PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

Podobne dokumenty
WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE WYBRANYCH STALI KONSTRUKCYJNYCH

OCENA MIKROSTRUKTURY W ASPEKCIE WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNYCH WALCÓW HUTNICZYCH Częstochowa, al. Armii Krajowej 19

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STALI STOPOWYCH NADEUTEKTOIDALNYCH

WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Z UKŁADU Ni-Ta-Al-M O DUŻEJ ZAWARTOŚCI WĘGLA

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

OBRÓBKA CIEPLNA STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

OCENA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH NOWYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH NA OSNOWIE NIKLU

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

88 MECHANIK NR 3/2015

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

KONTROLA STALIWA NIESTOPOWEGO METODĄ ATD

WPŁYW WANADU I MOLIBDENU ORAZ OBRÓBKI CIEPLNEJ STALIWA Mn-Ni DLA UZYSKANIA GRANICY PLASTYCZNOŚCI POWYŻEJ 850 MPa

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

WPŁYW RODZAJU OSNOWY I GRAFITU NA WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE ŻELIWA SZAREGO

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

ANALIZA WPŁYWU SZYBKOŚCI CHŁODZENIA NA STRUKTURĘ I WŁASNOŚCI STALIWA L21HMF PO REGENERUJĄCEJ OBRÓBCE CIEPLNEJ

ZMIANY KINETYKI UTLENIANIA STALIWA Cr-Ni MODYFIKOWANEGO TYTANEM I CYRKONEM

Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

OBRÓBKA CIEPLNA STALIWA Cr Mo V PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

WPŁYW CHROMU, MOLIBDENU I WANADU NA STRUKTURĘ I WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE STALIWA DO PRACY NA GORĄCO

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

STRUKTURA STALIWA CHROMOWO NIKLOWO MOLIBDENOWEGO PO DODATKOWEJ OBRÓBCE CIEPLNEJ

CHARAKTERYSTYKA STRUKTURALNA WARSTWY WIERZCHNIEJ W STALIWIE Cr Mo W WARUNKACH ŚCIERANIA

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

UDARNOŚĆ STALIWA L15G W TEMPERATURZE -40 C. RONATOSKI Jacek, ABB Zamech Elbląg, GŁOWNIA Jan, AGH Kraków

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

ZMIANA SKŁADU CHEMICZNEGO, TWARDOŚCI I MIKROSTRUKTURY NA PRZEKROJU POPRZECZNYM BIMETALOWYCH, ŻELIWNYCH WALCÓW HUTNICZYCH

OCENA JAKOŚCI ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

KOMPUTEROWA SYMULACJA POLA TWARDOŚCI W ODLEWACH HARTOWANYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

OKREŚLENIE METODĄ KALORYMETRII SKANINGOWEJ ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W ŻELIWIE SZARYM

OBRÓBKA CIEPLNO-PLASTYCZNA ŻELIWA SFEROIDALNEGO

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

Wpływ obróbki cieplnej na morfologi ledeburytu przenienionego w stopach podeutektycznych

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE CIERNE KOMPOZYTÓW WARSTWOWYCH NA BAZIE STOPÓW ŻELAZA

64/2 STALIWO L20HGSNM ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

PROCEEDINGS OF THE INSTITUTE OF VEHICLES 2(106)/2016 (12 pt)

WPŁYW SZYBKOŚCI KRZEPNIĘCIA NA UDZIAŁ GRAFITU I CEMENTYTU ORAZ TWARDOŚĆ NA PRZEKROJU WALCA ŻELIWNEGO.

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

WPŁYW WYBRANYCH SMAROWYCH PREPARATÓW EKSPLOATACYJNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH PODCZAS TARCIA ZE STALĄ

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

FUNKCYJNY OPIS KRZYWEJ HARTOWNOŚCI. JURA Stanisław., BARTOCHA Dariusz Katedra Odlewnictwa, Politechniki Śląskiej, Gliwice Towarowa 7, POLAND

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

OCENA MOŻLIWOŚCI STEROWANIA MIKROSTRUKTURĄ STALIWA FERRYTYCZNO-AUSTENITYCZNEGO GX2CrNiMoCu Częstochowa, al.

