OCENA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH NOWYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH NA OSNOWIE NIKLU

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

IDENTYFIKACJA FAZ W MODYFIKOWANYCH CYRKONEM ŻAROWYTRZYMAŁYCH ODLEWNICZYCH STOPACH KOBALTU METODĄ DEBYEA-SCHERRERA

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

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

WPŁYW TEMPERATURY WYGRZEWANIA NA UDZIAŁ FAZ PIERWOTNYCH W STRUKTURZE ŻAROWYTRZYMAŁEGO ODLEWNICZEGO STOPU KOBALTU

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

Własności mechaniczne kompozytów odlewanych na osnowie stopu Al-Si zbrojonych fazami międzymetalicznymi

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

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

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

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

WPŁYW WARUNKÓW PRZESYCANIA I STARZENIA STOPU C355 NA ZMIANY JEGO TWARDOŚCI

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA MIKROSTRUKTURĘ SILUMINÓW

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

PARAMETRY STEREOLOGICZNE WĘGLIKÓW W ŻELIWIE CHROMOWYM W STANIE SUROWYM I AUSTENITYZOWANYM

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

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

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

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

MODYFIKACJA STOPU AK64

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW HYBRYDOWYCH TYPU CrC+(Ni-Mo)+CrN

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

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

WPŁYW AZOTU NA STRUKTURĘ, TWARDOŚĆ I ZUŻYCIE ŚCIERNE ŻELIWA CHROMOWEGO

WPŁYW PARAMETRÓW ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO NA STRUKTURĘ i WŁAŚCIWOŚCI STOPU MAGNEZU AM50

MIKROSTRUKTURA NADSTOPU KOBALTU MAR M509 W STANIE LANYM I PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

MECHANIZM POWSTAWANIA BIAŁEJ WARSTWY W KONTEKŚCIE ZUŻYCIA NARZĘDZI PODCZAS KSZTAŁTOWANIA STALOWYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

Opracowanie staliwa chromowego na tuleje ciężkich maszyn

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

PARAMETRY EUTEKTYCZNOŚCI ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI STOPOWYMI Ni, Mo, V i B

WPŁYW GRUBOŚCI ŚCIANKI ODLEWU NA MORFOLOGIĘ WĘGLIKÓW W STOPIE WYSOKOCHROMOWYM

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

WPŁYW RODZAJU OSNOWY I GRAFITU NA WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE ŻELIWA SZAREGO

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

OBECNOŚĆ FAZY CIEKŁEJ W OBSZARZE KONTAKTU NARZĘDZIA Z ODKUWKĄ ZE STOPU TYTANU JAKO ŹRÓDŁO KATASTROFALNEGO MECHANIZMU ZUŻYCIA

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

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I TRYBOLOGICZNE SILUMINU NADEUTEKTYCZNEGO PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

OCENA EFEKTU UMOCNIENIA UZYSKIWANEGO W WYNIKU ODDZIAŁYWANIA CIŚNIENIA NA KRZEPNĄCY ODLEW

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

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

NOWE ODLEWNICZE STOPY Mg-Al-RE

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI KOMPOZYTÓW ODLEWNICZYCH TYPU FeAl-Al 2 O 3 PO PRÓBACH TARCIA

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO ŻELIWA CHROMOWEGO NA ROZKŁAD WIELKOŚCI WĘGLIKÓW

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

WSKAŹNIK JAKOŚCI ODLEWÓW ZE STOPU Al-Si

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

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: NIM MM-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Materiałoznawstwo metali nieżelaznych

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

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

OBRÓBKA CIEPLNA STOPOWYCH KOMPOZYTÓW POWIERZCHNIOWYCH

ANTYŚCIERNE I ANTYKOROZYJNE WARSTWY NOWEJ GENERACJI WYTWARZANE W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ

ĆWICZENIE Nr 2/N. 9. Stopy aluminium z litem: budowa strukturalna, właściwości, zastosowania.

