Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Hər slaydda üç məqalə göstərən slayderlər.Slaydlar arasında hərəkət etmək üçün geri və sonrakı düymələrdən və ya hər slaydda hərəkət etmək üçün sonundakı slayd nəzarətçi düymələrindən istifadə edin.

ASTM A240 304 316 Paslanmayan Polad Orta Qalın Plitə kəsilə bilər və Çin Fabriki Qiyməti

Material dərəcəsi: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Növ: Ferritik, Austenit, Martensit, Dupleks
Texnologiya: Soyuq haddelenmiş və isti haddelenmiş
Sertifikatlar: ISO9001, CE, SGS hər il
Xidmət: Üçüncü tərəf testi
Çatdırılma: 10-15 gün ərzində və ya miqdarı nəzərə alınmaqla

Paslanmayan polad minimum 10,5 faiz xrom tərkibli dəmir ərintisidir.Xrom tərkibi poladın səthində passivasiya təbəqəsi adlanan nazik xrom oksidi filmi əmələ gətirir.Bu təbəqə polad səthində korroziyanın yaranmasının qarşısını alır;poladda Xromun miqdarı nə qədər çox olarsa, korroziyaya qarşı müqavimət də bir o qədər yüksək olar.

Polad həmçinin Karbon, Silikon və Manqan kimi müxtəlif miqdarda digər elementləri ehtiva edir.Korroziyaya davamlılığı (Nikel) və formalaşma qabiliyyətini (Molibden) artırmaq üçün başqa elementlər əlavə edilə bilər.

Təxminən 22,5 cilddən ibarət yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın (HCMSS) davranışı.Yüksək miqdarda xrom (Cr) və vanadium (V) olan karbidlər elektron şüa əriməsi (EBM) ilə sabitlənmişdir.Mikrostruktur martensit və qalıq austenit fazalarından ibarətdir, submikron yüksək V və mikron yüksək Cr karbidləri bərabər paylanmışdır və sərtlik nisbətən yüksəkdir.Materialın aşınmış yoldan qarşı tərəfə ötürülməsi səbəbindən sabit vəziyyət yükünün artması ilə CoF təxminən 14,1% azalır.Eyni şəkildə işlənmiş martensitik alət çelikləri ilə müqayisədə, HCMSS-nin aşınma dərəcəsi aşağı tətbiq olunan yüklərdə demək olar ki, eynidir.Dominant aşınma mexanizmi polad matrisin aşınma yolu ilə çıxarılması, sonra aşınma yolunun oksidləşməsidir, üç komponentli aşındırıcı aşınma isə artan yüklə baş verir.Aşınma yarasının altındakı plastik deformasiya sahələri kəsikli sərtlik xəritəsi ilə müəyyən edilir.Aşınma şəraiti artdıqca baş verən spesifik hadisələr karbid krekinqi, yüksək vanadium karbidinin qopması və kalıp krekinqi kimi təsvir olunur.Bu tədqiqat HCMSS aşqar istehsalının aşınma xüsusiyyətlərinə işıq salır ki, bu da millərdən tutmuş plastik inyeksiya qəliblərinə qədər aşınma tətbiqləri üçün EBM komponentlərinin istehsalına yol aça bilər.
Paslanmayan polad (SS) yüksək korroziyaya davamlılıq və uyğun mexaniki xassələrə görə aerokosmik, avtomobil, qida və bir çox digər tətbiqlərdə geniş istifadə olunan çox yönlü polad ailəsidir1,2,3.Onların yüksək korroziyaya davamlılığı HC-də yüksək miqdarda xrom (11,5 ağırlıq %-dən çox) olması ilə əlaqədardır ki, bu da səthdə yüksək xrom tərkibli oksid plyonkasının əmələ gəlməsinə kömək edir1.Bununla belə, paslanmayan polad markalarının əksəriyyəti aşağı karbon tərkibinə malikdir və buna görə də məhdud sərtliyə və aşınma müqavimətinə malikdir, nəticədə aerokosmik eniş komponentləri4 kimi aşınma ilə əlaqəli cihazların xidmət müddəti azalır.Adətən onlar aşağı sərtliyə malikdirlər (180 ilə 450 HV aralığında), yalnız bəzi istiliklə işlənmiş martenzitik paslanmayan poladlar yüksək sərtliyə (700 HV-ə qədər) və yüksək karbon tərkibinə (ağırlıq 1,2% -ə qədər) malikdir və bu, martensitin əmələ gəlməsi.1. Qısacası, yüksək karbon tərkibi martenzitin transformasiya temperaturunu aşağı salır, tam martenzitik mikrostrukturun formalaşmasına və yüksək soyutma sürətlərində aşınmaya davamlı mikro strukturun alınmasına imkan verir.Kalıbın aşınma müqavimətini daha da yaxşılaşdırmaq üçün polad matrisə sərt fazalar (məsələn, karbidlər) əlavə edilə bilər.
Əlavə istehsalının (AM) tətbiqi istənilən tərkibə, mikrostruktur xüsusiyyətlərə və üstün mexaniki xassələrə malik yeni materiallar istehsal edə bilər5,6.Məsələn, ən çox kommersiyalaşdırılmış əlavə qaynaq proseslərindən biri olan toz qatının əriməsi (PBF), lazer və ya elektron şüaları kimi istilik mənbələrindən istifadə edərək tozların əridilməsi yolu ilə sıx formalı hissələrin əmələ gəlməsi üçün əvvəlcədən ərintilənmiş tozların çökdürülməsini nəzərdə tutur7.Bir sıra tədqiqatlar göstərdi ki, əlavə üsulla işlənmiş paslanmayan polad hissələri ənənəvi hazırlanmış hissələrdən üstün ola bilər.Məsələn, əlavə emal edilən austenit paslanmayan poladların daha incə mikrostrukturları (yəni, Hall-Petch əlaqələri) səbəbindən üstün mexaniki xüsusiyyətlərə malik olduqları göstərilmişdir3,8,9.AM ilə işlənmiş ferritik paslanmayan poladın istilik müalicəsi adi analoqlarına oxşar mexaniki xassələri təmin edən əlavə çöküntülər yaradır3,10.Təkmilləşdirilmiş mexaniki xassələrin mikroquruluşda xromla zəngin intermetal fazalar hesabına əldə olunduğu yüksək möhkəmlik və sərtliyə malik ikifazalı paslanmayan polad qəbul edilib11.Bundan əlavə, qatqılı bərkimiş martenzitik və PH paslanmayan poladların təkmilləşdirilmiş mexaniki xassələri mikro strukturda saxlanılan austenit nəzarəti və 3,12,13,14 emal və istilik müalicəsi parametrlərinin optimallaşdırılması ilə əldə edilə bilər.
