Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A Contribution to the Knowledge of Synergy in Tribology Systems

Tyczewski Przemysław, Zwierzycki Wiesław, Stachowiak Arkadiusz, Ulbrich Dariusz

Tribologia

|

2022

|

nr 4

95--101

EN

The article contains information about the knowledge of synergism in tribology systems. Two examples of analyses of synergism in tribology systems are presented in the article. In the first example, the interaction coefficient (synergy coefficient) was used to evaluate a set of engine and gear oils composed of special lubricating (surface-active) additives to improve the galling load – a measure of boundary layer strength, evaluated on a 4-ball apparatus. Using the interaction coefficient, a 12-element set of oils (compositions) was "separated" into three groups: synergism with additives (KS>1), sometimes strong, at KS=2, neutral interaction (KN=1), antagonism with additives (KA<1). Analysis of test results using the synergism coefficient also makes it possible to select the optimal additive concentration in commercial oil. In the second case, a three-factor system was analysed, in which the resultant (undesirable) characteristic was a measure of mechanical corrosion-abrasive wear of metal parts. In specially designed experiments, the components of total wear derived from the three underlying factors (mechanical, corrosion and environmental), and the interaction between them was determined. The contribution of the sum component of the mechanical-corrosion-abrasive interactions was found to range from 40 to 50% of the total wear (at 50%, there is a strong synergism KS=1).

PL

Artykuł zawiera informacje mające uzupełnić wiedzę o synergizmie w systemach tribologicznych. Przedstawiono dwa przykłady analiz synergizmu w układach tribologicznych. W pierwszym z przykładów posłużono się współczynnikiem oddziaływania (współczynnikiem synergii) do oceny zbioru olejów silnikowych i przekładniowych, które komponowano ze specjalnymi dodatkami smarnościowymi (aktywnymi powierzchniowo) w celu poprawy tzw. obciążenia zatarcia – miary wytrzymałości warstwy granicznej, ocenianej na aparacie 4-kulowym. Posługując się współczynnikiem oddziaływania rozdzielono 12-elementowy zbiór olejów (kompozycje) na trzy grupy wykazujące: synergizm z dodatkami (KS>1), niekiedy silny, przy KS=2, współdziałanie neutralne (KN=1), antagonizm z dodatkami (KA<1). Analiza wyników badań przy pomocy współczynnika synergizmu pozwala również dobrać optymalne stężenie dodatku w oleju handlowym. W drugim z przypadków analizowano system trójczynnikowy, w którym cechą wynikową (niepożądaną) była miara zużycia mechaniczno-korozyjno-ściernego elementów metalowych. W specjalnie zaprojektowanych eksperymentach wyznaczono składowe zużycia całkowitego pochodzące od trzech czynników bazowych (mechanicznego, korozyjnego i środowiskowego) oraz od interakcji między nimi. Stwierdzono, że udział składowej sumarycznej odziaływań interakcyjnych mechaniczno-ścierno-korozyjnych wynosi od 40 do 50% zużycia całkowitego (przy 50% występuje silny synergizm KS=1).

2

The Contribution of Electrochemistry for a Better Understanding of the Degradation by Tribocorrosion of Metallic Implant Materials

Benea Lidia

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 2

547--554

EN

In this paper there are presented some results obtained by open circuit potential and electrochemical impedance spectroscopy measurements from studies performed on the behavior of tribocorrosion on metallic implant biomaterials as: 304L stainless steel, Co/nano-CeO2 nanocomposite layer and Ti6Al4V untreated and oxidized alloy to form a nanoporous TiO2 film. The open circuit potential technique used in measuring the tribocorrosion process provide information on the active or passive behavior of the investigated metallic biomaterial in the biological fluid, before, during friction and after stopping the friction. Thus it clearly show a better behavior of Co/nano-CeO2 nanocomposite coatings as compared with 304L stainless steel to tribocorrosion degradation in Hank solution; as well the better behavior of nanoporous TiO2 film formed annodically on Ti6Al4V alloy surface as compared with untreated alloy to tribocorrosion degradation in artificial saliva Fusayama Meyer. The slight decrease in polarization resistance value resulted from electrochemical impedance spectroscopy measured during friction in the case of the Co/nano-CeO2 nanocomposite layer (four times smaller), compared to 304L stainless steel, whose polarization resistance decreased more than 1000 times during friction shows the higher sensitivity of stainless steel to degradation by tribocorrosion. The same behavior is observed when comparing the polarization resistance of untreated titanium alloy recorded during friction that is about 200 hundred times smaller, while the specific polarization resistance of the oxidized alloy with the nanoporous film of titanium oxide, decreases very little during friction, highlighting the beneficial effect of modifying the titanium alloy by anodic oxidation to increase its resistance to the degradation process by tribocorrosion.