WPŁYW WANADU NA KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY ŻELIWA

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

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

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

OCENA WPŁYWU PARAMETRÓW PROCESU KUCIA STALOWEJ PIASTY NA ZUŻYCIE TRZPIENIA FORMUJĄCEGO

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

CHARAKTERYSTYKA STRUKTURALNA WARSTWY WIERZCHNIEJ W STALIWIE Cr Mo W WARUNKACH ŚCIERANIA

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

WPŁYW DOMIESZKI CYNKU NA WŁAŚCIWOŚCI SILUMINU EUTEKTYCZNEGO. A. PATEJUK Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa

WPŁYW OBRÓBKI PLASTYCZNEJ NA GORĄCO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE STOPÓW NA OSNOWIE FAZY MIĘDZYMETALICZNEJ Fe 3 Al

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WPŁYW TWARDOŚCI I MIKROSTRUKTURY STOPÓW ALUMINIUM NA UDARNOŚĆ

WYKRESY FAZOWE ŻELIWA CHROMOWEGO Z DODATKAMI Ni, Mo, V i B W ZAKRESIE KRZEPNIĘCIA

PROFIL MAKRO- I MIKRO-TWARDOŚCI NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU Z ŻELIWA CHROMOWEGO

BADANIE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI SiO 2

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

CHARAKTERYSTYKA ZUŻYCIA STEMPLA PODCZAS WYCISKANIA STALOWYCH ELEMENTÓW

WPŁYW SZYBKOŚCI WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY NA STRUKTURĘ ŻELIWA CHROMOWEGO

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

WPŁYW MAGNEZU I BIZMUTU NA MODYFIKACJĘ STOPU AlSi7 DODATKIEM AlSr10

ĆWICZENIE Nr 7. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

ODLEWNICZY STOP MAGNEZU ELEKTRON 21 STRUKTURA I WŁAŚCIWOŚCI W STANIE LANYM

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

ŻELIWO NI-RESIST O OBNIŻONEJ ZAWARTOŚCI NIKLU

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POWŁOK KOMPOZYTOWYCH Ni-P-Al 2 O 3 WYTWORZONYCH METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ

Transkrypt:

4-2011 T R I B O L O G I A 11 Piotr BAŁA *, Janusz KRAWCZYK *, Marcin MADEJ * OCENA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH NOWYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH NA OSNOWIE NIKLU THE TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF NEW Ni-BASED TOOL MATERIALS Słowa kluczowe: zużycie, tribologia, stopy Ni, węgliki, materiał narzędziowy Key words: wear, tribology, Ni-based alloy, carbides, tool material Streszczenie W niniejszej pracy przedstawiono nowe materiały na osnowie niklu umacniane związkami faz międzymetalicznych o dużej zawartości węgla. Skład chemiczny nowych materiałów zaprojektowano tak, aby umocnienie osnowy uzyskać w wyniku wydzielania związków międzymetalicz- * AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-26-19, fax (12) 617-31-90, e-mail:pbala@agh.edu.pl.

12 T R I B O L O G I A 4-2011 nych bogatych Ni oraz Al i Ta, a udział węglików pierwotnych wynosił przynajmniej 20%. Węgliki powinny pozostać stabilne w mikrostrukturze niezależnie od obróbki cieplnej, wpływając korzystnie na odporność na ścieranie. Materiały te mają charakteryzować się przede wszystkim dobrymi własnościami tribologicznymi wykonanych z nich narzędzi do specjalnych zastosowań. Omówiono mikrostrukturę badanych stopów oraz określono rodzaj i udział objętościowy faz węglikowych. Badania tribologiczne wykonano przy temperaturze pokojowej celem określenia roli faz węglików w mechanizmie zużycia. Dla wszystkich badanych stopów wyznaczono wielkość zużycia, współczynnik tarcia oraz określono mechanizm zużycia. WPROWADZENIE Wiele elementów produktów używanych na co dzień wytwarzanych z metali i ich stopów, otrzymuje się poprzez odlewanie ciśnieniowe lub kucie matrycowe. Procesy te wymagają użycia narzędzi o najwyższych właściwościach. Materiałom narzędziowym stawia się szereg wymagań jak wysoka twardość, obrabialność, odporność na zużycie, szoki cieplne oraz odkształcenie plastyczne. Na rynku dostępny jest szeroki wybór stali narzędziowych, jednak w dużej mierze nie spełniają one zakładanych, wysokich oczekiwań [L. 1, 2]. W procesie kucia matrycowego na zużycie narzędzi często składa się wiele czynników jak: siła nacisku prasy, ilość wyprodukowanych odkuwek, a w procesie kucia na gorąco temperatura wsadu oraz temperatura samej matrycy, która nagrzewa się dodatkowo w wyniku tarcia między narzędziem a materiałem wsadowym. W matrycach do odlewania ciśnieniowego najbardziej narażone na zużycie są wystające elementy wkładek roboczych, które w kontakcie z ciekłym, zawierającym krystality, metalem wtryskiwanym pod ciśnieniem dochodzącym do 300 MPa, ulegają nadmiernemu ścieraniu. Dlatego poszukuje się nowych rozwiązań pozwalających na zwiększenie żywotności narzędzi [L. 1 6]. Głównym celem niniejszej pracy jest określenie własności tribologicznych nowych materiałów narzędziowych na osnowie Ni o dużej zawartości węgla. Stopy te opisano szczegółowo między innymi w pracach [L. 7 9].

