Grazie per visità Nature.com.Aduprate una versione di navigatore cù supportu CSS limitatu.Per a megliu sperienza, ricumandemu chì utilizate un navigatore aghjurnatu (o disattivà u Modu di Compatibilità in Internet Explorer).Inoltre, per assicurà un supportu cuntinuu, mostramu u situ senza stili è JavaScript.
Sliders chì mostranu trè articuli per slide.Aduprate i buttuni di u ritornu è u prossimu per passà per e diapositive, o i buttoni di u controller di slide à a fine per passà per ogni slide.

ASTM A240 304 316 Acciaio Inossidabile Piastra di Spessore Mediu Pò esse Tagliatu è Personalizatu Prezzu di Fabbrica in Cina

Qualità di materiale: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Tipu: Ferritic, Austenite, Martensite, Duplex
Tecnulugia: Laminazione a freddo è laminata a caldo
Certificazioni: ISO9001, CE, SGS ogni annu
Serviziu: Test di terzu partitu
Consegna: in 10-15 ghjorni o cunsiderendu a quantità

Stainless steel hè una alea di ferru chì hà un cuntenutu minimu di Chromium di 10,5 per centu.U cuntenutu di Chromium pruduce una fina film d'oxidu di cromu nantu à a superficia di l'azzaru chjamata strata di passivazione.Sta strata impedisce a curruzzione da esse in a superficia di l'acciaio;più grande hè a quantità di Chromium in l'acciaio, più grande hè a resistenza à a corrosione.

L'azzaru cuntene ancu quantità variate di altri elementi cum'è Carbon, Silicon è Manganese.Altri elementi ponu esse aghjuntu per aumentà a resistenza à a corrosione (Nickel) è a formabilità (Molibdenu).

Cumportamentu di l'acciaio inossidabile martensiticu à altu carbonu (HCMSS) custituitu da circa 22,5 vol.% di carburi cun un altu cuntenutu di cromu (Cr) è vanadiu (V), hè stata fissata da fusione di fasciu elettroni (EBM).A microstruttura hè cumpostu di fasi di martensite è di austenite residuale, i carburi submicron high V è micron high Cr sò distribuiti uniformemente, è a durezza hè relativamente alta.CoF diminuisce di circa 14,1% cù l'aumentu di a carica di u statu stabile per u trasferimentu di materiale da a pista purtata à u corpu oppostu.Paragunatu à acciai arnesi martensitic trattatu in u listessu modu, u ritmu usura di HCMSS hè guasi u listessu à bassu carichi applicata.U mecanismu d'usura dominante hè a rimozione di a matrice d'acciaio per abrasione seguita da l'ossidazione di a pista di usura, mentre chì l'usura abrasiva di trè cumpunenti si verifica cù a carica crescente.Zone di deformazione plastica sottu a cicatrice di usura identificata da a mappatura di durezza trasversale.Fenomeni specifichi chì si verificanu à l'aumentu di e cundizioni di usura sò descritti cum'è cracking di carburu, strappi di carburu di vanadiu altu, è cracking di die.Questa ricerca mette in luce e caratteristiche di usura di a fabricazione additiva HCMSS, chì puderia apre a strada per a produzzione di cumpunenti EBM per l'applicazioni di usura chì varieghja da l'arbureti à i stampi di iniezione plastica.
L'acciaio inossidabile (SS) hè una famiglia versatile di acciai largamente utilizata in l'aerospaziale, l'automobile, l'alimentariu è parechje altre applicazioni per via di a so alta resistenza à a corrosione è di e proprietà meccaniche adattate1,2,3.A so alta resistenza à a corrosione hè dovuta à l'altu cuntenutu di cromu (più di 11,5 wt. %) in HC, chì cuntribuisci à a furmazione di una film d'oxidu cù un altu cuntenutu di cromu nantu à a superficia1.Tuttavia, a maiò parte di i gradi di l'acciaio inossidabile anu un cuntenutu bassu di carbonu è per quessa anu una durezza limitata è una resistenza à l'usura, chì risultanu in una vita di serviziu ridutta in i dispositi legati à l'usura, cum'è i cumpunenti di sbarcu aerospaziale4.Di solitu anu una durezza bassa (in a gamma di 180 à 450 HV), solu alcuni acciai inossidabili martensitici trattati termicamente anu una durezza alta (finu à 700 HV) è un altu cuntenutu di carbone (finu à 1,2% in peso), chì ponu cuntribuisce à u furmazione di martensite.1. In cortu, un altu cuntenutu di carbone abbassa a temperatura di trasfurmazioni martensitica, chì permette a furmazione di una microstruttura cumpletamente martensitica è l'acquistu di una microstruttura resistente à l'usura à un altu ritmu di rinfrescante.Fasi duri (per esempiu, carburi) ponu esse aghjuntu à a matrice di l'acciaio per migliurà ancu a resistenza à l'usura di a matrice.