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

WPŁYW WARUNKÓW PRZESYCANIA I STARZENIA STOPU C355 NA ZMIANY JEGO TWARDOŚCI

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

NIESTANDARDOWA REGENERACYJNA OBRÓBKA CIEPLNA NISKOSTOPOWEGO STALIWA Cr Mo V PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

WĘGLOAZOTOWANIE JAKO ELEMENT OBRÓBKI CIEPLNEJ DLA ŻELIWA ADI

ZMIANY MIKROSTRUKTURY I WYDZIELEŃ WĘGLIKÓW W STALIWIE Cr-Ni PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

KOMPOZYTOWE WARSTWY STOPOWE C Cr Mn NA ODLEWACH STALIWNYCH. Katedra Odlewnictwa Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Śląskiej 2

Wpływ powłoki Al Si na proces wytwarzania i jakość zgrzewanych aluminiowanych rur stalowych

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

OCENA PROCESU ODLEWANIA I OBRÓBKI CIEPLNEJ STOPOWEGO STALIWA KONSTRUKCYJNEGO METODĄ ANALIZY TERMICZNEJ I DERYWACYJNEJ

Opracowanie staliwa chromowego na tuleje ciężkich maszyn

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

WPŁYW AZOTU NA STRUKTURĘ, TWARDOŚĆ I ZUŻYCIE ŚCIERNE ŻELIWA CHROMOWEGO

OCENA KRYSTALIZACJI STALIWA METODĄ ATD

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO I STOPNIA SFEROIDYZACJI GRAFITU NA WŁASNOŚCI MECHANICZNE ŻELIWA

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

ZASTOSOWANIE METODY ATD DO JAKOŚCIOWEJ OCENY STALIWA CHROMOWEGO PRZEZNACZONEGO NA WYKŁADZINY MŁYNÓW CEMENTOWYCH

OCENA APARATU MILLERA DO OKREŚLANIA ODPORNOŚCI NA ŚCIERANIE STALIWA KONSTRUKCYJNEGO

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I TRYBOLOGICZNE SILUMINU NADEUTEKTYCZNEGO PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i własności staliw stosowanych na walce hutnicze

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

STRUKTURA ŻELIWA EN-GJS W ZALEŻNOŚCI OD MATERIAŁÓW WSADOWYCH

ĆWICZENIE Nr 6. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował dr inż.

MONITOROWANIE PRODUKCJI I KONTROLA JAKOŚCI STALIWA ZA POMOCĄ PROGRAMU KOMPUTEROWEGO

ANALIZA ODDZIAŁYWANIA SYSTEMU ZARZĄDZANIA JAKOŚCIĄ NA STABILIZACJĘ WYBRANYCH WŁAŚCIWOŚCI WALCÓW HUTNICZYCH

Wpływ Ni, Mo, Si, Ti na jakość powierzchniowej warstwy stopowej

TEMPERATURY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO W FUNKCJI SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA ODLEWU

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CRC+CRN WYTWARZANYCH PRZEZ POŁĄCZENIE PROCESU CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO Z OBRÓBKĄ PVD


WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

SPOSÓB WYZNACZANIA MAKSYMALNEGO PRZYROSTU TEMPERATURY W PROCESIE TARCIA METALI

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

Transkrypt:

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE Volume LV Year 2015 Number 3 2015 Instytut Odlewnictwa. All rights reserved. DOI: 10.7356/iod.2015.16 Rola modyfikacji we właściwościach tribologicznych staliwa ledeburytycznego The role of modification processes in ledeburitic class cast steel tribological properties Janusz Krawczyk 1, Edyta Rożniata 1, Robert Dąbrowski 1, Marcin Madej 1, Jerzy Pacyna 1 1 AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków 1 AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland E-mail: jkrawcz@agh.edu.pl Streszczenie Praca dotyczy badań tribologicznych staliwa G200CrNi- Mo4-3-3 w stanie bez modyfikacji oraz po modyfikacji FeSi oraz FeB. Modyfikacja FeSi ograniczyła, a modyfikacja FeB wyeliminowała wydzielenia cementytu drugorzędowego w układzie Widmanstättena. Uzyskany w wyniku modyfikacji wzrost twardości oraz zmniejszenie udziału wydzieleń cementytu w układzie Widmanstättena nie skutkował wzrostem odporności na ścieranie. Modyfikacja FeSi spowodowała wzrost średniego współczynnika tarcia. Uzyskane wyniki badań wskazują, że sam proces modyfikacji (ograniczający ilość wydzieleń cementytu drugorzędowego) nie jest wystarczający dla poprawy właściwości tribologicznych. Niezbędnym wydaje się zastosowanie (obok modyfikacji) również obróbki cieplnej, skutkującej wydzieleniem cementytu drugorzędowego w obszarze pierwotnego ziarna austenitu. Słowa kluczowe: staliwo, modyfikacja, tribologia, zużycie Abstract The work focuses on tribological tests of G200CrNi- Mo4-3-3 cast steel in the state without modification as well as after modification with FeSi and FeB. The FeSi modification reduced the secondary cementite precipitation in the Widmanstätten pattern and the FeB modification eliminated it. The increase in hardness and the reduction of the cementite content in the Widmanstätten pattern obtained as a result of the modification did not increase abrasion resistance. The FeSi modification resulted in an increase of the mean friction coefficient. The obtained test results point to the fact that the modification process itself (limiting the amount of the secondary cementite precipitations) is not sufficient to improve tribological properties. It seems necessary to apply (beside modification) also heat treatment resulting in secondary cementite precipitation in the area of primary austenite grain. Keywords: cast steel, modification, tribology, wear 1. Wprowadzenie 1. Introduction Mikrostrukturę staliw można kształtować przez proces modyfikacji oraz obróbki cieplnej [1 9]. W przypadku staliw nadeutektoidalnych oraz podeutektycznych istnieje możliwość wpływania powyższymi metodami na morfologię wydzieleń cementytu drugorzędowego oraz ledeburytycznego [1 9]. Staliwem klasy ledeburytycznej (nazywanym również staliwem adamitowym [10 14]), które wzbudza szczególnie duże zainteresowanie wśród producentów oraz użytkowników walców hutniczych jest staliwo G200CrNiMo4-3-3 (dawniej oznaczane jako L200HNM) [15 23]. Stwierdzono, że istnieje możliwość Cast steel microstructure can be shaped by modification and heat treatment [1 9]. In the case of hypereutectoid and hypoeutectic cast steels, application of the above mentioned processes affects the morphology of the secondary and ledeburitic cementite precipitates [1 9]. A ledeburitic grade of cast steel (also known as adamite cast steel [10 14]) particularly interesting to the producers and users of steel mill rolls is G200CrNiMo4-3-3 cast steel (formerly referred to as L200HNM) [15 23]. Recently it has been found that properties of this material, tribological properties 71

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: Rola modyfikacji we właściwościach tribologicznych staliwa kształtowania właściwości tego tworzywa przez zmiany w morfologii wydzieleń cementytu drugorzędowego oraz ledeburytycznego [24 28], w tym również właściwości tribologicznych [29 35]. Ponieważ zmiany w mikrostrukturze uzyskiwano głównie w wyniku obróbki cieplnej, dlatego celem niniejszej pracy było określenie, czy zmiany w mikrostrukturze uzyskane w wyniku zastosowania modyfikacji mają wpływ na właściwości tribologiczne. included [29 35], can be shaped by changes in the morphology of the secondary and ledeburitic cementite precipitates [24 28]. Since changes in the microstructure were mainly obtained by heat treatment, the aim of this study was to determine whether changes in the microstructure induced by modification could also affect the tribological properties. 2. Materiał do badań 2. Test material Materiałem do badań było staliwo G200CrNiMo4-3-3 w stanie bez modyfikacji oraz po modyfikacji FeSi(75%) oraz FeB(8%) (tab. 1). Mikrostrukturę badanych staliw przedstawiono na rysunku 1. Osnowę w badanych staliwach stanowi perlit. Modyfikacja FeSi ograniczyła, a modyfikacja FeB praktycznie wyeliminowała wydzielenia cementytu drugorzędowego w układzie Widmanstättena (rys. 1 i 2). Spowodowała ona również wzrost twardości z 408 ±4 HV do 417 ±6 HV (po modyfikacji FeSi) oraz do 428 ±7 HV (po modyfikacji FeB) (rys. 3). Można zaobserwować, że ograniczenie (w wyniku modyfikacji) wydzieleń cementytu drugorzędowego w układzie Widmanstättena sprzyja wzrostowi twardości staliwa (rys. 4). Można to tłumaczyć zwiększonym udziałem cementytu w osnowie perlitycznej w wyniku przesunięcia punktu eutektoidalnego w kierunku większego stężenia węgla, skutkiem zastosowania modyfikacji. Tests were carried out on G200CrNiMo4-3-3 cast steel before and after the modification with FeSi (75%) and FeB (8%) (Table 1). Figure 1 shows the microstructure of the investigated cast steels. The matrix of these steels is composed of pearlite. The modification with FeSi was reduced and the modification with FeB practically eliminated the precipitation of secondary cementite in a Widmanstätten pattern (Figs. 1 and 2). It also resulted in hardness increase from 408 ±4 HV to 417 ±6 HV (after modification with FeSi) and to 428 ± 7 HV (after modification with FeB) (Fig. 3). It can be seen that reduced (as a result of modification) precipitation of the secondary Widmanstätten cementite promotes the growth of cast steel hardness (Fig. 4). This can be attributed to an increased content of cementite in the pearlitic matrix as a consequence of the eutectoid point shifting towards higher carbon concentration due to the application of modification. Tabela 1. Skład chemiczny (% wag.) badanych staliw Table 1. Chemical composition (wt. %) of investigated cast steels Materiał/Skład chemiczny / Material/Chemical composition Staliwo w stanie bez modyfikacji / Cast steel before modification Staliwo poddane modyfikacjom / Staliwo poddane modyfikacjom a) C Mn Si P S Cr Ni Mo Cu Al 2,10 0,48 0,61 0,024 0,058 1,24 0,75 0,34 0,10 0,14 2,00 0,46 0,61 0,025 0,067 1,23 0,76 0,35 0,10 0,09 b) c) Rys. 1. Mikrostruktura badanych staliw: a) staliwo modyfikowane FeSi, b) staliwo modyfikowane FeB, c) staliwo niemodyfikowane Fig. 1. Microstructure of investigated cast steels: a) FeSi modified cast steel, b) FeB modified cast steel, c) unmodified cast steel 72 Prace IOd 3/2015