Bu günə qədər AM austenitik paslanmayan poladların triboloji xüsusiyyətləri digər paslanmayan poladlardan daha çox diqqət çəkmişdir.316L ilə işlənmiş toz qatında (L-PBF) lazer əriməsinin triboloji davranışı AM emal parametrlərinin funksiyası kimi tədqiq edilmişdir.Göstərilmişdir ki, skan sürətini azaltmaqla və ya lazer gücünü artırmaqla məsaməliliyin minimuma endirilməsi aşınma müqavimətini yaxşılaşdıra bilər15,16.Li və digərləri 17 müxtəlif parametrlər (yük, tezlik və temperatur) altında quru sürüşmə aşınmasını sınaqdan keçirmiş və göstərmişdir ki, otaq temperaturunda aşınma əsas aşınma mexanizmidir, eyni zamanda sürüşmə sürəti və temperaturun artması oksidləşməni təşviq edir.Yaranan oksid təbəqəsi yatağın işləməsini təmin edir, artan temperaturla sürtünmə azalır və daha yüksək temperaturda aşınma dərəcəsi artır.Digər tədqiqatlarda, TiC18, TiB219 və SiC20 hissəciklərinin L-PBF ilə işlənmiş 316L matrisinə əlavə edilməsi, bərk hissəciklərin həcm fraksiyasının artması ilə sıx işlənmiş sürtünmə təbəqəsi yaratmaqla aşınma müqavimətini yaxşılaşdırdı.L-PBF12 ilə işlənmiş PH poladda və SS11 dupleks poladda da qoruyucu oksid təbəqəsi müşahidə edilmişdir ki, bu da onu göstərir ki, saxlanılan austenitdən sonrakı istilik müalicəsi ilə məhdudlaşdırılması12 aşınma müqavimətini artıra bilər.Burada ümumiləşdirildiyi kimi, ədəbiyyat əsasən 316L SS seriyasının triboloji performansına diqqət yetirir, halbuki daha yüksək karbon tərkibli martensitik əlavə ilə hazırlanmış paslanmayan poladların triboloji performansı haqqında az məlumat var.
Elektron şüa əriməsi (EBM) daha yüksək temperaturlara və tarama sürətlərinə çatmaq qabiliyyətinə görə yüksək vanadium və xrom karbidləri kimi odadavamlı karbidlərlə mikrostrukturlar əmələ gətirməyə qadir olan L-PBF-ə bənzər bir texnikadır 21, 22. Paslanmayan metalların EBM emalı üzrə mövcud ədəbiyyat. polad əsasən çatlar və məsamələri olmayan bir mikro quruluş əldə etmək və mexaniki xassələri23, 24, 25, 26 yaxşılaşdırmaq üçün optimal ELM emal parametrlərinin müəyyən edilməsinə yönəldilmişdir, EBM ilə işlənmiş paslanmayan poladdan triboloji xassələri üzərində işləyərkən.İndiyədək ELR ilə işlənmiş yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın aşınma mexanizmi məhdud şəraitdə tədqiq edilmişdir və abraziv (zımpara testi), quru və palçıq eroziya şəraitində ciddi plastik deformasiyanın baş verdiyi bildirilmişdir27.
Bu tədqiqat aşağıda təsvir edilən quru sürüşmə şəraitində ELR ilə işlənmiş yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın aşınma müqavimətini və sürtünmə xüsusiyyətlərini araşdırdı.Birincisi, mikrostruktur xüsusiyyətlər skan edən elektron mikroskopiya (SEM), enerji dispersiv rentgen spektroskopiyası (EDX), rentgen şüalarının difraksiyası və təsvirin təhlili ilə xarakterizə edilmişdir.Bu üsullarla əldə edilən məlumatlar daha sonra müxtəlif yüklər altında quru qarşılıqlı sınaqlar vasitəsilə triboloji davranışın müşahidələri üçün əsas kimi istifadə olunur və nəhayət, SEM-EDX və lazer profilometrlərindən istifadə etməklə köhnəlmiş səth morfologiyası yoxlanılır.Aşınma dərəcəsi ölçüldü və eyni şəkildə emal edilmiş martenzitik alət poladları ilə müqayisə edildi.Bu, bu SS sistemini eyni növ müalicə ilə daha çox istifadə edilən aşınma sistemləri ilə müqayisə etmək üçün əsas yaratmaq üçün edildi.Nəhayət, təmas zamanı baş verən plastik deformasiyanı üzə çıxaran sərtliyin xəritələşdirilməsi alqoritmindən istifadə edərək aşınma yolunun kəsişmə xəritəsi göstərilir.Qeyd etmək lazımdır ki, bu tədqiqat üçün triboloji testlər bu yeni materialın triboloji xassələrini daha yaxşı başa düşmək üçün aparılıb, nəinki konkret tətbiqi simulyasiya etmək.Bu tədqiqat sərt mühitlərdə işləməyi tələb edən aşınma tətbiqləri üçün əlavə olaraq istehsal edilən yeni martensitik paslanmayan poladın triboloji xüsusiyyətlərinin daha yaxşı başa düşülməsinə kömək edir.
