamps M., Lehr P.: Sur i oxydation du titane a en atmosphere d'oxygene: Role de la couche oxyde'e at mecanisme d'oxydation. J.Lesi - Common Met 56 (1977), s. 193.
• 9. Rosa C. J.: Oxygen diffusion in alpha and beta titanium in the temperature rangę of 932 to 1142°C. Metal. Trans, 1 (1970), s. 2517.
• 10. Liu Z., Welsch G.: Literaturę survey on difrusivities of oxygen, aluminum and vanadium in alpha titanium, beta titanium and in rutile. Metal. Trans. 19A (1988), 's. 1121.
• 11. Król S., Ptacek L., Żalisz Z., Hepner M.: Friction and wear properties of titanium and oxidized titanium in dry sliding against hardened AISI1045 steel. Proceedings of AMME 2001 Conference, Gliwice-Krakow-Zakopane, Poland, p. 313-316.
• 12. Streicher R.M., Weber H., Schon R, Smelitsch M.: New surface modification for Ti6A17Nb alloy: oxygen diflEusion hardening. Biometer 12(1991), s. 125-129.
• 13. Haseb A. S.M. A, Ohidul A.M.: Effect of surface oxidation on the wear characteristics of titanium alloys. Proceedings of World Engineering Congress '99. Kuala Lampur, Malaysia 1999, s. 195-200.
• 14. Bidinski K.G.: Tribological properties of titanium alloys. Wear 151. 1991, s. 203-217.
• 15. Molineri A., StrafFelini G., Tesi B., Baccai T: Dry sliding wear mechanism of the Ti6A14V alloy. Wear 208. 1977, s. 105-112.
• 16. Dong H., Bloyce A., MortonP.H., Bell T.: Surface engineering to improve tribology performance of Ti6A14V. Surf. Eng. 13 (5). 1997, s. 402^26.