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: The role of modification processes in ledeburitic class cast Rys. 2. Udział objętościowy cementytu drugorzędowego wydzielonego w układzie Widmanstättena Fig. 2. The volume fraction of secondary cementite Widmanstätten precipitation Rys. 3. Twardość badanych staliw Fig. 3. The hardness of the investigated cast steels Rys. 4. Korelacja pomiędzy udziałem objętościowym cementytu drugorzędowego wydzielonego w układzie Widmanstättena a twardością staliw, R 2 współczynnik determinacji do podanego równania Fig. 4. The correlation between the volume fraction of the secondary cementite Widmanstätten precipitation and the hardness of cast steels, R 2 the determination coefficient for the given equation 3. Metodologia badań tribologicznych Próbę tribologiczną wykonano w układzie klocek/pierścień przy zastosowaniu jako przeciwpróbki stali 100Cr6 o twardości 57 HRC oraz przy obciążeniu 100 N w czasie 2000 s, prędkość obrotowa 136 obr/min, droga tarcia 500 m (rys. 5). 3. Methodology of tribological studies Tribological tests were performed in a block/ring system with the 100Cr6 steel of 57 HRC hardness used as a countersample, and a load of 100 N applied for the time of 2000 s, 136 RPM, road 500 m (Fig. 5). a) b) Rys. 5. Badania tribologiczne: a) tribometr T-05, b) schemat układu tribologicznego Fig. 5. Tribological tests: a) tribometer T-05, b) scheme of the tribological configuration Transactions of FRI 3/2015 73

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: Rola modyfikacji we właściwościach tribologicznych staliwa 4. Wyniki badań i ich dyskusja 4. Results and discussion Podczas prób tribologicznych mierzono w sposób ciągły zagłębianie się przeciwpróbki w próbkę staliwną (rys. 6). Wartość tak mierzonego zużycia określono jako zużycie liniowe. Wielkość zużycia liniowego dla badanych staliw przedstawiono na rysunku 7. Wzrost twardości oraz zmniejszenie udziału wydzieleń cementytu w układzie Widmanstättena nie skutkowały wzrostem odporności na ścieranie. Podobnie jest w przypadku wielkości zużycia ocenionej jako ubytek masy (rys. 8). Modyfikacja FeSi spowodowała wzrost tak określanej wielkości zużycia o 27%, a modyfikacja FeB o 7%. The tribological tests involved a continuous measurement of the depth of countersample penetration into the cast steel sample (Fig. 6). Thus, measured wear was defined as linear wear. The rate of linear wear obtained for the tested cast steels is shown in Figure 7. The increase in hardness and the reduction of Widmanstätten cementite precipitates did not improve the resistance to abrasion. The situation was similar in the case of wear determined as a loss of weight (Fig. 8). The modification with FeSi resulted in an increase of determined wear by 27%, and with FeB by 7%. Rys. 6. Aproksymacja zmiany zużycia liniowego podczas prób tribologicznych Fig. 6. Approximation of linear wear changes during tribological tests Rys. 7. Wielkość zużycia liniowego badanych staliw Fig. 7. The linear wear of the investigated cast steels Rys. 8. Wielkość zużycia masowego badanych staliw Fig. 8. The mass wear of the investigated cast steels Również współczynnik tarcia był mierzony w sposób ciągły podczas trwania próby tribologicznej (rys. 9). Łatwiejsze porównanie zmian współczynnika tarcia podczas trwania prób tribologicznych dla badanych staliw umożliwia zastosowanie aproksymacji wielomianowej i zestawienie uzyskanych krzywych na jednym wykresie (rys. 10). Można zaobserwować, że próbki ze staliwa modyfikowanego mają podobny charakter (tendencję) zmian współczynnika tarcia. Natomiast charakter zmian współczynnika podczas próby wykonanej dla staliwa niemodyfikowanego jest wyraźnie odmienny od wyżej The coefficient of friction was also measured in a continuous manner during tribological tests (Fig. 9). Easier comparison of changes in this coefficient occurring in the tested cast steels during tribological tests allowed the application of polynomial approximation and plotting the obtained curves on one graph (Fig. 10). It could be observed that samples of the modified cast steel showed a similar trend of changes in the friction coefficient. On the other hand, quite different was the nature of changes in this coefficient when tested on unmodified cast steel. The FeSi modification 74 Prace IOd 3/2015