Vibenite® 350 brendi altında ELR ilə işlənmiş yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladdan (HCMSS) nümunələr İsveçin VBN Components AB şirkəti tərəfindən hazırlanmış və təchiz edilmişdir.Nümunənin nominal kimyəvi tərkibi: 1,9 C, 20,0 Cr, 1,0 Mo, 4,0 V, 73,1 Fe (ağırlıq%).Əvvəlcə quru sürüşmə nümunələri (40 mm × 20 mm × 5 mm) əldə edilmiş düzbucaqlı nümunələrdən (42 mm × 22 mm × 7 mm) elektrik boşalma emalından (EDM) istifadə edərək heç bir post-termik emal edilmədən hazırlanmışdır.Sonra nümunələr təxminən 0,15 μm səth pürüzlülüyünü (Ra) əldə etmək üçün taxıl ölçüsü 240 ilə 2400 R arasında olan SiC zımpara ilə ardıcıl olaraq üyüdüldü.Bundan əlavə, nominal kimyəvi tərkibi 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 Vt, 4,0 V, 85,5 Fe (ağırlıq .%) olan EBM ilə işlənmiş yüksək karbonlu martenzitik alət poladı (HCMTS) nümunələri (kommersiya olaraq belə tanınır) Vibenite® 150) Eyni şəkildə hazırlanır.HCMTS həcminə görə 8% karbid ehtiva edir və yalnız HCMSS aşınma dərəcəsi məlumatlarını müqayisə etmək üçün istifadə olunur.
HCMSS-nin mikrostruktur xarakteristikası Oxford Instruments-dan enerji dispersiv rentgen (EDX) XMax80 detektoru ilə təchiz edilmiş SEM (FEI Quanta 250, ABŞ) istifadə edilməklə həyata keçirilmişdir.Tərkibində 3500 µm2 olan üç təsadüfi fotomikroqraf geriyə səpələnmiş elektron (BSE) rejimində çəkilmiş və sonra sahə fraksiyasını (yəni həcm fraksiyasını), ölçü və formanı müəyyən etmək üçün təsvir analizindən (ImageJ®)28 istifadə edərək təhlil edilmişdir.Müşahidə olunan xarakterik morfologiyaya görə sahə fraksiyası həcm fraksiyasına bərabər götürülüb.Bundan əlavə, karbidlərin forma faktoru forma faktoru tənliyi (Shfa) ilə hesablanır:
Burada Ai karbidin sahəsidir (µm2), Pi isə karbidin perimetridir (µm)29.Fazaları müəyyən etmək üçün, Co-Ka radiasiyası (λ = 1.79026 Å) ilə rentgen difraktometrindən (LynxEye 1D zolaq detektoru ilə Bruker D8 Discover) istifadə edərək toz rentgen difraksiyası (XRD) həyata keçirilmişdir.Nümunəni 2θ diapazonunda 35° ilə 130° arasında addım ölçüsü 0,02° və addım müddəti 2 saniyə ilə skan edin.XRD məlumatları 2021-ci ildə kristalloqrafik məlumat bazasını yeniləyən Diffract.EVA proqram təminatından istifadə etməklə təhlil edilib. Bundan əlavə, mikrosərtliyi müəyyən etmək üçün Vickers sərtlik test cihazından (Struers Durascan 80, Avstriya) istifadə edilib.ASTM E384-17 30 standartına uyğun olaraq, 5 kq-da 10 saniyə ərzində 0,35 mm artımla metalloqrafik hazırlanmış nümunələrdə 30 çap edildi.Müəlliflər əvvəllər HCMTS31-in mikrostruktur xüsusiyyətlərini xarakterizə etmişlər.
Konfiqurasiyası başqa yerdə təfərrüatlı31 olan quru pistonlu aşınma sınaqlarını yerinə yetirmək üçün top lövhəli tribometrdən (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, ABŞ) istifadə edilmişdir.Test parametrləri aşağıdakılardır: 32 ASTM G133-05 standartına uyğun olaraq, yük 3 N, tezlik 1 Hz, vuruş 3 mm, müddət 1 saat.Qarşılıqlı çəkilər kimi Redhill Precision, Çexiya tərəfindən təmin edilən, təxminən 1500 HV makro sərtliyə və təxminən 0,05 µm səth pürüzlülüyünə (Ra) malik 10 mm diametrli alüminium oksid topları (Al2O3, dəqiqlik sinfi 28/ISO 3290) istifadə edilmişdir. .Balanslaşdırma, balanslaşdırma nəticəsində yarana biləcək oksidləşmənin təsirlərinin qarşısını almaq və ağır aşınma şəraitində nümunələrin aşınma mexanizmlərini daha yaxşı başa düşmək üçün seçilmişdir.Qeyd etmək lazımdır ki, köhnəlmə dərəcəsi məlumatlarını mövcud tədqiqatlarla müqayisə etmək üçün sınaq parametrləri Ref.8-dəki kimidir.Bundan əlavə, daha yüksək yüklərdə triboloji göstəriciləri yoxlamaq üçün 10 N yüklə bir sıra qarşılıqlı sınaqlar aparıldı, digər test parametrləri isə sabit qaldı.Hertz-ə görə ilkin təmas təzyiqləri 3 N və 10 N-də müvafiq olaraq 7,7 MPa və 11,5 MPa təşkil edir.Aşınma sınağı zamanı sürtünmə qüvvəsi 45 Hz tezliyində qeydə alınmış və orta sürtünmə əmsalı (CoF) hesablanmışdır.Hər bir yük üçün ətraf mühit şəraitində üç ölçmə aparıldı.