3

Tribokorozja jako efekt działania pary trącej w medium płynu synowialnego na przykładzie implantu – endoprotezy stawu biodrowegoTribokorozja jako efekt działania pary trącej w medium płynu synowialnego na przykładzie implantu – endoprotezy stawu biodrowego

Stanek Wiktor

Ochrona przed Korozją

|

2021

|

nr 12

387--395

PL

Idealny materiał implantu endoprotezy stawu biodrowego powinien mieć elastyczność modułu kości, wysoką odporność na korozję i zużycie oraz doskonałą biokompatybilność. Aby osiągnąć maksymalną wydajność i trwałość implantu, producenci używają różnych materiałów do różnych części implantu. Korozja odgrywa znaczną rolę w uwalnianiu jonów metali, jednak zarówno zużycie (proces mechaniczny) jak i korozja (proces chemiczny) działają synergistycznie („tribokorozja”) w obecności płynu maziowego/synowialnego bogatego w białko. Ta interakcja powoduje generowanie złożonych produktów degradacji. Gdy dwa metale stykają się ze sobą i przechodzą proces trybologiczny (zużycie przez tarcie lub fretting), zużyty materiał w postaci gruzu zostaje uwolniony z ich węzła par trących. Są to cząstki zużycia mechanicznego lub produkty korozji i/lub jony metali. Ogólnie rzecz biorąc, tribokorozja jest procesem nieodwracalnym, skutkującym transformacją/degradacją materiału z wynikającą zmianą funkcji mechanicznej urządzenia. Wynika to z synergicznej interakcji mechanizmów ślizgowych, ściernych, frettingu, korozji szczelinowej i galwanicznej prowadzących do mechanicznej zmiany implantu. Tribokorozja systemów biologicznych jest trudna do przetestowania ze względu na złożoność struktury powierzchni i dużą liczbę zaangażowanych procesów. Odkrycie efektu synergicznego może wnieść wiele istotnych informacji na temat powstawania biotribowarstw, ich struktury i jednorodności na powierzchni implantu oraz wszelkich korzystnych (lub szkodliwych) efektów.

EN

An ideal hip joint endoprosthesis material should have bone module flexibility, high corrosion and wear resistance, and excellent biocompatibility. To achieve maximum implant performance and durability, manufacturers employ different materials for different parts of the implant. Corrosion plays an important role in the release of metal ions, however both wear (mechanical process) and corrosion (chemical process) act synergistically („tribocorrosion”) in the presence of protein-rich synovial fluid. This interaction generates complex degradation products. When two metals come into contact with each other and undergo a tribological process (wear by means of friction or fretting), the waste material is released as debris from the friction pair. These are wear particles or corrosion products and / or metal ions. In general, tribocorrosion is an irreversible process, resulting in the transformation / degradation of material, and leading to a change of the mechanical function of a device. This is due to the synergistic interaction of sliding and abrasive mechanisms, fretting, crevice and galvanic corrosion leading to a mechanical change of the implant. Tribocorrosion of biological systems is difficult to analyse due to surface structure complexity and a large number of processes involved. The discovery of the synergistic effect can provide much important information on the formation of biotribolayers, their structure and uniformity on the implant surface and any beneficial (or harmful) effects. An ideal hip joint endoprosthesis material should have bone module flexibility, high corrosion and wear resistance, and excellent biocompatibility. To achieve maximum implant performance and durability, manufacturers employ different materials for different parts of the implant. Corrosion plays an important role in the release of metal ions, however both wear (mechanical process) and corrosion (chemical process) act synergistically („tribocorrosion”) in the presence of protein-rich synovial fluid. This interaction generates complex degradation products. When two metals come into contact with each other and undergo a tribological process (wear by means of friction or fretting), the waste material is released as debris from the friction pair. These are wear particles or corrosion products and / or metal ions. In general, tribocorrosion is an irreversible process, resulting in the transformation / degradation of material, and leading to a change of the mechanical function of a device. This is due to the synergistic interaction of sliding and abrasive mechanisms, fretting, crevice and galvanic corrosion leading to a mechanical change of the implant. Tribocorrosion of biological systems is difficult to analyse due to surface structure complexity and a large number of processes involved. The discovery of the synergistic effect can provide much important information on the formation of biotribolayers, their structure and uniformity on the implant surface and any beneficial (or harmful) effects.

4

Prediction of Tribocorrosive Properties of ADI Containing Ni-Cu-Mo

Wieczorek A. N., Stachowiak A., Zwierzycki W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 3

1417--1422

EN

In the case of mining machines, tribocorrosion damage is often observed. This type of consumption is caused by the joint action of mining environment factors such as abrasive and water. The search for methods to counteract tribocorrosion is of great practical importance, but it must be combined with the knowledge of methods of forecasting the value of wear. This paper presents a model of prediction of tribocorrosive wear adapted to corrodible materials – ADI containing Ni and Cu, with the strength class of 800 MPa – and results of a two-stage study on the tribocorrosive wear. Presented results indicate a distinct effect of synergy between friction and corrosion in the total wear of ADI. The tribocorrosion tests confimed the adequacy of the model developed for the ADI.