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: The role of modification processes in ledeburitic class cast wymienionych. Modyfikacja FeSi spowodowała wzrost średniego współczynnika tarcia z 0,58 do 0,73, natomiast modyfikacja FeB nie wpłynęła wyraźnie na średni współczynnik tarcia (rys. 11). Jednakże analiza amplitudy lokalnych zmian współczynnika tarcia wskazuje, że modyfikacja staliwa powoduje zwiększenie tej amplitudy o około 30% (rys. 12). raised the average value of the friction coefficient from 0.58 to 0.73, while modification with FeB had no major effect on this value (Fig. 11). However, detailed analysis of the amplitude of local changes in the coefficient of friction has indicated that modification of cast steel raised this amplitude by approximately 30% (Fig. 12). a) b) c) Rys. 9a c. Zapis zmian współczynnika tarcia podczas testów tribologicznych dla przykładowych prób Fig. 9a c. Recording of the friction coefficient changes during the exemplary tribological tests Rys. 10. Wyniki aproksymacji wielomianowej dla zmian współczynnika tarcia podczas przykładowych prób tribologicznych wykonanych na badanych staliwach Fig. 10. Results of the polynomial approximation for the friction coefficient changes during tribological tests performed on the investigated cast steels Rys. 11. Średni współczynnik tarcia badanych staliw Fig. 11. The average friction coefficient of investigated cast steels Transactions of FRI 3/2015 75

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: Rola modyfikacji we właściwościach tribologicznych staliwa Rys. 12. Wartość odchylenia standardowego pomiarów współczynnika tarcia określająca skalę lokalnych zmian jego amplitudy Fig. 12. The standard deviation of the measurements of the friction coefficient determining the scale of local changes in the amplitude Obserwacja powierzchni po próbie tribologicznej ujawniła zużycie przez wykruszanie i mikroskrawanie (rys. 13). a) Observation of the surface after the test revealed tribological wear chipping and microcutting (Fig. 13). b) c) Rys. 13. Powierzchnia próbek po próbie tribologicznej Fig. 13. The samples surface after tribological test 5. Podsumowanie i wnioski 5. Summary and conclusions Podsumowując uzyskane wyniki badań można stwierdzić, że sam proces modyfikacji (ograniczający ilość wydzieleń cementytu drugorzędowego, nawet w niekorzystnej ze względu na odporność na pękanie [26, 27] morfologii Widmanstättena) nie jest wystarczający dla poprawy właściwości tribologicznych. Niezbędnym wydaje się zastosowanie (obok modyfikacji) również obróbki cieplnej, skutkującej wydzieleniem cementytu drugorzędowego w obszarze pierwotnego ziarna austenitu, ale już o morfologii sferoidalnej. Wyniki badań pozwalają na sformułowanie szeregu szczegółowych wniosków: Summarizing the obtained results of the research it can be concluded that the modification process alone (reducing the number of secondary cementite precipitates, even though unfavourable for Widmanstätten toughness morphology [26, 27]) is not sufficient to improve the tribological properties. It seems necessary to apply (besides modification) also heat treatment, which causes secondary cementite precipitation in the grains of primary austenite but this time with a spheroidal morphology. The test results allow formulating a number of the following more detailed conclusions: 1. Zastosowanie modyfikacji (FeB) pozwala praktycznie całkowicie wyeliminować wydzielenia cementytu drugorzędowego w układzie Widmanstättena. 1. The modification with FeB practically eliminates the precipitation of secondary cementite in a Widmanstätten pattern. 76 Prace IOd 3/2015