4-2011 T R I B O L O G I A 13 MATERIAŁ DO BADAŃ Skład chemiczny badanych stopów przedstawiono (w sposób ograniczony ze względów patentowych) w Tabeli 1. Mikrostrukturę badanych stopów w stanie przed i po obróbce cieplnej przedstawiono na Rysunku 1. Obróbka cieplna złożona była z zabiegów przesycania i starzenia. We wszystkich stopach w stanie po odlaniu widać strukturę dendrytyczną. W stopach nr 0 oraz nr 1 występują tylko węgliki tantalu typu MC (odpowiednio udział objętościowy 18,4% oraz 24%) oraz niewielka ilość grafitu (ok. 1%). Po obróbce cieplnej zmniejszył się udział węglików MC. Natomiast, szczególnie w stopie nr 1, zwiększył się udział grafitu. W stopach 2 i 3 występują dwa rodzaje węglików, tj. węgliki tantalu typu MC oraz węgliki chromu Cr 7 C 3. W stopie nr 2 w stanie po odlaniu udział wynosił 35%, natomiast po obróbce cieplnej 32%, a w stopie nr 3 po odlaniu 43%, po obróbce cieplnej 37%. W wyniku obróbki cieplnej w stopach nr 2 i 3 rozpuszczeniu uległa część węglików chromu. We wszystkich badanych stopach, niezależnie od stanu, stwierdzono w osnowie obecność fazy międzymetalicznej γ (Ni 3 AlTa). Tabela 1. Skład chemiczny materiałów użytych do badań tribologicznych Table 1. The chemical composition of investigated Ni-based alloys Skład chemiczny, % masowy Nr stopu C Cr Ta Al Zr Co Ni 0 0,815 - XX XX 0,2 - reszta 1 0,878 - XX XX 0,2 20 reszta 2 0,834 XX XX XX 0,2 - reszta 3 0,898 XX XX XX 0,2 20 reszta METODOLOGIA BADAŃ Badania tribologiczne wykonano na tribotesterze T-05 typu rolka klocek. Parametry procesu badania tribologicznego: temperatura pokojowa, obciążenie 100 N, czas trwania testu: 2000 s, przeciwpróbka stal łożyskowa 100Cr6 obrobiona cieplnie na maksymalną twardość, prędkość obrotowa 136 obr/min. Badania metalograficzne wykonano z użyciem mikroskopu optycznego Axiovert 200 MAT. Próbki trawiono odczynnikiem 4 g CuSO 4 + 20 ml C 2 H 5 OH.

14 TRIBOLOGIA a) Twardość 161 HV10 b) Twardość 160 HV10 c) Twardość 237 HV10 d) Twardość 180 HV10 e) Twardość 366 HV10 f) Twardość 400 HV10 g) Twardość 360 HV10 h) Twardość 330 HV10 4-2011 Rys. 1. Mikrostruktura badanych stopów na osnowie Ni: a,b) stop 0; c,d) stop 1; e,f) stop 2; g,h) stop 3; a,c,e,g) stan lany; b,d,f,h) stan po obróbce cieplnej Fig. 1. Microstructure of investigated Ni-based alloys: a,b) alloy 0; c,d) alloy 1; e,f) alloy 2; g,h) alloy 3; a,c,e,g) as-cast state; b,d,f,h) after heat treatment