5

Experimental Determination of the Synergistic Components of Tribocorrosive Wear of Ni-Cu-Mo-Ausferritic Ductile Iron

Wieczorek A. N., Stachowiak A., Zwierzycki W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

87--97

EN

The paper presents results of a two-stage study on the tribocorrosive wear of ADI alloy cast iron containing Ni and Cu. In the first stage of the wear tests with use test rig type pin-on-plate, there were determined the parameters of the process of tribocorrosion of the ADI cast iron in 3.5% NaCl solution. In the second stage, the tests were carried out on a test rig simulating real operating conditions of chain wheels used in armoured face conveyors. The purpose of this study was to demonstrate the impact of the combined action of corrosive agents (water and NaCl) and quartz abrasive on the wear of the wheels tested. As part of the test, the abrasive wear in the presence of the abrasive material alone and in the presence of a mixture of the abrasive material, water and NaCl was determined. The microstructure and the hardness of the surface layer as a function of the distance from the surface were also determined. During the study it has been found that regardless of the type of test there is a synergy between the effects of corrosion and friction which led to an increase of the resulting wear by 30%.

6

Doświadczalne badania łącznego wpływu czynników korozyjnych i ścierniwa kwarcowego na prognozowaną trwałość kół łańcuchowych przenośników ze stali 34CrNiMo

Wieczorek A. N.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 6

1215-1218

PL

W pracy przedstawiono wyniki porównawczych badań zużycia stref współpracy koła łańcuchowego ze stali 34CrNiMo z łańcuchem pod wpływem działania ścierniwa kwarcowego oraz skojarzonego działania ścierniwa kwarcowego i czynnika korozyjnego - wody. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów stwierdzono większe o ok. 45% wartości zużycia dla wariantu zużywania ściernego skojarzonego z czynnikiem korozyjnym.

EN

The paper presents results of comparative tests of the wear in the areas of mating between a chain wheel made of 34CrNiMo steel and a chain, resulting from the combined action of the quartz abrasive and corrosive agent (water). On the basis of the measurements, it has been found that the values of the wear were higher by approx. 45% for the variant of the abrasive wear combined with the corrosive agent.

7

Odporność tribokorozyjna stali C45 chromokrzemowanej metodą proszkową

Bauer I.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

25--28

PL

W pracy omówiono wyniki badań dotyczące zużycia tribokorozyjnego warstwy chromokrzemowanej wytworzonej na stali C45 metodą proszkową. Proces technologiczny przeprowadzono w piecu laboratoryjnym Labotherm LH15/14 w temperaturze 1000°C przez 6 godzin. Do wytwarzania warstwy zastosowano mieszaninę proszkową zawierającą żelazochrom z dodatkiem SiC, kaolin oraz chlorek amonu. Próbki do badań umieszczano w skrzynkach wykonanych ze stali X6CrNiTi18-10, w których znajdowała się mieszanina proszkowa, a następnie skrzynki uszczelniano hermetycznie za pomocą emalii, aby zapobiec utlenianiu się wsadu. Po wytworzeniu warstw serię próbek przeznaczonych do badań tribokorozyjnych zahartowano w oleju z 840°C i odpuszczono w temperaturze 500°C przez 2 godziny. W pracy skoncentrowano się na badaniach odporności na zużycie przez tarcie warstwy chromokrzemowanej w medium korozyjnym, którym był 3% roztwór NaOH. Właściwości tribologiczne próbek poddane oddziaływaniu medium korozyjnego były oceniane metodą trzy wałeczki-stożek za pomocą maszyny I-47-K-54. Wykonano pomiary grubości, chropowatości i twardości warstwy. Skład chemiczny warstwy oceniano za pomocą optycznego spektrometru emisyjnego ze wzbudzeniem jarzeniowym GDOES. Analizę składu fazowego warstwy przeprowadzono za pomocą dyfraktometru firmy PHILIPS z goniometrem X-Pert z wykorzystaniem promieniowania CuKα. Rentgenowska analiza fazowa warstwy chromokrzemowanej wytworzonej na stali C45 ujawniła obecność węglika typu (Cr, Fe)7C3 oraz węgloazotka typu Cr2(N, C). W wyniku chromokrzemowania otrzymano nietrawiącą się warstwę o grubości ok.16 μm, oddzieloną wyraźną granicą od podłoża. Pomiary twardości stali C45 przeprowadzone sposobem Vickersa na poprzecznych zgładach metalograficznych wykazały 6-krotne zwiększenie twardości warstwy chromokrzemowanej w porównaniu z materiałem podłoża. Chromokrzemowanie stali C45 wpływa na wzrost trwałości układów trących w 3% roztworze NaOH.