Aşınma trayektoriyası yuxarıda təsvir edilən SEM-dən istifadə etməklə yoxlanılmış və EMF analizi Aztec Acquisition aşınma səthi analizi proqramından istifadə etməklə aparılmışdır.Qoşalaşmış kubun aşınmış səthi optik mikroskopdan (Keyence VHX-5000, Yaponiya) istifadə edilərək tədqiq edilmişdir.Kontaktsız lazer profil cihazı (NanoFocus µScan, Almaniya) aşınma işarəsini z oxu boyunca ±0,1 µm və x və y oxları boyunca 5 µm şaquli ayırdetmə ilə skan etdi.Aşınma çapıq səthinin profil xəritəsi Matlab®-da profil ölçmələrindən alınan x, y, z koordinatlarından istifadə etməklə yaradılmışdır.Aşınma yolunda aşınma həcmi itkisini hesablamaq üçün səth profili xəritəsindən çıxarılan bir neçə şaquli aşınma yolu profili istifadə olunur.Həcm itkisi məftil profilinin orta kəsişmə sahəsinin və aşınma yolunun uzunluğunun məhsulu kimi hesablanmış və bu metodun əlavə təfərrüatları əvvəllər müəlliflər tərəfindən təsvir edilmişdir33.Buradan xüsusi aşınma dərəcəsi (k) aşağıdakı düsturdan əldə edilir:
Burada V - aşınma nəticəsində yaranan həcm itkisi (mm3), W - tətbiq olunan yük (N), L - sürüşmə məsafəsi (mm), k - xüsusi aşınma dərəcəsi (mm3/Nm)34.HCMSS üçün sürtünmə məlumatları və səth profili xəritələri HCMSS aşınma dərəcələrini müqayisə etmək üçün əlavə materiala (Əlavə Şəkil S1 və Şəkil S2) daxil edilmişdir.
Bu işdə aşınma zonasının plastik deformasiya davranışını (yəni təmas təzyiqi nəticəsində işin sərtləşməsini) nümayiş etdirmək üçün aşınma yolunun kəsikli sərtlik xəritəsindən istifadə edilmişdir.Cilalanmış nümunələr alüminium oksidi kəsici çarxla kəsici maşında (Struers Accutom-5, Avstriya) kəsilmiş və nümunələrin qalınlığı boyunca 240 ilə 4000 P arasında SiC zımpara ilə cilalanmışdır.ASTM E348-17-yə uyğun olaraq 0,5 kqf 10 s və 0,1 mm məsafədə mikrosərtliyin ölçülməsi.Çaplar səthdən təxminən 60 µm aşağıda 1,26 × 0,3 mm2 ölçülü düzbucaqlı şəbəkəyə yerləşdirildi (Şəkil 1) və sonra başqa yerdə təsvir edilmiş xüsusi Matlab® kodundan istifadə edərək sərtlik xəritəsi tərtib edildi35.Bundan əlavə, SEM-dən istifadə etməklə, aşınma zonasının en kəsiyinin mikrostrukturu tədqiq edilmişdir.
Kesitin yerini göstərən aşınma işarəsinin sxemi (a) və kəsikdə (b) müəyyən edilmiş işarəni göstərən sərtlik xəritəsinin optik mikroqrafiyası.
ELP ilə müalicə olunan HCMSS-nin mikro strukturu matrislə əhatə olunmuş homojen karbid şəbəkəsindən ibarətdir (Şəkil 2a, b).EDX təhlili göstərdi ki, boz və tünd karbidlər müvafiq olaraq xrom və vanadiumla zəngin karbidlərdir (Cədvəl 1).Şəkil təhlilindən hesablanmış, karbidlərin həcm hissəsinin ~22,5% (~18,2% yüksək xrom karbidləri və ~4,3% yüksək vanadium karbidləri) olduğu təxmin edilir.Standart sapmalarla orta taxıl ölçüləri V və Cr ilə zəngin karbidlər üçün müvafiq olaraq 0,64 ± 0,2 µm və 1,84 ± 0,4 µm təşkil edir (Şəkil 2c, d).Yüksək V karbidləri təxminən 0,88±0,03 forma faktoru (±SD) ilə yuvarlaq olur, çünki forma faktoru dəyərləri 1-ə yaxın dairəvi karbidlərə uyğundur.Bunun əksinə olaraq, yüksək xromlu karbidlər mükəmməl yuvarlaq deyil, forma faktoru təxminən 0,56 ± 0,01-dir, bu, yığılma ilə əlaqədar ola bilər.Şəkil 2e-də göstərildiyi kimi HCMSS rentgen modelində martensit (α, bcc) və saxlanılan austenit (γ', fcc) difraksiya zirvələri aşkar edilmişdir.Bundan əlavə, rentgen nümunəsi ikincil karbidlərin mövcudluğunu göstərir.Yüksək xromlu karbidlər M3C2 və M23C6 tipli karbidlər kimi müəyyən edilmişdir.Ədəbiyyat məlumatlarına əsasən, VC karbidlərinin 36,37,38 difraksiya zirvəsi ≈43° və 63°-də qeydə alınmışdır ki, bu da VC zirvələrinin xromla zəngin karbidlərin M23C6 zirvələri ilə maskalandığını göstərir (Şəkil 2e).
EBL (a) aşağı böyüdücü və (b) yüksək böyüdücü ilə işlənmiş yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın mikro strukturu, xrom və vanadiumla zəngin karbidləri və paslanmayan polad matrisi (elektron geri səpilmə rejimi) göstərir.Xromla zəngin (c) və vanadiumla zəngin (d) karbidlərin taxıl ölçüsünə görə paylanmasını göstərən bar qrafikləri.Rentgen nümunəsi mikrostrukturda martensit, saxlanılmış austenit və karbidlərin mövcudluğunu göstərir (d).
Orta mikrosərtlik 625,7 + 7,5 HV5-dir, istilik müalicəsi olmadan şərti emal edilmiş martenzitik paslanmayan poladla (450 HV)1 müqayisədə nisbətən yüksək sərtlik göstərir.Yüksək V karbidlərin və yüksək Cr karbidlərinin nanoindentasiya sərtliyinin müvafiq olaraq 12 və 32,5 GPa39 və 13-22 GPa40 arasında olduğu bildirilir.Beləliklə, ELP ilə işlənmiş HCMSS-nin yüksək sərtliyi, karbid şəbəkəsinin formalaşmasına kömək edən yüksək karbon tərkibi ilə bağlıdır.Beləliklə, ELP ilə işlənmiş HSMSS, heç bir əlavə istilik sonrası müalicə olmadan yaxşı mikrostruktur xüsusiyyətləri və sərtliyi göstərir.
