Comparative analysis of abrasive-wear resistance of Brinar and Hardox steels

• Autorzy: Białobrzeska B. , Konat Ł.

Warianty tytułu

PL

Analiza porównawcza odporności na zużywanie ścierne stali Brinar i Hardox

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the most important problems encountered during operation of machine parts exposed to abrasive action is their wear. In addition, these parts often work under dynamic loads, so their satisfactory ductility is also required. A combination of these apparently opposing properties is to a large degree possible in low-alloy martensitic steels containing boron. These steels are manufactured by numerous metallurgical concerns, but their nomenclature is not standardised and they appear under names given by the manufacturers, and their specifications are available in commercial information materials only. Till now, Hardox steels have been objects of great interest but, with regard to the continuous development of materials engineering, the created material database requires regular supplementation. To that end, two grades of steels from this group, Brinar 400 and Brinar 500, were subjected to comparative analysis of their abrasive-wear resistance in relation to properties of competitive grades Hardox 400 and Hardox 500. Abrasive-wear resistance tests were carriedout in laboratory conditions using a tribotester T-07. In addition, to identify the main wear mechanisms, worn surfaces of the specimens were examined with use of a scanning electron microscope.

PL

Jednym z najważniejszych problemów, na jaki napotyka się podczas eksploatacji elementów maszyn narażonych na działanie masy ściernej, jest ich zużywanie. Dodatkowo elementy te pracują często w warunkach obciążeń o charakterze dynamicznym, stąd wymaga się od nich również zadowalającej ciągliwości. Połączenie tych, na pierwszy rzut oka, przeciwstawnych właściwości było w dużej mierze możliwe w niskostopowych, martenzytycznych stalach z borem. Stale te są produkowane przez wiele koncernów hutniczych, ale nazewnictwo ich nie jest znormalizowane i występują pod nazwami nadanymi im przez producentów, a dane o nich dostępne są jedynie w materiałach komercyjnych. Do tej pory intensywnie zajmowano się stalami typu Hardox, ale w związku z ciągłym rozwojem inżynierii materiałowej stworzona baza materiałowa wymaga stałych uzupełnień. W tym celu analizie porównawczej, pod względem odporności na zużywanie ścierne, poddano kolejne dwa gatunki należące do tej grupy stali – Brinar 400 i Brinar 500, których właściwości odniesiono do konkurencyjnych stali Hardox 400 i Hardox 500. Badania odporności na zużywanie ścierne tych stali zrealizowano w warunkach laboratoryjnych za pomocą tribotestera T-07. Dodatkowo, w celu zidentyfikowana głównych mechanizmów zużywania, za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM) zostały przeprowadzone badania wyeksploatowanych powierzchni próbek analizowanych stali.

Słowa kluczowe

EN

abrasion wear; low-alloy boron steel; dry sand-rubber wheel test; Brinar; Hardox

PL

zużywanie ścierne; niskostopowe stale z borem; test odporności na zużywanie ścierne; Brinar; Hardox

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 7--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Białobrzeska B.

• Wroclaw University of Technology, Department of Materials Science, Welding and Strength of Materials, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wroclaw, Poland

autor

Konat Ł.