EN

The study presents the results of an experiment investigating the tribocorrosion of C45 steel samples which were chromosiliconized by the powder-pack method. The process was carried out in a Labotherm LH15/14 furnace at 1000°C for 6 hours. The applied powder mix had the following composition: ferrochromium powder enriched with SiC, kaolin and ammonium chloride. Samples of C45 steel were placed in the powder mix in special boxes made of X6CrNiTi18-10 steel. To prevent sample oxidation, the boxes were covered with lids and sealed with vitreous enamel. After the chromosiliconizing process, the first group of steel samples for tribocorrosion analysis was quenched in oil at 840°C and tempered at 500°C for 2 hours. The frictional resistance of a chromosiliconized layer was investigated under exposure to a corrosive medium in 3% NaOH solution. The tribological properties the first group of steel samples exposed to a corrosive medium were analyzed with the use of the I-47-K-54 wear tester consisting of three cylinders and a cone. The phase composition of layers was evaluated using a Philips X’Pert diffractometer with CuKα radiation and monochromatization of diffracted beams. X-ray diffraction of chromium and silicon coatings revealed the presence of (Cr, Fe)7C3 carbide and Cr2(N, C) carbonitride. Chemical composition was determined by SEM with X-ray microanalysis and glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). The thickness, surface roughness and hardness of samples were determined. A bright, non-etched layer with an estimated thickness of 16 μm was observed and it was separated from the steel substrate. The hardness of chromosiliconized layer increased six-fold than uncoated steel. Chromosiliconizing of C45 steel extended the life of friction elements in 3% NaOH solution.

8

Uogólniony model zużywania tribokorozyjnego

Stachowiak A., Zwierzycki W.

Tribologia

|

2014

|

nr 2

147--154

PL

W artykule podjęto próbę aproksymowania wyników badań zużywania tribokorozyjnego stali odpornych na korozję AISI 304 i AISI 420 w 0,5 M roztworze H2SO4. Testy wykonano na specjalistycznym stanowisku z węzłem modelowym typu pin-on-plate. W poszczególnych seriach różnicowano nacisk w strefie styku (p) i częstotliwość ruchu przeciwpróbki (f). Do aproksymacji wykorzystano model zużywania w postaci ogólnej: Ih= Kpx (Ih - liniowa intensywność zużywania, K., x - stałe materiałowe). Uzyskano zadowalające rezultaty aproksymacji (współczynnik korelacji powyżej 0,85). Jednocześnie stwierdzono, że skuteczność zastosowanego modelu maleje ze wzrostem tempa oddziaływań korozyjnych.

EN

The article attempts to approximate the results of studies of tribocorrosion wear of stainless steel AISI 304 and AISI 420 in 0.5 M H2SO4 solution. The tests were performed in a specialized position of the node model pin-on-plate. In particular, a series of differentiated pressures in the contact zone (p) and the frequency of counter-specimen movement (f) were used. The approximation model was used for wear in the general form: Ih = Kpx (Ih -linear wear intensity, K, x - solid materials). Approximation obtained satisfactory results (correlation coefficient of 0.85 above). At the same time, it was found that the effectiveness of the applied model decreases with an increase in the rate of corrosion effects.

9

Dobór materiału na noże do cięcia papryki. Badania tribokorozyjne

Zwierzycki W., Stachowiak A., Górny K.

Tribologia

|

2013

|

nr 5

139--148

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań w zakresie doboru materiału na elementy do cięcia papryki. Jako kryterium doboru przyjęto minimalizację zużycia w warunkach jednoczesnych oddziaływań tarciowych i korozyjnych (tribokorozja). Badania wykonano na specjalistycznym stanowisku z węzłem modelowym typu pin-on-plate. Analizowano wpływ twardości stali martenzytycznej na intensywność ubytku materiału. Wyniki badań wykorzystano przy konstrukcji urządzenia do wydrążania papryki.

EN

In this paper, the results of research into material selection for knives cutting bell pepper are presented. The main criterion of selection was minimum wear rate in conditions of simultaneous abrasion and corrosion (tribocorrosion). The research was carried out on the special pin-on-plate stand. Basically, the influence of martensitic steel hardness on loss of material was tested. The results of research was used to design device to cut bell peppers.

10

Tribocorrosion of a chromosiliconized layer

Bauer I., Baryga A.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2013

|

nr 16(2)

85--92

EN

The paper presents the results of an experiment investigating the tribocorrosion of C45 steel samples which were chromosiliconized by the powder-pack method. The technological process was carried out at 1000oC for 6 hours. The layer was produced with the use of ferrochromium powder combined with SiC, kaolin and ammonium chloride. Analytical samples were placed in boxes containing the powder mix, and the boxes were sealed with vitreous enamel. The frictional resistance of a chromosiliconized layer was investigated under exposure to a corrosive medium of sugar slurry. Corrosion damage was examined with the use of a three-cylinder and cone wear tester. The structure of the analyzed layers was evaluated by light and scanning microscopy, X-ray diffraction and glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). The thickness, surface roughness and hardness of samples were determined. Chromosiliconizing of C45 steel samples extended the life of friction elements in a sugar slurry environment.