L'intruduzioni di a fabricazione additiva (AM) pò pruduce novi materiali cù a cumpusizioni desiderata, caratteristiche microstrutturali è proprietà meccaniche superiori5,6.Per esempiu, a fusione di u lettu di polveri (PBF), unu di i prucessi di saldatura additiva più cummercializata, implica a deposizione di polveri pre-ligati per furmà parti strettamente formate fondendu e polveri cù fonti di calore cum'è laser o fasci di elettroni7.Diversi studii anu dimustratu chì e parti di l'acciaio inossidabile additively machined ponu superà i pezzi tradiziunali fatti.Per esempiu, l'acciai inossidabili austenitichi sottumessi à u processu additivu sò stati dimustrati per avè pruprietà meccanica superiore per via di a so microstruttura più fina (ie, relazioni Hall-Petch) 3,8,9.U trattamentu termale di l'acciaio inossidabile ferriticu trattatu AM produce precipitati supplementari chì furniscenu proprietà meccaniche simili à i so contraparti convenzionali3,10.Aduttatu l'acciaio inossidabile duale-fase cù alta resistenza è durezza, trasfurmatu da un processu additivu, induve e proprietà meccaniche migliorate sò dovute à fasi intermetalliche ricche di cromu in a microstruttura11.Inoltre, e proprietà meccaniche migliurate di l'acciai inossidabili martensitici induriti additivi è PH ponu esse ottenute cuntrullendu l'austenite ritenuta in a microstruttura è ottimizendu i paràmetri di machining è trattamentu termicu 3,12,13,14.
Finu a data, i pruprietà tribològichi di l'acciai inossidabili austenitici AM anu ricivutu più attenzione cà l'altri acciai inossidabili.U cumpurtamentu tribologicu di u laser melting in una strata di polvera (L-PBF) trattatu cù 316L hè statu studiatu in funzione di i paràmetri di prucessu AM.Hè statu dimustratu chì a minimizazione di a porosità riducendu a velocità di scansione o aumentendu a putenza laser pò migliurà a resistenza à l'usura15,16.Li et al.17 testatu a robba secca sliding sottu à parechji paràmetri (carica, freccia è temperatura) è hà dimustratu chì l'usura di a temperatura di l'ambienti hè u principale mecanismu di usura, mentri l'aumentu di a velocità di scorrimentu è a temperatura prumove l'ossidazione.A capa d'ossidu risultante assicura u funziunamentu di u cuscinettu, l'attrito diminuisce cù a temperatura crescente, è a rata di usura aumenta à e temperature più altu.In altri studii, l'aghjunzione di particelle di TiC18, TiB219 è SiC20 à una matrice 316L trattata L-PBF hà migliuratu a resistenza à l'usura furmendu una strata di frizione indurita di travagliu densu cù un aumentu di a frazione di volume di particelle dure.Una strata d'ossidu protettiva hè stata osservata ancu in l'acciaio PH trattatu L-PBF12 è l'acciaio duplex SS11, chì indica chì a limitazione di l'austenite ritenuta da u trattamentu post-calore12 pò migliurà a resistenza à l'usura.Cum'è riassuntu quì, a literatura hè principarmenti focu annantu à u funziunamentu tribologicu di a serie 316L SS, mentre chì ci sò pocu dati nantu à u funziunamentu tribologicu di una seria di acciai inossidabili martensitici additivi cù un cuntenutu di carbonu assai più altu.
Electron Beam Melting (EBM) hè una tecnica simile à L-PBF capace di furmà microstrutture cù carburi refrattarii cum'è carburi di vanadiu è cromu elevati per via di a so capacità di ghjunghje à temperatures più altu è scan rates 21, 22. Literatura esistenti nantu à u processu EBM di l'acciaio inox. azzaru hè principalmente focu annantu à determinà i paràmetri ottimali di trasfurmazioni ELM per ottene una microstruttura senza crepe è pori è migliurà e proprietà meccaniche 23, 24, 25, 26, mentre chì u travagliu nantu à e proprietà tribologiche di l'acciaio inox trattatu EBM.Finu a ora, u mecanismu di usura di l'acciaio inox martensitic high-carbonu trattatu cù ELR hè statu studiatu in cundizioni limitati, è a deformazione plastica severa hè stata rappurtata in condizioni abrasive (test di carta abrasiva), secca è erosione di fangu27.