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: The role of modification processes in ledeburitic class cast 2. Zastosowanie modyfikacji skutkuje niewielkim wzrostem twardości staliwa. 3. Ilość wydzieleń cementytu drugorzędowego w układzie Widmanstättena pozostaje w korelacji z twardością staliwa (im więcej wydzieleń cementytu drugorzędowego o takiej morfologii tym mniejsza twardość). 4. Nie stwierdzono wyraźnej korelacji pomiędzy twardością a odpornością na zużycie badanych staliw. W przypadku badanego węzła tarcia, twardość nie jest czynnikiem decydującym o mechanizmie zużycia. 5. Nie stwierdzono pozytywnego wpływu modyfikacji na odporność na zużycie ścierne. 6. Występowanie w mikrostrukturze staliwa cementytu drugorzędowego wpływa pozytywnie na stabilizację warunków tarcia ocenioną na podstawie średniej wielkości współczynnika tarcia, jego lokalnej amplitudy zmian oraz wielkości jego zmian podczas testu tribologicznego. Podziękowania 2. The use of modification slightly increases the cast steel hardness. 3. The number of secondary cementite precipitates in a Widmanstätten pattern is correlated with cast steel hardness (the higher the number of secondary cementite precipitates of this morphology, the lower the hardness). 4. There is no apparent correlation between the hardness and wear resistance of the investigated cast steels. In the case of the tested friction pair, hardness is not a factor determining the mechanism of wear. 5. Modification has no positive impact on abrasive wear resistance. 6. The presence of secondary cementite in the microstructure of cast steel positively affects the stability of the friction conditions assessed on the basis of an average value of the friction coefficient, local amplitude of its changes and the magnitude of changes during the tribological test. Acknowledgements Praca finansowana przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, wykonana w ramach grantu nr PBS2/ B5/25/2013 Opracowanie innowacyjnej technologii wytwarzania wielkotonażowych walców o zwiększonej trwałości eksploatacyjnej. This study supported by the National Research and Development Centre was made under Grant No. PBS2/ B5/25/2013 Development of innovative manufacturing technology huge tonnage rolls with increased service life. Literatura/References 1. Pacyna, J., Krawczyk, J. (2001). Wpływ obróbki cieplnej na morfologię ledeburytu przemienionego w stopach podeutektycznych. Proceedings of the 10 th Jubilee International Scientific Conference Achievements in Mechanical & Materials Engineering, 9 13 December 2001, Gliwice Kraków Zakopane, 429 434. 2. Krawczyk, J., Pacyna, J., Grodowski, P. (2002). Wpływ obróbki cieplnej na strukturę staliwa nadeutektoidalnego stosowanego na walce hutnicze. Mat. Konf. XXX Szkoły Inżynierii Materiałowej, 1 4 październik 2002, Kraków Ustroń Jaszowiec, 215 220. 3. Krawczyk, J., Parzych, S. (2003). Wpływ obróbki cieplnej na morfologię ledeburytu przemienionego w staliwie L200HNM. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, 2, 327 336. 4. Kokosza, A., Pacyna, J., Krawczyk, J. (2005). Nowe wielkogabarytowe walce staliwne produkowane przez Hutę Buczek Sp. z o.o. Mat. Konf. X Konferencji Naukowo-Technicznej Kierunki rozwoju produkcji walców, kwiecień 2005, Wisła, Metalurgia, 45, 6 11. 5. Krawczyk, J., Pacyna, J., Rożniata, E., Rudnik, K. (2005). Koncepcja obróbki cieplnej staliwa ledeburytycznego. Mat. Konf. X Konferencji Naukowo-Technicznej Kierunki rozwoju produkcji walców, kwiecień 2005, Wisła, Metalurgia, 45, 72 79. 6. Tyrała, P., Krawczyk, J., Rożniata, E. (2005). Wpływ szybkości chłodzenia na morfologię cementytu w układzie Widmanstättena w staliwie G155CrMoNi4-6-3. Mat. Konf. Konferencji Naukowej Inżynieria Materiałowa wczoraj, dziś i jutro z okazji 55-lecia Studenckiego Koła Naukowego Metaloznawców, 10 maja 2005, Kraków, 95 98. 7. Krawczyk, J., Rożniata, E., Tyrała, P. (2005). Wpływ szybkości chłodzenia na strukturę staliwa L155HNM stosowanego na walce hutnicze. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, 5, 171 177. Transactions of FRI 3/2015 77