11

Mikrostruktura i właściwości tribokorozyjne dyfuzyjnych warstw chromokrzemowanej i chromowanej

Bauer I.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

619--622

PL

W pracy omówiono wyniki badań zużycia tribokorozyjnego warstwy chromokrzemowanej wytworzonej na stali C90U metodą proszkową. Badania porównawcze wykonano dla warstwy chromowanej. Procesy przeprowadzono w temperaturze 1000°C przez 8 godzin w piecu laboratoryjnym Labotherm LH 15/14. Do wytwarzania warstwy chromokrzemowanej stosowano mieszaninę proszkową zawierającą żelazochrom z dodatkiem SiC, kaolin oraz chlorek amonu. W procesie chromowania skład mieszaniny był następujący: Cr2O3 z dodatkiem Al, kaolin oraz chlorek amonu. Próbki do badań umieszczano w skrzynkach wykonanych ze stali X6CrNiTi18-10, w których znajdowała się mieszanina proszkowa, a następnie skrzynki uszczelniano hermetycznie za pomocą emalii topiącej się w temperaturze 600°C. Po wytworzeniu warstw próbki przeznaczone do badań tribokorozyjnych zahartowano w oleju z temperatury 840°C i odpuszczono w 500°C przez 2 h. Badania mikrostruktury warstw wykonano za pomocą mikroskopu metalograficznego OLYMPUS-IX 70. W wyniku procesów technologicznych otrzymano białe, nietrawiące się warstwy, oddzielone wyraźną granicą od podłoża. Grubość warstw wynosiła: chromokrzemowanej ok. 20 μm i chromowanej ok. 31 μm. Pomiary chropowatości powierzchni stali C90U przeprowadzono za pomocą profilografu Homell Tester T 1000E. Chromokrzemowane i chromowane próbki stali C90U wykazały wzrost parametrów stereometrycznych powierzchni w porównaniu ze stalą bez warstw. Skład fazowy warstw określano za pomocą dyfraktometru firmy Philips z goniometrem X-Pert, stosując promieniowanie CuKα z monochromatyzacją wiązki dyfrakcyjnej. W badaniach składu chemicznego warstw użyto skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) z mikroanalizatorem rentgenowskim oraz spektrometr emisyjny ze wzbudzeniem jarzeniowym GDOES. Pomiary twardości HV0,05 wykonano sposobem Vickersa na poprzecznych zgładach metalograficznych. Wyniki badań wykazały zwiększenie twardości warstw w porównaniu z materiałem podłoża, warstwy chromokrzemowanej ok. 8-krotne oraz chromowanej ok. 7-krotne. W pracy przeprowadzono badania odporności na zużycie przez tarcie warstwy chromokrzemowanej i chromowanej w warunkach oddziaływania medium korozyjnego, które stanowiła gęstwa cukrowa. Badania przeprowadzono metodą trzy wałeczki- -stożek. Warstwa chromokrzemowana wykazała wzrost trwałości układów trących w warunkach oddziaływania gęstwy cukrowej w porównaniu z warstwą chromowaną.

EN

The study presents the results of an experiment investigating the tribocorrosion of C90U steel samples which were chromosiliconized by the powderpack method. The chromized layer was used as a reference standard. The processes were carried out in a Labotherm LH15/14 furnace at 1000°C for 8 hours. The layer was produced with the use of ferrochromium powder combined with SiC, kaolin and ammonium chloride. The chromized layer was produced with the use of Cr2O3 combined with Al, kaolin and ammonium chloride. Samples of C90U steel were placed in the powder mix in special boxes made of X6CrNiTi18-10 steel. To prevent sample oxidation, the boxes were covered with lids and sealed with vitreous enamel which melts in temperature 600°C. After the technological processes, the group of steel samples for tribocorrosion analysis was quenched in oil at 840°C and tempered at 500°C for 2 hours. The microstructure of chromosiliconized and chromized layers was analyzed under a metallographic microscope OLYMPUS-IX 70. A bright, non-etched chromosiliconized layer with an estimated thickness of 20 μm and chromized with an estimated thickness of 31 μm and clearly separated from the steel substrate was observed. Surface roughness was measured with a Hommel Tester T1000. Chromosiliconized and chromized layers on samples of C90U steel were characterized by higher surface roughness than uncoated steel. The phase composition of layers was evaluated using a Philips X’Pert diffractometer with CuKα radiation and monochromatization of diffracted beams. Chemical composition was determined by SEM with X-ray microanalysis and glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). Vickers hardness tests (HV0.05) performed on transverse microsections revealed a eight-fold increase in hardness values to 1499 HV0.05 after chromosiliconizing and seven-fold HV0.05 increase in hardness values to 1375 HV0.05 after chromizing than uncoated steel. The frictional resistance of chromosiliconized and chromized layer was investigated under exposure to a corrosive medium of sugar slurry. Tribocorrosion damage was examined with the use of a three-cylinder and cone wear tester. Chromosiliconized layer extended the life of friction elements in a sugar slurry environment than chromized.