Stu studiu hà investigatu a resistenza à l'usura è e proprietà di attritu di l'acciaio inossidabile martensiticu altu di carbonu trattatu cù ELR in cundizioni di scorrimentu seccu descritte quì sottu.Prima, e caratteristiche microstrutturali sò state carattarizzate utilizendu microscopia elettronica à scanning (SEM), spettroscopia di raghji X dispersiva d'energia (EDX), diffrazione di raghji X è analisi di l'imaghjini.I dati ottenuti cù questi metudi sò allora utilizati com'è a basa per l'osservazioni di u cumpurtamentu tribologicu per mezu di teste di reciprocazione secca sottu diverse carichi, è infine a morfologia di a superficia purtata hè esaminata cù SEM-EDX è profilometers laser.A rata di usura hè stata quantificata è paragunata cù acciai per utensili martensitici trattati in modu simile.Questu hè statu fattu per creà una basa per paragunà stu sistema SS cù sistemi di usu più cumuni cù u listessu tipu di trattamentu.Infine, una mappa trasversale di u caminu di usura hè mostrata cù un algoritmu di mappatura di durezza chì revela a deformazione plastica chì si trova durante u cuntattu.Hè devi esse nutatu chì i testi tribologichi per stu studiu sò stati realizati per capiscenu megliu e proprietà tribologiche di stu novu materiale, è micca per simule una applicazione specifica.Stu studiu cuntribuisce à una megliu comprensione di e proprietà tribologiche di un novu acciaio inox martensiticu pruduttu additivu per l'applicazioni di usura chì necessitanu operazione in ambienti duri.
Campioni di l'acciaio inox martensiticu altu di carbonu (HCMSS) trattati cù ELR sottu a marca Vibenite® 350 sò stati sviluppati è furniti da VBN Components AB, Svezia.A cumpusizioni chimica nominali di a mostra: 1.9 C, 20.0 Cr, 1.0 Mo, 4.0 V, 73.1 Fe (wt.%).Prima, i specimens sliding secchi (40 mm × 20 mm × 5 mm) sò stati fatti da l'esemplari rettangulari ottenuti (42 mm × 22 mm × 7 mm) senza alcun trattamentu post-termalu cù machining di scarica elettrica (EDM).Allora i campioni sò stati successivamente macinati cù carta vetrata SiC cù una granulazione di 240 à 2400 R per ottene una rugosità di a superficia (Ra) di circa 0,15 μm.Inoltre, specimens d'acciaio martensiticu (HCMTS) trattatu cù EBM cù una cumpusizioni chimica nominali di 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 W, 4,0 V, 85,5 Fe (pesu .%) (cunnisciutu cummerciale cum'è Vibenite® 150) Ancu preparatu in u listessu modu.HCMTS cuntene 8% di carburi in u voluminu è hè solu utilizatu per paragunà i dati di u tassu di usura HCMSS.
A caratterizzazione microstrutturale di HCMSS hè stata realizata utilizendu un SEM (FEI Quanta 250, USA) equipatu di un detector XMax80 a dispersione di energia (EDX) XMax80 da Oxford Instruments.Trè fotomicrografie aleatorii chì cuntenenu 3500 µm2 sò state pigliate in modu di elettroni retrodispersi (BSE) è poi analizate cù l'analisi di l'imaghjini (ImageJ®)28 per determinà a frazione di l'area (vale à dì a frazione di volume), a dimensione è a forma.A causa di a morfologia caratteristica osservata, a frazzioni di l'area hè stata presa uguali à a frazzioni di u voluminu.Inoltre, u fattore di forma di i carburi hè calculatu utilizendu l'equazioni di fattore di forma (Shfa):
Quì Ai hè l'area di u carburu (µm2) è Pi hè u perimetru di u carburu (µm)29.Per identificà e fasi, a diffrazione di raghji X in polvere (XRD) hè stata realizata cù un diffrattometru di raghji X (Bruker D8 Discover cù un detector di striscia LynxEye 1D) cù radiazione Co-Kα (λ = 1,79026 Å).Scannà a mostra nantu à a gamma 2θ da 35 ° à 130 ° cù una dimensione di passu di 0,02 ° è un tempu di passu di 2 seconde.I dati XRD sò stati analizati cù u software Diffract.EVA, chì aghjurnà a basa di dati cristallografica in 2021. Inoltre, un tester di durezza Vickers (Struers Durascan 80, Austria) hè stata utilizata per determinà a microdurezza.Sicondu u standard ASTM E384-17 30, 30 stampi sò stati fatti nantu à i campioni preparati metalograficamenti in incrementi di 0,35 mm per 10 s à 5 kgf.L'autori anu carattarizatu prima e caratteristiche microstrutturali di HCMTS31.