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: Rola modyfikacji we właściwościach tribologicznych staliwa 8. Krawczyk, J., Pacyna, J., Rożniata, E. (2006). Wpływ szybkości chłodzenia podczas obróbki cieplnej na strukturę staliwa G200CrMoNi4-6-3. Inżynieria Materiałowa, 27(2), 45 52. 9. Krawczyk, J., Dziurka, R., Rożniata, E. (2009). Wpływ normalizowania niezupełnego staliwa G200CrNiMo4-3-3 na morfologię wydzieleń cementytu drugorzędowego i ledeburytycznego. Prace XXXVII Szkoły Inżynierii Materiałowej, 29 września 2 października 2009, Kraków Krynica, 17 21. 10. Krawczyk, J., Grysak, P., Szczygieł, A., Latała, D. (2005). Mechanizm zużywania się walca hutniczego wykonanego ze staliwa adamitowego. Mat. Konf. XXXIII Szkoły Inżynierii Materiałowej, 4 7 października 2005, Kraków Ustroń, 129 136. 11. Krawczyk, J., Pacyna, J. (2005). The role of transformed ledeburite in high temperature tribology on the example of adamite rolls. Proc. of the 11 th International Scientific Conference on the Contemporary Achievements in Mechanics, Manufacturing and Materials Science CAM3 S. 6 th 9 th December 2005, Gliwice Zakopane, 535 540. 12. Krawczyk, J., Kaczmarczyk, Ł., Szczygieł, A., Latała, D. (2006). Mechanizm zużywania się grafityzowanego staliwnego walca hutniczego klasy ADAMIT. Mat. Konf. XI Konferencji Naukowo-Technicznej pt. Tendencje i kierunki rozwoju produkcji walców. Huta Buczek Sp. z o.o., marzec 2006, Ustroń-Jaszowiec, 17 30. 13. Krawczyk, J. (2007). Zależność zużycia tribologicznego staliwa adamitowego od mikrostruktury. Tribologia, 38(2), 325 337. 14. Chaieb, S., Krawczyk, J., Madej, M. (2007). Wpływ obróbki cieplnej na współczynnik tarcia adamitowego staliwa ledeburytycznego w kontakcie ze stalą łożyskową. Mat. Konf. Konferencji Naukowej z okazji 85-lecia Katedry Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, maj 2007, Kraków, 100 103. 15. Krawczyk, J. (2013). Rola mikrostruktury w tribologicznym zużyciu stopów żelaza. Kraków: Wydawnictwa AGH, Rozprawy monografie. 16. Pacyna, J., Krawczyk, J., Kokosza, A., Szczygieł, A., Latała, D. (2001). Mechanizm zużywania się staliwnych walców bruzdowych. Mat. Konf. XIX Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek S.A. pt. Kierunki rozwoju produkcji walców, 21 23 luty 2001, Wisła-Malinka, 148 156. 17. Pacyna, J., Krawczyk, J., Kokosza, A. (2001). Struktura i własności walców staliwnych Kierunki rozwoju. Mat. Konf. XIX Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek S.A. pt. Kierunki rozwoju produkcji walców, 21 23 luty 2001, Wisła-Malinka, 169 177. 18. Krawczyk, J., Mikulski, G., Rożniata, E. (2004). Własności staliwa L200HNM stosowanego na walce hutnicze. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, 4, 167 173. 19. Krawczyk, J., Pacyna, J., Radwan, J., Mikulski, G. (2005). Wpływ drogi pękania na własności staliwa G200CrMoNi4-6-3 stosowanego na walce hutnicze. Mat. Konf. X Konferencji Naukowo-Technicznej Kierunki rozwoju produkcji walców, kwiecień 2005, Wisła, Metalurgia, 45, 94 100. 20. Krawczyk, J., Rożniata, E., Dziurka, R. (2008). Wpływ normalizowania niezupełnego staliwa G200CrNiMo4-3-3 na jego własności tribologiczne. Tribologia, 39(3), (219), 27 35. 21. Krawczyk, J., Dziurka, R., Rożniata, E., Madej, M. (2009). Kształtowanie właściwości trybologicznych staliwa G200Cr- NiMo4-3-3 przez obróbkę cieplną. Przegląd Odlewnictwa, 4, 190 195. 22. Pacyna, J., Krawczyk, J., Bała, P., Kokosza, A., Dąbrowski, R., Rożniata, E. (2010). Nowe materiały i nowe technologie obróbki cieplnej dla hutnictwa w ofercie AGH. Hutnik Wiadomości Hutnicze, 77(4), 160 166. 23. Krawczyk, J. (2013). Własności tribologiczne staliwa G200CrNiMo4-3-3 (L200HNM). XIV Konferencja Naukowo-Techniczna: Tendencje i kierunki rozwoju produkcji walców i odlewów, 17 19 października 2013, Białka Tatrzańska, 134 148. 24. Krawczyk, J., Radwan, J. (2003). Wpływ obróbki cieplnej na odporność na pękanie staliwa L200HNM. Mat. Konf. XXXI Szkoły Inżynierii Materiałowej, 7 10 października 2003, Kraków Krynica, 195 200. 25. Krawczyk, J., Pacyna, J. (2004). Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i własności staliw stosowanych na walce hutnicze. Hutnik Wiadomości Hutnicze, 71(7 8), 370 374. 26. Krawczyk, J., Rożniata, E., Pacyna, J. (2005). The influence of hypereutectoid cementite morphology upon fracture toughness of chromium-nickel-molybdenum cast steel of ledeburite class. J. Mater. Process. Technol., 162 163, 336 341. 27. Rożniata, E., Krawczyk, J., Dąbrowski, R., Pacyna, J. (2015). Characteristics of the G200CrNiMo4-3-3 cast steel in as cast state. Key Eng. Mat., 641, 136 140. 28. Krawczyk, J., Pacyna, J., Kokosza, A., Mikulski, G., Grodowski, P. (2005). Staliwa na walce hutnicze modyfikacja własności. Mat. Konf. X Konferencji Naukowo-Technicznej Kierunki rozwoju produkcji walców, kwiecień 2005, Wisła, Metalurgia, 45, 80 87. 78 Prace IOd 3/2015