12

Dynamic tribocorrosion test system

Kunda J., Bronček J., Borsová G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2012

|

Z. 17

66-73

EN

The need to select or design new surfaces for future equipment has led to demands for a much better understanding of surface degradation processes particularly when tribological components are operating in corrosive environments. This paper reviews the available knowledge relating to the tribocorrosion.

13

Tworzenie map zużycia dla procesu tribokorozji w węzłach ślizgowych na przykładzie stali odpornych na korozję

Stachowiak A., Zwierzycki W.

Tribologia

|

2012

|

nr 3

193-199

PL

W artykule przedstawiono mapę zużycia ilustrującą intensywność tribokorozji stali AISI 304 w 0,5M roztworze H2SO4 w zakresie nacisków od 1 do 45 MPa przy częstotliwości wymuszeń mechanicznych od 2 do 5 Hz. Dla skrajnych wymuszeń intensywność zużywania wyznaczono eksperymentalnie. Badania wykonano na specjalistycznym stanowisku z węzłem modelowym typu pin-on-plate. Do oszacowania intensywności tribokorozji w obszarze wymuszeń pośrednich wykorzystano autorski model symulacyjny. Uzyskana mapa zużycia pozwala określić wpływ warunków eksploatacji na intensywność usuwania materiału w węźle ślizgowym podczas tribokorozji.

EN

The article presents the concept of the creation of wear maps for the tribocorrosion process in pin-on-plate combination for stainless steel. The developed wear map shows the rate of tribocorrosion wear for AISI 304 steel in 0.5M solution of H2SO4 in the pressure range of 1 to 45 MPA and the frequency of mechanical forces from 2 to 5 Hz. For marginal forces, the wear intensities were calculated experimentally. The tests were carried out on a stand equipped with sliding pair type pin-on-plate. For estimation of intermediate values of forces, the authors devised and applied a simulation model. The developed wear map presents the influence of utilisation for the rate of material removal in sliding pairs under tribocorrosion conditions.

14

Zużycie tribokorozyjne azotowanej stali dupleks

Bielawski J., Baranowska J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

693--696

PL

Stal dupleks należy do grupy stali odpornych na korozję, jednak jej zastosowanie w warunkach tarcia jest ograniczone ze względu na jej małą twardość. Dlatego jedną z metod poprawy tej właściwości jest proces niskotemperaturowego azotowania. Jednakże ze względu na dwufazową strukturę stali tworząca się warstwa azotowana ma również zróżnicowaną morfologię, co wpływa na jej odporność korozyjną. W pracy przedstawiono wyniki badań zużycia tribokorozyjnego azotowanej stali dupleks. Proces azotowania prowadzono w zakresie temperatury 400÷500°C, w atmosferze amoniaku (50 i 100%). Do badania zużycia zastosowano metodę tarcza-kulka w roztworze 3% NaCl i określono stałą szybkości zużycia w warunkach z polaryzacją i bez. Wyniki wskazują na wpływ parametrów azotowania na zmianę udziału zużycia korozyjnego w całkowitym zużyciu tribokorozyjnym. Istotnym czynnikiem wpływającym na zachowanie korozyjne jest proces wydzielania azotków.

EN

Duplex steel belongs to the group of stainless steels. Its application in friction conditions is limited due to its low hardness. Therefore, one of the methods to improve this property is a low-temperature nitriding process. However, due to the two-phase structure of the steel the nitrided layer has also different morphology, which affects the corrosion resistance. The paper presents studies on tribocorrosion wear of nitrided layers. The nitriding process was carried out in the temperature range 400÷500°C, in an atmosphere of ammonia (50 and 100%). The pin-on-disc method in 3% NaCl solution was applied for wear tests. The wear rates were determined in two tests conducted with and without polarization. The results demonstrate that the nitriding parameters have an influence on the corrosion related shear in total wear.

15

Wpływ warunków wymuszeń na zużywanie tribokorozyjne stali AISI 304 w 0,5 m roztworze H2SO4

Stachowiak A., Zwierzycki W.