4-2011 T R I B O L O G I A 15 WYNIKI BADAŃ I ICH DYSKUSJA Na Rys. 2 zaprezentowano wielkość zużycia badanych stopów. Jak widać w stanie po odlaniu ubytek masy podczas testu tribologicznego jest niewielki, choć wyraźnie widać, że najwięcej zużył się stop nr 1. Zdecydowanie większe zużycie stwierdzono dla próbek po obróbce cieplnej, szczególnie w stopach nr 0 i 1. Należy to tłumaczyć zmniejszeniem udziału węglików i większym udziałem grafitu oraz wiążącą się z tym mniejszą twardością, co przełożyło się na zmianę mechanizmu zużycia. Widać to wyraźnie na Rys. 3, gdzie zestawiono średnie wartości współczynnika tarcia dla poszczególnych prób tribologicznych. Jak widać, obróbka cieplna spowodowała, iż średnie współczynniki tarcia wzrosły, najwięcej dla stopu nr 1 oraz 2. Tłumaczy to duże zużycie stopu nr 1 po obróbce cieplnej. Natomiast stop nr 2, pomimo iż podczas testu tribologicznego stwierdzono wysoki współczynnik tarcia, ma małe zużycie po obróbce cieplnej (por. Rys. 2). Mechanizmy zużycia określono na podstawie zdjęć mikroskopowych powierzchni próbek po teście tribologicznym, które zaprezentowano na Rys. 4. W stanie po odlaniu zużyciem ściernym charakteryzuje się przede wszystkim stop 1. W przypadku pozostałych stopów zaobserwowano również intensywne zużycie adhezyjne, widoczne jako wyrywanie obszarów z powierzchni próbki. W przypadku stopów 2 i 3 stwierdzono skrawające (bruzdujące) oddziaływanie z powierzchnią wyrwanych mechanizmem adhezyjnym fragmentów materiału próbki. Rys. 2. Porównanie wielkości zużycia badanych stopów przed i po obróbce cieplnej Fig. 2. A comparison of the wear level of the investigated alloys

16 T R I B O L O G I A 4-2011 Rys. 3. Porównanie wartości średnich współczynników tarcia dla badanych stopów w czasie 1000 s Fig. 3. A comparison of the medium coefficient of friction of the investigated alloy trough 1000s Zastosowanie obróbki cieplnej w przypadku stopu nr 0 powoduje zwiększenie udziału adhezyjnego oddziaływania tribologicznego, w stosunku do zużycia ściernego, przy czym wyraźnie utrudniona jest dekohezja dużych fragmentów materiału próbki. Zużycie materiału obrobionego cieplnie zachodzi głównie poprzez złuszczanie. W stopie nr 1 obróbka cieplna spowodowała intensyfikację abrazyjnego mechanizmu zużycia, dużymi cząstkami, najprawdopodobniej węglików z obszarów międzydendrytycznych, w pobliżu których w wyniku obróbki cieplnej powstał grafit osłabiający ich umocowanie w osnowie. W stopie nr 2 zastosowanie obróbki cieplnej powoduje zwiększenie złuszczeniowego mechanizmu zużycia (umacnianie odkształceniowe i wykruszanie tego materiału). Zmniejszył się natomiast czysto adhezyjny mechanizm zużycia. W stopie nr 3 zastosowanie obróbki cieplnej nie zmienia mechanizmu zużycia, nadal głównym mechanizmem jest zużycie adhezyjne, jednakże wyrywaniu ulegają znacząco mniejsze obszary materiału. Jest to najprawdopodobniej związane z tym, że w przypadku materiału w stanie po odlaniu wyrywaniu ulegają obszary pomiędzy dużymi ziarnami (pomiędzy nimi nie występowała drobna faza węglikowa, co ułatwiało sczepianie adhezyjne), a po obróbce cieplnej wyrywaniu ulegają obszary ograniczone siatką wtórnie wydzielonych węglików. Mimo iż są one mniejsze niż w przypadku stopu nieobrobionego cieplnie, ubytek materiału jest większy.