J. Krawczyk, E. Rożniata, R. Dąbrowski, M. Madej, J. Pacyna: The role of modification processes in ledeburitic class cast 29. Krawczyk, J., Pacyna, J., Szczygieł, A., Latała, D. (2006). Rola morfologii ledeburytu przemienionego i cementytu drugorzędowego w tribologii walców hutniczych. Mat. Konf. XI Konferencji Naukowo Technicznej pt. Tendencje i kierunki rozwoju produkcji walców. Huta Buczek Sp. z o.o., marzec 2006, Ustroń-Jaszowiec, 53 66. 30. Dziurka, R., Krawczyk, J., Rożniata, E. (2007). Wpływ normalizowania niezupełnego staliwa ledeburytycznego na jego mechanizm zużycia tribologicznego. Mat. Konf. Konferencji Naukowej z okazji 85-lecia Katedry Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, maj 2007, Kraków, 112 115. 31. Krawczyk, J., Dziurka, R., Rożniata, E., Madej, M. (2008). Wysoko- oraz niskotemperaturowa tribologia staliwa stopowego klasy ledeburytycznej po normalizowaniu niezupełnym. Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, 15, 119 124. 32. Krawczyk, J., Dziurka, R., Rożniata, E. (2009). Wpływ normalizowania niezupełnego na kinetykę mechanizmu zużycia tribologicznego staliwa ledeburytycznego. Hutnik Wiadomości Hutnicze, 76(6), 399 404. 33. Krawczyk, J. (2011). The effect of cast steel chemical composition on its microstructure and tribological properties in mill rolls. J. Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 47(2), 137 148. 34. Frocisz, Ł., Krawczyk, J., Madej, M. (2015) Effect of secondary carbides precipitated in Widmanstätten shape on tribological properties of cast materials. Rudy i Metale Nieżelazne, 60(7), 324 329. 35. Krawczyk, J. (2014). Rola warunków eksploatacji oraz morfologii mikrostruktury w zużyciu staliwnych walców hutniczych, [w:] S. Turczyn, Z. Kuźmiński, M. Dziedzic (red). Walcownictwo 2014 (Procesy Narzędzia Materiały), VI Konferencja Naukowa, 20 22 października 2014, Ustroń. Kraków: Wydawnictwo Naukowe Akapit, 57 62. Transactions of FRI 3/2015 79