Tribologia

|

2011

|

nr 6

211-218

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zużywania tribokorozyjnego stali AISI 304 w 0,5M roztworze H2SO4. Badania wykonano na prototypowym stanowisku typu pin-on-plate zaprojektowanym w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej. Węzeł modelowy stanowi twardy, nieodkształcalny trzpień, który ślizga się ruchem posuwisto-zwrotnym po powierzchni próbki na dystansie około 6 mm. Stanowisko wyposażono w układ do polaryzacji próbki zadanym potencjałem i pomiaru prądu z obszaru tarcia. Celem eksperymentu była analiza wpływu na intensywność ubytku materiału w warunkach tribokorozji następujących wymuszeń: nacisk nominalny, częstotliwość przemieszczeń trzpienia, potencjał polaryzacji, średnica trzpienia.

EN

The paper presents the results of tests of tribocorrosion wear of stainless steel AISI 304 in solution of 0.5M H2SO4. The experiments were carried out on a technical stand with a model pair type pin-on-disc. The stand was designed and implemented in the Institute of Machines and Motor Vehicles of Poznań University of Technology. The model system consists of a hard and non-deformable pin, which slides in reciprocating motion on the sample surface, which is made of steel susceptible to passivation. The analysis of the influence of the following factors was the aim of the experiment on the intensity of the decrease of material in conditions of tribocorrosion: nominal pressure, frequency of the stroke of the pin, and the applied potential the diameter of the pin.

16

Wpływ budowy warstwy chromokrzemowanej na właściwości tribologiczne w środowisku korozji

Bauer I.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

320-323

PL

W pracy omówiono wyniki badań dotyczące budowy warstw chromokrzemowanych oraz ich właściwości tribologicznych w warunkach oddziaływania korozji. Przeprowadzono badania dyfuzyjnych warstw chromokrzemowanych, wytwarzanych metodą proszkową, na powierzchni stali C45. Badania tribokorozyjne przeprowadzono w środowisku wód kopalnianych, stosując metodę trzy wałeczki-stożek. Przeprowadzono badania składu chemicznego i fazowego warstwy oraz pomiary grubości, chropowatości i twardości. Wykazano, że odporność tribokorozyjna warstw chromokrzemowanych w środowisku wód kopalnianych jest bardzo dobra.

EN

In work the results of examinations of the structure of chromosiliconized layers and their tribological properties in the environment of corrosion have been discussed. Diffusion layers produced in powder chromosiliconizing process on C45 steels surface have been studied. Tribocorrosion measurements in the mine waters solution by means of a three-cylinder cone have been performed. The layers chemical and phase composition, their hardness, thickness and roughness measurements have been investigated. It has been shown that tribocorrosion resistance of the chromosiliconized layers in the mine waters solution is very good.

17

Ocena właściwości użytkowych warstwy chromokrzemowanej

Bauer I.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

324-326

PL

Praca prezentuje wyniki badań oceny właściwości użytkowych warstwy chromokrzemowanej. Warstwę dyfuzyjną wytworzono metodą proszkową na powierzchni stali C90U. Określono odporność korozyjną warstwy w środowisku przemysłu drzewnego (sok drzewostanu dębu i buku) oraz ich odporność tribokorozyjną. Przeprowadzono badania morfologii, składu chemicznego i fazowego warstwy oraz pomiary grubości, chropowatości, twardości. Badania tribokorozyjne przeprowadzono metodą trzy wałeczki- -stożek w medium korozyjnym. Omówione w pracy wyniki badań, wykazały wzrost odporności korozyjnej i tribologicznej warstwy chromokrzemowanej w medium korozyjnym.

EN

The paper presents the evaluation results of functional properties of chromosiliconized layer. Diffusion layer was produced in powder chromosiliconizing process on C90U steel surface. Corrosion resistance in media of wood industry (the forest stand beech and oak sap) and tribocorrosion of the layer have been determined. Investigations of layer morfology, chemical and phase compositions, thickness, surface roughness and hardness have been conducted. Tribocorrosion measurements have been performed in corrosion medium, by means of a three cylinder-cone method. The research results discussed in this paper show the increase of corrosion and tribocorrosion resistance of chromosiliconized layer in the corrosion medium.

18

Zużycie delaminacyjne stali AISI 304 w warunkach tribokorozji

Stachowiak A., Zwierzycki W.

Tribologia

|

2010

|

nr 5

315-322

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zużywania korozyjno-mechanicznego (tribokorozji) stali AISI 304 w 3,5% roztworze NaCl. Badania wykonano na specjalistycznym stanowisku z węzłem modelowym typu pin-on-disc, zaprojektowanym i wykonanym w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej. Po testach przy obciążeniu rzędu 0,36 MPa i średniej prędkości ślizgania 60 mm/s, na powierzchni tarcia zaobserwowano ślady charakterystyczne dla zużywania delaminacyjnego. Wyniki badań zilustrowano zdjęciami mikroskopowymi powierzchni zużycia oraz zgładu wykonanego wzdłuż drogi tarcia. Dodatkowo zamieszczono rezultaty symulacji numerycznych (rozkład naprężeń i współczynnika intensywności naprężeń w strefie styku) potwierdzające możliwość propagacji pęknięcia (zainicjowanego w miejscach nieciągłości) równolegle do powierzchni tarcia.