4-2011 TRIBOLOGIA a) b) c) d) e) f) g) h) 17 Rys. 4. Powierzchnia badanych stopów po teście tribologicznym. a, b) stop 0; c, d) stop 1; e, f) stop 2; g,h) stop 3; a, c, e, g) stan lany; b, d, f, h) stan po obróbce cieplnej Fig. 4. The samples surfaces after tribological test. a, b) alloy 0; c, d) alloy 1; e, f) alloy 2; g, h) alloy 3; a, c, e, g) as-cast state; b, d, f, h) after heat treatment

18 T R I B O L O G I A 4-2011 WNIOSKI Wykonane w niniejszej pracy badania pozwalają na sformułowanie następujących wniosków: 1) W stanie po odlaniu wszystkie badane stopy cechują się niskim zużyciem. Stopy zużywają się przez ścieranie oraz przez adhezję. 2) Obróbka cieplna powoduje zwiększenie zużycia, w tym szczególnie stopów nr 0 i 1, oraz zmianę mechanizmów zużycia. Zużycie zachodzi głównie przez adhezję oraz w przypadku stopu nr 2 również przez złuszczenie. 3) Aby osiągnąć dobre własności tribologiczne, w składzie chemicznym badanych stopów muszą (oprócz węgla) występować zarówno tantal, jak i chrom, dzięki którym możliwe jest uzyskanie dużego udziału objętościowego węglików oraz umocnienie osnowy. Podziękowania Autorzy pracy dziękują mgr. inż. Łukaszowi Piątkowi za pomoc w przygotowaniu niniejszej pracy. Badania realizowane w ramach Projektu Opracowanie nowych zaawansowanych technologii kucia materiałów wysokotopliwych Nr WND-POIG.01.03.01-12-004/09 w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka (POIG). Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. LITERATURA 1. Shivpuri R.: Friction and Wear of Dies and Die Materials, Friction, Lubrication and Wear Technology, Vol. 18, Metals Handbook, ASM International, 1995, 1266 1326. 2. Altan T.: Dies and Die Materials for Hot Forging, Forming and Forging, Vol. 14, Metals Handbook, ASM International, 1996, 61 95. 3. Sully L. J. D.: Die Casting, Casting, Vol. 15, Metals Handbook, ASM International, 1998, 611 632. 4. Bonderek Z., Chromik S.: Odlewnictwo ciśnieniowe metali i formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych, Wydawnictwo naukowe AKAPIT, Kraków 2006. 5. Blicharski M.: Inżynieria materiałowa: stal, Wydawnictwa Naukowo- -Techniczne, Warszawa 2004. 6. Sińczak J.: Kucie dokładne, Wydawnictwa AGH, Kraków 2007.

4-2011 T R I B O L O G I A 19 7. Bała P., Microstructural characterization of the new tool ni-based alloy with high carbon and chromium content, Archives of Metallurgy and Materials. vol. 55 (2010) 1053 1059. 8. Bała P.: Charakterystyka mikrostruktury stopu modelowego na osnowie Ni od dużej zawartości węgla, Materiały konferencyjne XXXVIII Szkoła inżynierii materiałowej, Kraków Krynica, 28.09 1.10 (2010) 112 117. 9. Bała P.: New tool materials based on Ni alloys strengthened by intermetallic compounds with a high carbon content, Archives of Materials Science and Engineering vol. 42/1 (2010) 5 12. Recenzent: Tomasz BUDZYNOWSKI Summary In the paper, the new Ni-based materials with a high carbon content, strengthened by intermetallic compounds, were presented. The chemical compositions of the new materials were designed in such a way as to obtain the matrix strengthening by means of the precipitation of intermetallic compounds rich in Ni as well as Al and Ta and to have the carbide fraction above 20%. Carbides should remain stable in microstructure, regardless of the heat treatment, since they favourably influence an abrasion resistance. Tools use for special application made of these materials should have good tribological properties at elevated temperature. The microstructures and carbides volume fraction of investigated alloys, were described. The reason the tribological test was performed at ambient temperature was to determine the role of the carbides in wear mechanism. The wear level, coefficient of wear, and wear mechanism for all investigated alloys, were described.

20 T R I B O L O G I A 4-2011