Un tribometru di piastra di sfera (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, USA) hè stata utilizata per eseguisce teste di usura reciproca secca, a cunfigurazione di quale hè detallata in altrò31.I paràmetri di prova sò i seguenti: secondu a norma 32 ASTM G133-05, carica 3 N, frequenza 1 Hz, corsa 3 mm, durata 1 ora.E sfere d'ossidu d'aluminiu (Al2O3, classe di precisione 28/ISO 3290) cù un diametru di 10 mm cù una macrodurezza di circa 1500 HV è una rugosità di a superficia (Ra) di circa 0,05 µm, furnite da Redhill Precision, Repubblica Ceca, sò stati usati cum'è contrappesi. .L'equilibriu hè statu sceltu per prevene l'effetti di l'ossidazione chì ponu accade per via di l'equilibriu è per capiscenu megliu i miccanismi di usu di specimens in cundizioni severi di usura.Hè deve esse nutatu chì i paràmetri di teste sò listessi in Ref.8 in ordine per paragunà i dati di u tassu di usu cù studii esistenti.Inoltre, una seria di teste di reciprocazione cù una carica di 10 N hè stata realizata per verificà u rendiment tribologicu à carichi più elevati, mentre chì altri parametri di teste sò stati custanti.I pressioni di cuntattu iniziale secondu Hertz sò 7,7 MPa è 11,5 MPa à 3 N è 10 N, rispettivamente.Durante a prova di usura, a forza di attritu hè stata registrata à una freccia di 45 Hz è u coefficientu mediu di attritu (CoF) hè statu calculatu.Per ogni carica, trè misurazioni sò state pigliate in cundizioni ambientali.
A trajectoria di usura hè stata esaminata cù u SEM descrittu sopra, è l'analisi EMF hè stata realizata cù u software di analisi di a superficia di usu Aztec Acquisition.A superficia purtata di u cubu accoppiatu hè stata esaminata cù un microscopiu otticu (Keyence VHX-5000, Giappone).Un profiler laser senza cuntattu (NanoFocus µScan, Germania) scansa a marca d'usura cù una risoluzione verticale di ±0,1 µm longu l'assi z è 5 µm longu l'assi x è y.A mappa di u prufilu di a superficia di cicatrice di usura hè stata creata in Matlab® utilizendu coordenate x, y, z ottenute da e misurazioni di u prufilu.Diversi profili di caminu di usura verticale estratti da a mappa di u prufilu di a superficia sò usati per calculà a perdita di u voluminu di usura nantu à a strada di usura.A perdita di u voluminu hè stata calculata cum'è u pruduttu di l'area di sezione trasversale media di u prufilu di filu è a lunghezza di a pista di usura, è i dettagli supplementari di stu metudu sò stati descritti prima da l'autori33.Da quì, a rata di usura specifica (k) hè ottenuta da a formula seguente:
Quì V hè a perdita di volume dovuta à l'usura (mm3), W hè a carica applicata (N), L hè a distanza di scorrimentu (mm), è k hè a rata di usura specifica (mm3/Nm)34.I dati di frizione è e carte di u prufilu di a superficia per HCMTS sò inclusi in materiale supplementu (Figura Supplementaria S1 è Figura S2) per paragunà i tassi di usura HCMSS.
In questu studiu, una mappa di durezza trasversale di u percorsu di usu hè stata aduprata per dimustrà u cumpurtamentu di deformazione plastica (vale à dì l'indurimentu di u travagliu per via di a pressione di cuntattu) di a zona di usura.I campioni lucidati sò stati tagliati cù una rota di tagliu d'ossidu d'aluminiu nantu à una machina di taglio (Struers Accutom-5, Austria) è lucidati cù i gradi di carta di liscia SiC da 240 à 4000 P longu u gruixu di i campioni.Misurazione di a microdurezza à 0,5 kgf 10 s è 0,1 mm di distanza in cunfurmità cù ASTM E348-17.I stampi sò stati posti nantu à una griglia rettangulare di 1,26 × 0,3 mm2 à circa 60 µm sottu à a superficia (Figura 1) è dopu una mappa di durezza hè stata resa cù u codice Matlab® persunalizatu descritto in altrò35.Inoltre, a microstruttura di a sezione trasversale di a zona di usu hè stata esaminata cù SEM.
Schema di a marca di usura chì mostra u locu di a sezione trasversale (a) è una micrografia ottica di a mappa di durezza chì mostra a marca identificata in a sezione trasversale (b).
A microstruttura di HCMSS trattata cù ELP hè custituita da una reta di carbure homogenea circundata da una matrice (Fig. 2a, b).L'analisi EDX hà dimustratu chì i carburi grisgi è scuri eranu carburi ricchi di cromu è vanadiu, rispettivamente (Table 1).Calcolata da l'analisi di l'imaghjini, a frazione di volumi di carburi hè stimata à ~ 22,5% (~ 18,2% di carburi di cromu è ~ 4,3% di carburi di vanadiu).I granuli di granu mediu cù deviazioni standard sò 0,64 ± 0,2 µm è 1,84 ± 0,4 µm per i carburi ricchi di V è Cr, rispettivamente (Fig. 2c, d).I carburi High V tendenu à esse più tondi cù un fattore di forma (± SD) di circa 0,88±0,03 perchè i valori di fattore di forma vicinu à 1 currispondenu à i carburi tondi.In cuntrastu, i carburi di cromu altu ùn sò micca perfettamente tondi, cù un fattore di forma di circa 0,56 ± 0,01, chì pò esse dovutu à l'agglomerazione.I picchi di diffrazione di martensite (α, bcc) è di austenite (γ', fcc) ritenuti sò stati rilevati nantu à u mudellu di raghji X HCMSS cum'è mostra in Fig. 2e.Inoltre, u mudellu di raghji X mostra a prisenza di carburi secundari.I carburi di cromu altu sò stati identificati cum'è carburi di tipu M3C2 è M23C6.Sicondu i dati di a literatura, i picchi di diffrazione 36,37,38 di i carburi VC sò stati arregistrati à ≈43 ° è 63 °, chì suggerenu chì i picchi VC sò stati mascherati da i picchi M23C6 di carburi ricchi di cromu (Fig. 2e).