EN

The paper presents the results on tests of corrosive and mechanical wear (tribocorrosion) of stainless steel AISI 304 in solution of 3.5% NaCl. The experiments were carried out on a technical stand with a model pair type pin-on-disc. The stand was designed and implemented in the Institute of Machines and Motor Vehicles of Poznań University of Technology. After tests on friction in a sliding pair for the steel AISI 304 in a solution of 3.5% NaCl at a pressure 0.36 MPa and mean sliding speed 60 mm/s, imprints characteristic for delamination wear were observed. The results of tests were illustrated by microscopic photos of the surface of wear and a microsection along the friction surface. Additionally, the results of numerical simulation (stress distribution in the sliding contact and stress intensity factor) were included. These results confirm the possibility of cracking (initiated in the dislocation points) parallel to the fiction surface.

19

Zróżnicowanie mechanizmów zużywania korozyjno-mechanicznego stali odpornych na korozję w węzłach ślizgowych

Stachowiak A.

Tribologia

|

2010

|

nr 5

295-304

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zużycia korozyjno-mechanicznego wybranych stali odpornych na korozję (AISI 430, AISI 420, AISI 321 i AISI 304) w 5% i 10% roztworze H2SO4 oraz 3,5% roztworze NaCl. Eksperymenty wykonano z wykorzystaniem specjalistycznego stanowiska z węzłem modelowym typu pin-on-disc. Stanowisko zaprojektowano i wykonano w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej. W artykule zaprezentowano wyniki badań, które umożliwiają identyfikację elementarnych mechanizmów powodujących zużywanie korozyjno-mechaniczne. Szczególną uwagę w artykule zwrócono na procesy związane z propagacją mikropęknięć. Przedstawiono przykład zużywania delaminacyjnego zaobserwowany w przypadku tarcia w węźle ślizgowym dla stali AISI 304 w 3,5% roztworze NaCl przy naciskach rzędu 0,36 MPa i średniej prędkości ślizgania 60 mm/s.

EN

The paper presents the results of tests on corrosive and mechanical wear of different kinds of stainless steel (AISI 430, AISI 420, AISI 321 and AISI 304) in solution of 0.5M H2SO4 and in a solution of 3.5% NaCl. The experiments were carried out on a technical stand with a model pair type pin-on-disc. The stand was designed and implemented in the Institute of Machines and Motor Vehicles of Poznań University of Technology. The paper presents partial test results. The selected results enable one to identify the elementary mechanism of corrosive and mechanical wear. In this article, the core issue is crack propagation. The example of delamination in case of friction in a sliding pair for steel AISI 304 in a solution of 3.5% NaCl at a pressure 0.36 MPa and mean sliding speed of 60 mm/s is shown.

20

Badanie kinetyki procesu pasywacji powierzchni stali nierdzewnych na potrzeby modelowania tribokorozji węzłów ślizgowych

Stachowiak A., Zwierzycki W.

Tribologia

|

2010

|

nr 5

305-313

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu pasywacji stali AISI 420, AISI 430 i AISI 304 w 0,5M roztworze H2SO4. Eksperyment realizowano na dwóch etapach. W trakcie pierwszego etapu przez 15 minut polaryzowano powierzchnię próbki potencjałem katodowym (około 0,3 V niższym od potencjału stacjonarnego). Na drugim etapie w sposób skokowy zwiększano potencjał do wartości odpowiadającej początkowi zakresu pasywnego i monitorowano zmiany natężenia prądu (około 20 pomiarów w ciągu sekundy). Zgodnie z modelem wzrostu warstw pasywnych (zaproponowanym przez S. Mischlera) uzyskane wyniki aproksymowano charakterystykami liniowymi w układzie (q-1)-log(i) (q - ładunek przepływający w badanym układzie, i - gęstość natężenia prądu pasywacji). Stałe materiałowe wyznaczone w wyniki aproksymacji wykorzystano do prognozowania tribokorozji w węźle ślizgowym typu pin-on-disc.

EN

The article presents the results of passivation process evaluation of different steels - AISI 420, AISI 430 and AISI 304 in a 0.5M solution of H2SO4. The experiment was carried out in two stages. In the first stage for 15 minutes, the surface of sample was polarised with cathodic potential (roughly 0.3V lower than stationary potential). In the second stage, the potential was increased in stroke way till the value equal to the starting point of passive range and the changes of current intensity was monitored (roughly 20 measurements per second). According to film growth model (proposed by S. Mischler) the obtained results were approximated with linear characteristics in (q-1)-log(i) system (i - density of passivation current intensity, q - charge running in evaluated system). Material constans evaluated after approximation were used for tribocorrosion forecast in pin-on-disc sliding pairs.