• Wroclaw University of Technology, Department of Materials Science, Welding and Strength of Materials, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• 1. Buchely M.F., Gutierrez J.C., Leon L.M., Toro A., The effect of microstructure on abrasive wear of hardfacing alloys, Wear 259(1–6) (2005) 52–61.
• 2. Choo S.H., Kim C.K., Euh K., Lee S., Jung J.Y., Ahn S., Correlation of microstructure with the wear resistance and fracture toughness of hardfacing alloys reinforced with complex carbides, Metall. Mater. Trans. A 31(12) (2000) 3041–3052.
• 3. Chotěborský R., Hrabě P., Müller M., Savková J., Jirka M., Abrasive wear of high chromium Fe-Cr-C hardfacing alloys, Re. Agr. Eng. 54(4) (2008) 192–198.
• 4. KenchiReddy K. M., Jayadeva C. T., The Effects of Welding Processes and Microstructure on 3 Body Abrasive Wear Resistances for Hardfacing Deposits, Bonfring Int. J. Ind. Eng. Manage. Sci. 2(2) (2012) 28–34.
• 5. Konat Ł., Structures and properties of Hardox steels and their application possibilities in conditions of abrasive wear and dynamic loads, Ph.D. Thesis, Wrocław, 2007 (in Polish).
• 6. Dudziński W., Konat Ł., Pękalski G., Structural and strength characteristics of wear-resistant martensitic steels, Arch. Foundry Eng. 8(2) (2008) 21–26.
• 7. JFE EVERHARD. JFE-EH Series. Abrasion-Resistant Steel Plate. Information materials of JFE Steel Corporation (in Polish).
• 8. Hardox – Das Verschleiβblech der vielen Möglichkeiten. Wydawnictwo SSAB-Oxelösund. Materiały informacyjne huty SSAB-Oxelösund, 2002.
• 9. Yoon-Suk Ch., Sung-Joon K., Ik-Min P., Kwang-Woo K., In-Suk Y., Boron distribution in a low-alloy steel, Metals and Materials 3(2) (1997) 118–124.
• 10. Łętkowska B., Effect of heat treatment on structure and selected properties of steels B27 and 28MCB5, Ph.D Thesis, Wrocław, 2013 (in Polish).
• 11. Dudziński W., Konat Ł., Pękalski G., Structural and strength characteristics of wear-resistant martensitic steels, Arch. Foundry Eng. 8(2) (2008) 21–26.
• 12. Cegiel L., Konat Ł., Pawłowski T., Pękalski G., Hardox steels – new generation of constructional materials for surface mining machines, Węgiel Brunatny 3(56) (2006) (in Polish).
• 13. Dudziński W., Konat Ł., Pękalski G., Pękalska L., Structures and properties of Hardox 400 and Hardox 500 steels, Materials Engineering 3(27) (2006) 139–142 (in Polish).
• 14. Pękalski G., Selected material issues of surface mining machine parts exposed to abrasive wear and possibilities of using Hardox steels, Surface Mining 4/5 (47) (2005) 47–53 (in Polish).
• 15. Frydman S., Konat Ł., Pękalski G., Fractographic analysis of Hardox 400 and Hardox 500 steels at impact testing, Surface Mining 49(3/4) (2007) 36–47.
• 16. Frydman S., Konat Ł., Pękalski G., Impact and fractographic characteristics of Hardox 400 and Hardox 500 steels in normalized condition, Surface Mining 49(3/4) (2007) 48–56.
• 17. Białobrzeska B., Kostencki P., Abrasive wear characteristics of selected low-alloy boron steels as measured in both field experiments and laboratory tests, Wear 328–329 (2015) 149–159.
• 18. Swanson P. A., Comparison of laboratory and field abrasion tests, in: K.C. Ludema, Proceedings of the International Conference on Wear of Materials, ASME, NewYork, 1985, 519–525.
• 19. Swanson P. A., Comparison of laboratory abrasion tests and field tests of materials used in tillage equipment, in: A.W. Ruff, R.G. Bayer (Eds.), Tribology: Wear Test Selection for Design and Application, ASTM STP 1199, ASTM International, W. Conshohocken, PA, USA, 1993, 80–99.
• 20.http://www.ilsenburgergrobblech.de/fileadmin/mediadb/ilg/infocenter/downloads/werkstoffblaetter/Verschleissfeste_Staehle_BRINAR_400_Cr.pdf
• 21.http://www.ilsenburgergrobblech.de/fileadmin/mediadb/ilg/infocenter/downloads/werkstoffblaetter/verschleissfeste_staehle_brinar500.pdf
• 22. http://hardox400.pl/index.php/hardox400
• 23. http://hardox500.pl/index.php/hardox500
• 24. Kazemipour M., Shokrollahi H., Sharafi S., The influence of the matrix microstructure on abrasive wear resistance of heat-treated Fe–32Cr–4.5C wt% hardfacing alloy, Tribol. Lett. 39 (2010) 181–192.
• 25. Hokkirigawa K., Kato K., An experimental and theoretical investigation of ploughing, cutting and wedge formation during abrasive wear, Tribol. Int. 21 (1988) 51–57.
• 26. Sapate S. G., Selokar A., Garg N., Experimental investigation of hard faced martensitic steel under slurry abrasion conditions, Mater. Des. 31 (2010) 4001–4006.
• 27. Turenne S., Lavallee F., Masounave J., Matrix microstructure effect on the abrasion wear resistance of high-chromium white castiron, J. Mater. Sci. 24 (1989) 3021–3028.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).