Microstruttura di l'acciaio inossidabile martensiticu à altu carbonu trattatu cù EBL (a) à bassu ingrandimentu è (b) à altu ingrandimentu, chì mostra carburi ricchi di cromu è vanadiu è una matrice d'acciaio inox (modu di retroscattering elettroni).Grafici à barre chì mostranu a distribuzione granulometria di i carburi ricchi di cromu (c) è di vanadiu (d).U mudellu di raghji X mostra a prisenza di martensite, austenite ritenuta è carburi in a microstruttura (d).
A microdurezza media hè 625,7 + 7,5 HV5, chì mostra una durezza relativamente alta paragunata à l'acciaio inossidabile martensiticu (450 HV)1 senza trattamentu termale.A durezza di nanoindentazione di carburi high V è high Cr carburi hè infurmatu trà 12 è 32,5 GPa39 è 13-22 GPa40, rispettivamente.Cusì, l'alta durezza di HCMSS trattatu cù ELP hè duvuta à l'altu cuntenutu di carbone, chì prumove a furmazione di una reta di carbure.Cusì, HSMSS trattatu cù ELP mostra boni caratteristiche microstrutturali è durezza senza alcun trattamentu post-termale supplementu.
Curve di u coefficientu mediu di attritu (CoF) per i campioni à 3 N è 10 N sò presentati in a Figura 3, a gamma di valori di attritu minimu è massimu hè marcatu cù ombre traslucente.Ogni curva mostra una fase di run-in è una fase di statu stazionariu.A fase di run-in finisce à 1,2 m cù un CoF (± SD) di 0,41 ± 0,24,3 N è à 3,7 m cun un CoF di 0,71 ± 0,16,10 N, prima di entre in a fase stazionaria quandu a frizione si ferma.ùn cambia rapidamente.A causa di a piccula zona di cuntattu è di a deformazione plastica iniziale grossa, a forza di attritu hà aumentatu rapidamente durante a fase di run-in à 3 N è 10 N, induve una forza di attritu più altu è una distanza di scorrimentu più longa hè accaduta à 10 N, chì pò esse dovutu. à u fattu chì Paragunatu cù 3 N, i danni di a superficia hè più altu.Per 3 N è 10 N, i valori CoF in a fase stazionaria sò 0,78 ± 0,05 è 0,67 ± 0,01, rispettivamente.CoF hè praticamenti stabile à 10 N è aumenta gradualmente à 3 N. In a literatura limitata, u CoF di l'acciaio inox trattatu L-PBF paragunatu à i corpi di reazzione ceramica à carichi applicati bassu varieghja da 0,5 à 0,728, 20, 42, chì hè in bonu accordu cù i valori di CoF misurati in stu studiu.A diminuzione di CoF cù a carica crescente in u statu stazionariu (circa 14,1%) pò esse attribuita à a degradazione di a superficia chì si trova à l'interfaccia trà a superficia purtata è a contrapartita, chì serà più discututa in a sezione dopu attraversu l'analisi di a superficia di a superficia. campioni purtati.
Coefficienti di attritu di esemplari VSMSS trattati cù ELP nantu à camini di scorrimentu à 3 N è 10 N, una fase stazionaria hè marcata per ogni curva.