3 N və 10 N-də nümunələr üçün orta sürtünmə əmsalının (CoF) əyriləri Şəkil 3-də təqdim olunur, minimum və maksimum sürtünmə dəyərlərinin diapazonu şəffaf kölgə ilə qeyd olunur.Hər bir əyri giriş mərhələsini və sabit vəziyyət mərhələsini göstərir.Sürtünmə dayandıqda fazanın dayanıqlı vəziyyətinə keçməzdən əvvəl giriş mərhələsi 0,41 ± 0,24,3 N CoF (±SD) ilə 1,2 m-də və 0,71 ± 0,16,10 N CoF ilə 3,7 m-də başa çatır.tez dəyişmir.Kiçik təmas sahəsi və kobud ilkin plastik deformasiya səbəbindən sürtünmə qüvvəsi 3 N və 10 N-də işə salınma mərhələsində sürətlə artdı, burada 10 N-də daha yüksək sürtünmə qüvvəsi və daha uzun sürüşmə məsafəsi meydana gəldi, bu da ola bilər. 3 N ilə müqayisədə səthin zədələnməsi daha yüksəkdir.3 N və 10 N üçün stasionar fazada CoF dəyərləri müvafiq olaraq 0,78 ± 0,05 və 0,67 ± 0,01-dir.CoF 10 N-də praktiki olaraq sabitdir və 3 N-də tədricən artır. Məhdud ədəbiyyatda L-PBF ilə işlənmiş paslanmayan poladdan aşağı tətbiq olunan yüklərdə keramika reaksiya orqanları ilə müqayisədə COF 0,5 ilə 0,728, 20, 42 arasında dəyişir. bu işdə ölçülmüş CoF dəyərləri ilə yaxşı uyğunluq.Sabit vəziyyətdə artan yüklə (təxminən 14,1%) CoF-nin azalması köhnəlmiş səthlə qarşı tərəf arasındakı interfeysdə baş verən səthin deqradasiyası ilə əlaqələndirilə bilər ki, bu da səthin təhlili vasitəsilə növbəti hissədə müzakirə ediləcəkdir. köhnəlmiş nümunələr.
3 N və 10 N-də sürüşmə yollarında ELP ilə işlənmiş VSMSS nümunələrinin sürtünmə əmsalları, hər əyri üçün stasionar faza qeyd olunur.
HKMS-nin (625,7 HV) xüsusi aşınma dərəcələri 3 N və 10 N-də müvafiq olaraq 6,56 ± 0,33 × 10-6 mm3/Nm və 9,66 ± 0,37 × 10-6 mm3/Nm olaraq qiymətləndirilir (Şəkil 4).Beləliklə, aşınma dərəcəsi artan yüklə artır, bu, L-PBF və PH SS17,43 ilə işlənmiş austenit üzrə mövcud tədqiqatlarla yaxşı uyğunlaşır.Eyni triboloji şəraitdə, 3 N-də aşınma dərəcəsi, əvvəlki vəziyyətdə olduğu kimi, L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10-5 mm3/Nm, 229 HV) ilə işlənmiş austenitik paslanmayan polad üçün təxminən beşdə birdir. .8. Bundan əlavə, HCMSS-nin 3 N-də aşınma dərəcəsi şərti işlənmiş austenitik paslanmayan poladlardan əhəmiyyətli dərəcədə aşağı idi və xüsusən də yüksək izotropik preslənmişlərdən (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 mm3) daha yüksək idi./Nm, 176 HV) və tökmə (k = 4,70 ± 0,3 × 10-5 mm3/Nm, 156 HV) işlənmiş austenitik paslanmayan polad, 8, müvafiq olaraq.Ədəbiyyatdakı bu tədqiqatlarla müqayisədə, HCMSS-nin təkmilləşdirilmiş aşınma müqaviməti yüksək karbon tərkibinə və adi işlənmiş austenitik paslanmayan poladlardan daha yüksək sərtliyə səbəb olan formalaşmış karbid şəbəkəsinə aid edilir.HCMSS nümunələrinin aşınma dərəcəsini daha da öyrənmək üçün oxşar şəkildə işlənmiş yüksək karbonlu martensitik alət poladı (HCMTS) nümunəsi (790 HV sərtliyi ilə) müqayisə üçün oxşar şəraitdə (3 N və 10 N) sınaqdan keçirilmişdir;Əlavə material HCMTS Səthi Profil Xəritəsidir (Əlavə Şəkil S2).HCMSS-nin aşınma dərəcəsi (k = 6,56 ± 0,34 × 10-6 mm3/Nm) 3 N-də HCMTS ilə demək olar ki, eynidir (k = 6,65 ± 0,68 × 10-6 mm3/Nm), bu əla aşınma müqavimətini göstərir. .Bu xüsusiyyətlər əsasən HCMSS-nin mikrostruktur xüsusiyyətlərinə (yəni Bölmə 3.1-də təsvir olunduğu kimi yüksək karbid tərkibi, ölçüsü, forması və matrisdə karbid hissəciklərinin paylanması) aid edilir.Daha əvvəl bildirildiyi kimi31,44, karbid tərkibi aşınma çapığının genişliyinə və dərinliyinə və mikroabraziv aşınma mexanizminə təsir göstərir.Bununla belə, karbid tərkibi 10 N-də kalıbı qorumaq üçün kifayət deyil, bu da aşınmanın artmasına səbəb olur.Aşağıdakı bölmədə, aşınma səthinin morfologiyası və topoqrafiyası HCMSS-nin aşınma sürətinə təsir edən əsas aşınma və deformasiya mexanizmlərini izah etmək üçün istifadə olunur.10 N-də VCMSS-nin aşınma dərəcəsi (k = 9.66 ± 0.37 × 10-6 mm3/Nm) VKMTS-dən (k = 5.45 ± 0.69 × 10-6 mm3 / Nm) daha yüksəkdir.Əksinə, bu aşınma dərəcələri hələ də kifayət qədər yüksəkdir: oxşar sınaq şəraitində, xrom və stellitə əsaslanan örtüklərin aşınma dərəcəsi HCMSS45,46-dan daha aşağıdır.Nəhayət, alüminium oksidinin yüksək sərtliyinə görə (1500 HV) cütləşmənin aşınma dərəcəsi cüzi idi və materialın nümunədən alüminium toplara ötürülməsi əlamətləri tapıldı.
Yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın (HMCSS) ELR emalında, yüksək karbonlu martensitik alət poladının (HCMTS) və L-PBF-nin ELR emalında, müxtəlif tətbiqlərdə austenitik paslanmayan poladdan (316LSS) tökmə və yüksək izotrop presləmə (HIP) emalında xüsusi aşınma sürətlər yüklənir.Dağılma qrafiki ölçmələrin standart sapmasını göstərir.Ostenitik paslanmayan poladlar üçün məlumatlar 8-dən götürülür.
Xrom və stellit kimi sərt üzlüklər əlavə ilə işlənmiş ərinti sistemlərindən daha yaxşı aşınma müqaviməti təmin edə bilsə də, əlavə emal (1) xüsusilə müxtəlif sıxlıqlara malik materiallar üçün mikro quruluşu yaxşılaşdıra bilər.son hissədə əməliyyatlar;və (3) inteqrasiya olunmuş maye dinamik rulmanlar kimi yeni səth topologiyalarının yaradılması.Bundan əlavə, AM həndəsi dizayn çevikliyi təklif edir.Bu tədqiqat xüsusilə yeni və vacibdir, çünki hazırkı ədəbiyyatın çox məhdud olduğu bu yeni işlənmiş metal ərintilərinin EBM ilə aşınma xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmaq vacibdir.
Aşınmış səthin morfologiyası və aşınmış nümunələrin 3 N-də morfologiyası Şek.5, burada əsas aşınma mexanizmi aşınma, sonra oksidləşmədir.Birincisi, polad substrat plastik deformasiyaya uğrayır və sonra səth profilində göstərildiyi kimi 1 ilə 3 µm dərinlikdə yivlər yaratmaq üçün çıxarılır (Şəkil 5a).Davamlı sürüşmə nəticəsində yaranan sürtünmə istiliyinə görə çıxarılan material triboloji sistemin interfeysində qalır və yüksək xrom və vanadium karbidlərini əhatə edən yüksək dəmir oksiddən ibarət kiçik adalardan ibarət triboloji təbəqə əmələ gətirir (Şəkil 5b və Cədvəl 2).), L-PBF15,17 ilə işlənmiş austenitik paslanmayan polad üçün də bildirildiyi kimi.Əncirdə.Şəkil 5c aşınma çapığının mərkəzində baş verən sıx oksidləşməni göstərir.Beləliklə, sürtünmə təbəqəsinin əmələ gəlməsi sürtünmə təbəqəsinin (yəni oksid təbəqəsinin) məhv edilməsi ilə asanlaşdırılır (şək. 5f) və ya materialın çıxarılması mikrostruktur daxilində zəif yerlərdə baş verir və bununla da materialın çıxarılması sürətlənir.Hər iki halda sürtünmə təbəqəsinin məhv edilməsi interfeysdə aşınma məhsullarının əmələ gəlməsinə gətirib çıxarır ki, bu da 3N sabit vəziyyətdə CoF-nin artması tendensiyası ola bilər (şəkil 3).Bundan əlavə, aşınma zolağında oksidlərin və boş aşınma hissəciklərinin yaratdığı üç hissəli aşınma əlamətləri var ki, bu da son nəticədə substratda mikro cızıqların əmələ gəlməsinə səbəb olur (şək. 5b, e)9,12,47.
3 N-də ELP ilə işlənmiş yüksək karbonlu martenzitik paslanmayan poladın aşınma səthinin morfologiyasının səth profili (a) və fotomikroqrafikləri (b-f), BSE rejimində aşınma işarəsinin kəsişməsi (d) və aşınmanın optik mikroskopiyası 3 N (g) alüminium oksidi kürələrində səth.
Aşınmaya görə plastik deformasiyanı göstərən polad substratda yaranan sürüşmə bantları (şəkil 5e).Oxşar nəticələr L-PBF ilə işlənmiş SS47 austenitik poladın aşınma davranışının tədqiqində də əldə edilmişdir.Vanadiumla zəngin karbidlərin istiqamətinin dəyişdirilməsi də sürüşmə zamanı polad matrisin plastik deformasiyasını göstərir (şəkil 5e).Aşınma işarəsinin kəsişməsinin mikroqrafikləri mikro çatlarla əhatə olunmuş kiçik yuvarlaq çuxurların olduğunu göstərir (şək. 5d), bu, səthin yaxınlığında həddindən artıq plastik deformasiyaya səbəb ola bilər.Alüminium oksid kürələrinə materialın ötürülməsi məhdud idi, kürələr isə toxunulmaz qaldı (Şəkil 5g).