I ritmi di usu specifichi di HKMS (625.7 HV) sò stimati in 6.56 ± 0.33 × 10-6 mm3 / Nm è 9.66 ± 0.37 × 10-6 mm3 / Nm à 3 N è 10 N, rispettivamente (Fig. 4).Cusì, a rata di usura aumenta cù a carica crescente, chì hè in bonu accordu cù studii esistenti nantu à l'austenite trattatu cù L-PBF è PH SS17,43.Sottu à e stesse cundizioni tribològgichi, u ritmu di usura à 3 N hè di circa una quinta di quella per l'acciaio inox austeniticu trattatu cù L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10-5 mm3/Nm, 229 HV), cum'è in u casu precedente. .8. Inoltre, a tarifa di usu di HCMSS à 3 N era significativamente più bassu di l'acciai inossidabili austenitici machinati cunvinziunali è, in particulare, più altu di quelli pressati altamente isotropici (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 mm3)./Nm, 176 HV) è cast (k = 4,70 ± 0,3 × 10-5 mm3/Nm, 156 HV) machined steel austenitic, 8, rispettivamente.Paragunatu à sti studii in a litteratura, a resistenza di usura mejorata di HCMSS hè attribuita à l'altu cuntenutu di carbonu è a rete di carburu furmatu chì risultanu in una durezza più altu ch'è l'acciai inossidabili austenitici machinati in modu additivu.Per studià ulteriormente u ritmu di usura di i specimens HCMSS, un specimenu d'acciaio martensiticu d'arnesi martensiticu (HCMTS) similari (cù una durezza di 790 HV) hè statu pruvatu in cundizioni simili (3 N è 10 N) per paragunà;U materiale supplementu hè u HCMTS Surface Profile Map (Figura supplementaria S2).A rata di usura di HCMSS (k = 6,56 ± 0,34 × 10–6 mm3/Nm) hè quasi uguale à quella di HCMTS à 3 N (k = 6,65 ± 0,68 × 10–6 mm3/Nm), chì indica una eccellente resistenza à l'usura. .Queste caratteristiche sò principalmente attribuite à e caratteristiche microstrutturali di HCMSS (vale à dì altu cuntenutu di carburu, dimensione, forma è distribuzione di particeddi di carburu in a matrice, cum'è descritta in a Sezione 3.1).Cum'è infurmatu prima31,44, u cuntenutu di carburu afecta a larghezza è a prufundità di a cicatrice di usura è u mecanismu di usu micro-abrasive.In ogni casu, u cuntenutu di carburu hè insufficiente per prutezzione di u die à 10 N, risultatu in un usu aumentatu.In a sezione seguente, a morfologia di a superficia di usura è a topografia hè aduprata per spiegà i miccanismi di usura è di deformazione sottostanti chì affettanu a rata di usura di HCMSS.À 10 N, a rata di usura di VCMSS (k = 9,66 ± 0,37 × 10–6 mm3/Nm) hè più altu ch'è quella di VKMTS (k = 5,45 ± 0,69 × 10–6 mm3/Nm).À u cuntrariu, sti tassi di usura sò sempre abbastanza alti: in cundizioni di prova simili, u tassu di usura di rivestimenti basati in cromu è stellite hè più bassu di quellu di HCMSS45,46.Infine, per via di l'alta durezza di l'alumina (1500 HV), a rata di usura di l'accoppiamentu era insignificante è i segni di trasferimentu di materiale da u specimenu à i boli d'aluminiu sò stati truvati.
Usura specifica in a lavorazione ELR di l'acciaio inossidabile martensiticu à altu carbonu (HMCSS), a lavorazione ELR di l'acciaio per utensili martensiticu à altu carbonu (HCMTS) è L-PBF, a fusione è a pressatura isotropa (HIP) di l'acciaio inossidabile austeniticu (316LSS) à diverse applicazioni. e velocità sò caricate.U scatterplot mostra a deviazione standard di e misurazioni.I dati per l'acciai inossidabili austenitici sò presi da 8.
Mentre i duri cum'è u cromu è u stellite ponu furnisce una resistenza à l'usura megliu cà i sistemi di lega additivi, a machinazione additiva pò (1) migliurà a microstruttura, in particulare per i materiali cù una larga varietà di densità.operazioni nantu à a parte finale;è (3) creazione di novi topologie di superficia cum'è cuscinetti dinamichi fluidi integrati.Inoltre, AM offre flessibilità di cuncepimentu geometricu.Stu studiu hè particularmente novu è impurtante perchè hè criticu per elucidare e caratteristiche di usura di sti lega di metalli di novu sviluppu cù EBM, per quale a literatura attuale hè assai limitata.
In a fig.5, induve u mecanismu principale di usura hè l'abrasione seguita da l'ossidazione.Prima, u sustrato di l'azzaru hè plastically deformatu è dopu sguassatu per furmà grooves 1 à 3 µm deep, cum'è mostra in u prufilu di a superficia (Fig. 5a).A causa di u calore di friczione generatu da u cuntinuu sliding, u materiale eliminatu resta à l'interfaccia di u sistema tribologicu, furmendu una strata tribologica custituita da picculi isuli di ossidu di ferru altu chì circundanu carburi di cromu è vanadiu (Figura 5b è Table 2).), cum'è hè statu ancu infurmatu per l'acciaio inox austeniticu trattatu cù L-PBF15,17.Nantu à fig.5c mostra una intensa oxidazione chì si trova in u centru di a cicatrice di usura.Cusì, a furmazione di a strata di friczione hè facilitata da a distruzzione di a strata di attritu (vale à dì, a capa d'ossidu) (Fig. 5f) o l'eliminazione di u materiale si trova in i zoni debuli in a microstruttura, accelerandu cusì a rimuzione di materiale.In i dui casi, a distruzzione di a strata di friczione porta à a furmazione di i prudutti di usu à l'interfaccia, chì pò esse u mutivu di a tendenza per un incrementu di CoF in u statu fermu 3N (Fig. 3).Inoltre, ci sò signali di usu di trè parti causati da l'ossidi è di particeddi di wear loose nantu à a pista di usu, chì ultimamente porta à a furmazione di micro-scratches nantu à u sustrato (Fig. 5b, e) 9,12,47.
Profilu di a superficia (a) è fotomicrografie (b-f) di a morfologia di a superficia di usura di l'acciaio inossidabile martensiticu à altu carbonu trattatu cù ELP à 3 N, sezione trasversale di a marca di usura in modalità BSE (d) è microscopia ottica di l'usura superficia à 3 N (g) sfere d'alumina.
Slip bands furmati nantu à u sustrato d'azzaru, chì indicanu a deformazione plastica per via di l'usura (Fig. 5e).I risultati simili sò stati ancu ottenuti in un studiu di u cumpurtamentu di l'usura di l'acciaio austeniticu SS47 trattatu cù L-PBF.A reorientazione di i carburi ricchi di vanadiu indica ancu a deformazione plastica di a matrice di l'azzaru durante u sliding (Fig. 5e).I micrografii di a seccione trasversale di a marca di l'usura mostranu a prisenza di picculi fossi tondi circundati da microcracks (Fig. 5d), chì pò esse dovutu à una deformazione plastica eccessiva vicinu à a superficia.U trasferimentu di materiale à i sferii d'oxidu d'aluminiu era limitatu, mentre chì e sferii sò stati intactu (Fig. 5g).
L'larghezza è a prufundità di l'usura di i campioni anu aumentatu cù a carica crescente (à 10 N), cum'è mostra in a topografia di a superficia (Fig. 6a).L'abrasione è l'ossidazione sò sempre i miccanismi d'usura dominanti, è un incrementu di u nùmeru di micro-scratches nantu à a pista d'usura indica chì l'usura di trè parti si trova ancu à 10 N (Fig. 6b).L'analisi EDX dimustrava a furmazione di isule d'ossidu ricche di ferru.I picchi Al in i spettri cunfirmatu chì u trasferimentu di a sustanza da a contrapartita à u campionu hè accadutu à 10 N (Fig. 6c è Table 3), mentri ùn era micca osservatu à 3 N (Table 2).L'usura di trè corpi hè causata da particelle di usura da isule d'ossidu è analoghi, induve l'analisi dettagliata EDX anu revelatu u traspurtamentu di materiale da l'analogi (Figura supplementaria S3 è Tabella S1).U sviluppu di l'isuli d'oxidu hè assuciatu cù fossa prufonda, chì hè ancu osservatu in 3N (Fig. 5).Cracking and fragmentation of carbides occurs principarmenti in carbides rich in 10 N Cr (Fig. 6e, f).In più, high V carbides flake è purtate a matrice circundante, chì in turnu pruvucarà tri-parte usura.Una fossa simile in grandezza è forma à quella di u carbure di alta V (spuntatu in u circhiu rossu) hè ancu apparsu in a seccione trasversale di a pista (Fig. 6d) (vede l'analisi di a forma è a dimensione di u carbure. 3.1), chì indica chì l'altu V. carbure V pò flake off a matrice à 10 N. A forma rotonda di carburi high V cuntribuisci à l 'effettu pulling, mentri agglomerated high Cr carbides sò propensi à cracking (Fig. 6e, f).Stu cumpurtamentu di fallimentu indica chì a matrice hà superatu a so capacità di sustene a deformazione plastica è chì a microstruttura ùn furnisce micca una forza d'impattu sufficiente à 10 N. Cracking verticale sottu à a superficia (Fig. 6d) indica l'intensità di a deformazione plastica chì si trova durante u sliding.Cum'è a carica aumenta, ci hè un trasferimentu di materiale da a pista purtata à a bola d'alumina (Fig. 6g), chì pò esse un statu fermu à 10 N. U mutivu principale per a diminuzione di i valori CoF (Fig. 3).
Profilu di a superficia (a) è fotomicrografie (b-f) di a topografia di a superficia usurata (b-f) di l'acciaio inossidabile martensiticu à altu carbonu trattatu cù EBA à 10 N, sezione trasversale di u trattu in u modu BSE (d) è a superficia di u microscopiu otticu di sfera d'alumina à 10 N (g).