Nümunələrin eni və aşınma dərinliyi yerüstü topoqrafiya xəritəsində göstərildiyi kimi artan yüklə (10 N-də) artmışdır (şək. 6a).Aşınma və oksidləşmə hələ də üstünlük təşkil edən aşınma mexanizmləridir və aşınma zolağında mikro cızıqların sayının artması üç hissəli aşınmanın 10 N-də də baş verdiyini göstərir (şək. 6b).EDX analizi dəmirlə zəngin oksid adalarının əmələ gəldiyini göstərdi.Spektrlərdəki Al zirvələri maddənin qarşı tərəfdən nümunəyə ötürülməsinin 10 N-də baş verdiyini (Şəkil 6c və Cədvəl 3), 3 N-də isə müşahidə olunmadığını təsdiqlədi (Cədvəl 2).Üç bədən aşınması oksid adalarından və analoqlardan olan aşınma hissəciklərindən qaynaqlanır, burada ətraflı EDX təhlili materialın analoqlardan ötürülməsini aşkar etdi (Əlavə Şəkil S3 və Cədvəl S1).Oksid adalarının inkişafı dərin çuxurlarla bağlıdır ki, bu da 3N-də müşahidə olunur (şək. 5).Karbidlərin çatlaması və parçalanması əsasən 10 N Cr ilə zəngin olan karbidlərdə baş verir (şəkil 6e, f).Bundan əlavə, yüksək V karbidləri ətrafdakı matrisi qurur və köhnəlir, bu da öz növbəsində üç hissəli aşınmaya səbəb olur.Ölçüsü və forması baxımından yüksək V karbidinə (qırmızı dairə ilə vurğulanmış) oxşar çuxur da yolun en kəsiyində (Şəkil 6d) peyda oldu (karbid ölçüsü və forma təhlilinə baxın. 3.1), yüksək V karbidinin olduğunu göstərir. karbid V 10 N-də matrisdən ləpələşə bilər. Yüksək V karbidlərinin yuvarlaq forması çəkmə effektinə kömək edir, yığılmış yüksək Cr karbidləri isə çatlamağa meyllidir (Şəkil 6e, f).Bu nasazlıq davranışı matrisin plastik deformasiyaya tab gətirmək qabiliyyətini aşdığını və mikro strukturun 10 N-də kifayət qədər təsir gücünü təmin etmədiyini göstərir. Səthin altındakı şaquli krekinq (Şəkil 6d) sürüşmə zamanı baş verən plastik deformasiyanın intensivliyini göstərir.Yük artdıqca materialın köhnəlmiş yoldan alüminium topasına (Şəkil 6g) ötürülməsi baş verir, bu da 10 N-də sabit vəziyyətdə ola bilər. CoF dəyərlərinin azalmasının əsas səbəbi (Şəkil 3).
10 N-də EBA ilə işlənmiş yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladdan aşınmış səth topoqrafiyasının (b-f) səth profili (a) və fotomikroqrafiklər (b-f), BSE rejimində aşınma izi kəsiyi (d) və optik mikroskop səthi alüminium oksidi kürəsinin 10 N (q).
Sürüşmə aşınması zamanı səth anticisimlərin yaratdığı sıxılma və kəsilmə gərginliyinə məruz qalır, nəticədə aşınmış səthin altında əhəmiyyətli plastik deformasiya yaranır34,48,49.Buna görə də, materialın aşınma davranışını təyin edən aşınma və deformasiya mexanizmlərinə təsir edən plastik deformasiya səbəbindən səthin altında iş sərtləşməsi baş verə bilər.Buna görə də, yükün funksiyası olaraq aşınma yolunun altında plastik deformasiya zonasının (PDZ) inkişafını müəyyən etmək üçün bu tədqiqatda kəsiyi sərtlik xəritəsi (Bölmə 2.4-də ətraflı göstərildiyi kimi) aparılmışdır.Əvvəlki bölmələrdə qeyd edildiyi kimi, aşınma izinin altında (şək. 5d, 6d), xüsusilə də 10 N-də plastik deformasiyanın aydın əlamətləri müşahidə edildi.
Əncirdə.Şəkil 7, 3 N və 10 N-də ELP ilə işlənmiş HCMSS-nin aşınma izlərinin kəsişmə sərtlik diaqramlarını göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, bu sərtlik dəyərləri işin sərtləşməsinin təsirini qiymətləndirmək üçün indeks kimi istifadə edilmişdir.Aşınma işarəsinin altındakı sərtliyin dəyişməsi 3 N-də 667-dən 672 HV-ə qədərdir (şəkil 7a), bu, işin sərtləşməsinin əhəmiyyətsiz olduğunu göstərir.Ehtimal olunur ki, mikrosərtlik xəritəsinin (yəni nişanlar arasındakı məsafə) aşağı ayırdetmə qabiliyyətinə görə tətbiq olunan sərtliyin ölçülməsi üsulu sərtlikdəki dəyişiklikləri aşkar edə bilməyib.Əksinə, 10 N-də maksimum dərinliyi 118 µm və uzunluğu 488 µm olan 677-dən 686 HV-ə qədər sərtlik dəyərləri olan PDZ zonaları müşahidə edildi (Şəkil 7b), bu da aşınma yolunun eni ilə əlaqələndirilir (Şəkil 7b). Şəkil 6a)).PDZ ölçüsünün yüklə dəyişməsi ilə bağlı oxşar məlumatlar L-PBF ilə işlənmiş SS47-də aşınma tədqiqatında tapıldı.Nəticələr göstərir ki, saxlanılan austenitin mövcudluğu 3, 12, 50 əlavə edilmiş poladların çevikliyinə təsir edir və saxlanılan austenit plastik deformasiya zamanı martenzitə çevrilir (faza çevrilməsinin plastik təsiri), bu da poladın iş sərtliyini artırır.polad 51. VCMSS nümunəsi əvvəllər müzakirə edilən rentgen şüalarının difraksiya modelinə uyğun olaraq saxlanılan austenitdən ibarət olduğundan (şək. 2e), mikrostrukturda saxlanılan austenitin təmas zamanı martensitə çevrilə biləcəyi və bununla da PDZ-nin sərtliyini artırması təklif edilmişdir ( Şəkil 7b).Bundan əlavə, aşınma zolağında baş verən sürüşmənin əmələ gəlməsi (şək. 5e, 6f) sürüşmə kontaktında kəsmə gərginliyinin təsiri altında dislokasiya sürüşməsinin yaratdığı plastik deformasiyanı da göstərir.Bununla belə, 3 N-də induksiya edilmiş kəsmə gərginliyi yüksək dislokasiya sıxlığı və ya saxlanılan austenitin martenzitə çevrilməsi üçün kifayət deyildi, buna görə də işin sərtləşməsi yalnız 10 N-də müşahidə edildi (şək. 7b).
3 N (a) və 10 N (b) gücündə elektrik boşalma emalına məruz qalan yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladdan aşınma izlərinin kəsikli sərtlik diaqramları.
Bu tədqiqat ELR ilə işlənmiş yeni yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın aşınma davranışını və mikrostruktur xüsusiyyətlərini göstərir.Müxtəlif yüklər altında sürüşmədə quru aşınma sınaqları aparılıb, aşınmış nümunələr elektron mikroskop, lazer profilometr və aşınma izlərinin kəsiklərinin sərtlik xəritələrindən istifadə etməklə tədqiq edilib.
Mikrostruktur təhlili martensit və nisbətən yüksək mikrosərtliyə malik saxlanılan austenit matrisində yüksək miqdarda xrom (~18,2% karbidlər) və vanadium (~4,3% karbidlər) olan karbidlərin vahid paylanmasını aşkar etdi.Dominant aşınma mexanizmləri aşağı yüklərdə aşınma və oksidləşmədir, uzanan yüksək V-karbidlər və boş taxıl oksidləri nəticəsində yaranan üç bədən aşınması da artan yüklərdə aşınmaya kömək edir.Aşınma dərəcəsi L-PBF və adi işlənmiş austenitik paslanmayan poladlardan daha yaxşıdır və hətta aşağı yüklərdə EBM ilə işlənmiş alət poladlarına bənzəyir.CoF dəyəri materialın əks gövdəyə ötürülməsi səbəbindən artan yüklə azalır.Kesiti sərtliyinin xəritələşdirilməsi metodundan istifadə edərək, plastik deformasiya zonası aşınma işarəsinin altında göstərilir.İşin bərkidilməsinin təsirlərini daha yaxşı başa düşmək üçün matrisdə mümkün taxılların zərifləşdirilməsi və faza keçidləri elektronların geri səpilməsi difraksiyasından istifadə etməklə daha da araşdırıla bilər.Mikrosərtlik xəritəsinin aşağı ayırdetmə qabiliyyəti aşağı tətbiq olunan yüklərdə aşınma zonasının sərtliyini vizuallaşdırmağa imkan vermir, beləliklə, nanoindentasiya eyni üsuldan istifadə edərək daha yüksək ayırdetmə sərtlik dəyişikliklərini təmin edə bilər.
Bu tədqiqat ilk dəfə olaraq ELR ilə işlənmiş yeni yüksək karbonlu martensitik paslanmayan poladın aşınma müqavimətinin və sürtünmə xüsusiyyətlərinin hərtərəfli təhlilini təqdim edir.AM-nin həndəsi dizayn azadlığını və AM ilə emal addımlarının azaldılması imkanlarını nəzərə alaraq, bu tədqiqat bu yeni materialın istehsalına və onun aşınma ilə əlaqəli cihazlarda vallardan mürəkkəb soyutma kanalı olan plastik enjeksiyon qəliblərinə qədər istifadəsinə yol aça bilər.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, vol.255 (Amerika Aeronavtika və Astronavtika Cəmiyyəti, 2018).
Bajaj, P. et al.Aşqar istehsalında polad: onun mikro quruluşu və xassələrinin nəzərdən keçirilməsi.alma mater.elm.layihə.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. və Passeggio, F. Sürüşmə zamanı EN 3358 paslanmayan poladdan hazırlanmış aerokosmik komponentlərin aşınma səthinin zədələnməsi.Qardaşlıq.Ed.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Debroy, T. et al.Metal Komponentlərin Əlavəli İstehsalı – Proses, Quruluş və Performans.proqramlaşdırma.alma mater.elm.92, 112–224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. və Emmelmann S. Metal əlavələrinin istehsalı.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM Beynəlxalq.Əlavə istehsal texnologiyası üçün standart terminologiya.Sürətli istehsal.Dosent.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.316L paslanmayan poladın mexaniki və triboloji xassələri – seçmə lazer əriməsi, isti presləmə və adi tökmənin müqayisəsi.Əlavə etmək.istehsalçı.16, 81–89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T., and Pham, MS Microstructure Töhfəsi Additively Fabricated 316L Paslanmayan Polad Quru Sürüşmə Aşınma Mexanizmləri və Anizotropiya.alma mater.dekabr196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. və Tatlock GJ Seçilmiş lazer əriməsi ilə əldə edilən dəmir oksid dispersiyası ilə bərkimiş polad konstruksiyaların mexaniki reaksiyası və deformasiya mexanizmləri.jurnal.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI və Akhtar, F. SLM 2507-nin otaqda və yüksək temperaturda istilik müalicəsindən sonra daha yüksək dərəcəli mexaniki möhkəmlik, sərt/çevik siqma yağıntılarının köməyi ilə.Metal (Bazel).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E. və Li, S. 3D çaplı 17-4 PH paslanmayan poladdan mikrostruktur, istilikdən sonrakı reaksiya və triboloji xassələri.Geyinmək 456–457, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y. və Zhang, L. Seçilmiş lazer əriməsi ilə hazırlanmış TiC / AISI420 paslanmayan polad kompozitlərin sıxlaşdırma davranışı, mikrostruktur təkamülü və mexaniki xüsusiyyətləri.alma mater.dekabr187, 1–13 (2020).
Zhao X. və başqaları.Seçici lazer əriməsi ilə AISI 420 paslanmayan poladdan istehsalı və xarakteristikası.alma mater.istehsalçı.proses.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. və Alrbey K. 316L paslanmayan poladdan seçilmiş lazer əriməsinin sürüşmə aşınma xüsusiyyətləri və korroziya davranışı.J. Alma mater.layihə.icra etmək.23, 518–526 (2013).
Shibata, K. et al.Yağlı yağlama altında toz qatlı paslanmayan poladdan sürtünmə və aşınma [J].Tribiol.daxili 104, 183–190 (2016).