Durante l'usura di scorrimentu, a superficia hè sottumessa à stress di compressione è di taglio indotta da l'anticorpi, risultatu in una deformazione plastica significativa sottu a superficia purtata34,48,49.Dunque, l'indurimentu di u travagliu pò accade sottu à a superficia per via di a deformazione plastica, affettendu i meccanismi di usura è di deformazione chì determinanu u cumpurtamentu di usu di un materiale.Per quessa, a mappatura di durezza trasversale (cum'è dettagliata in a Sezione 2.4) hè stata realizata in stu studiu per determinà u sviluppu di una zona di deformazione plastica (PDZ) sottu a strada di usura in funzione di a carica.Siccomu, cum'è l'annunziate in i rùbbriche previ, i segni chjaru di deformazione plastica sò stati osservati sottu a traccia di usu (Fig. 5d, 6d), in particulare à 10 N.
Nantu à fig.A figura 7 mostra i diagrammi di durezza trasversali di i marchi di usura di HCMSS trattati cù ELP à 3 N è 10 N. Hè nutate chì questi valori di durezza sò stati utilizati com'è indice per evaluà l'effettu di l'endurcimentu di u travagliu.U cambiamentu di durezza sottu à a marca di usu hè da 667 à 672 HV à 3 N (Fig. 7a), chì indicanu chì l'endurcimentu di u travagliu hè insignificante.Presumibilmente, per via di a bassa risoluzione di a mappa di a microdurezza (vale à dì a distanza trà i marchi), u metudu di misurazione di durezza applicata ùn puderia micca detectà cambiamenti di durezza.À u cuntrariu, zoni PDZ cù valori di durezza da 677 à 686 HV cù una prufundità massima di 118 µm è una lunghezza di 488 µm sò stati osservati à 10 N (Fig. 7b), chì correlate cù a larghezza di a pista d'usura ( Fig. 6a)).Dati simili nantu à a variazione di dimensione PDZ cù a carica hè stata trovata in un studiu di usura nantu à SS47 trattatu cù L-PBF.I risultati mostranu chì a prisenza di l'austenite ritenuta affetta a ductilità di l'acciai additivi 3, 12, 50, è l'austenite ritenuta si trasforma in martensite durante a deformazione plastica (effettu plasticu di trasfurmazioni di fasi), chì aumenta l'indurimentu di u travagliu di l'azzaru.azzaru 51. Siccomu l'esemplariu VCMSS cuntene austenite ritenutu in cunfurmità cù u mudellu di diffrazione di raghji X discutitu prima (Fig. 2e), hè statu suggeritu chì l'austenite ritenuta in a microstruttura puderia trasfurmà in martensite durante u cuntattu, aumentandu cusì a durezza di PDZ ( Fig. 7b).Inoltre, a furmazione di slip chì si trova nantu à a pista d'usura (Fig. 5e, 6f) indica ancu a deformazione plastica causata da u slip di dislocazione sottu l'azzione di u sforzu di cisura à u cuntattu sliding.In ogni casu, u sforzu di cisura induvatu à 3 N era insufficiente per pruduce una alta densità di dislocazione o a trasfurmazioni di l'austenite ritenuta à a martensita osservata da u metudu utilizatu, cusì l'endurcimentu di u travagliu hè statu osservatu solu à 10 N (Fig. 7b).
Diagrammi di durezza in sezione trasversale di piste d'usura di l'acciaio inox martensiticu à altu carbonu sottumessi à usinazioni di scarica elettrica à 3 N (a) è 10 N (b).
Stu studiu mostra u cumpurtamentu di usura è e caratteristiche microstrutturali di un novu acciaio inox martensiticu altu di carbonu trattatu cù ELR.I testi di usura secca sò stati fatti in sliding sottu diverse carichi, è i campioni purtati sò stati esaminati cù microscopia elettronica, profilometru laser è carte di durezza di sezioni trasversali di piste di usura.
L'analisi microstrutturali hà revelatu una distribuzione uniforme di carburi cù un altu cuntenutu di cromu (~ 18.2% carburi) è vanadiu (~ 4.3% carburi) in una matrice di martensite è austenite ritenuta cù una microdurezza relativamente alta.I meccanismi di usura dominanti sò l'usura è l'ossidazione à carichi bassi, mentre chì l'usura di trè corpi causata da carburi alti-V allungati è ossidi di granu scioltu cuntribuiscenu ancu à l'usura à carichi crescente.U tassu di usura hè megliu cà L-PBF è acciai inossidabili austenitici machinati cunvinziunali, è ancu simili à quelli di l'acciai d'arnesi machinati EBM à carichi bassi.U valore CoF diminuisce cù a carica crescente per via di u trasferimentu di materiale à u corpu oppostu.Utilizendu u metudu di mappatura di durezza trasversale, a zona di deformazione plastica hè mostrata sottu a marca di usura.Possibile raffinamentu di granu è transizioni di fasi in a matrice pò esse investigati ulteriormente utilizendu a diffrazione di retrodispersione di l'elettroni per capisce megliu l'effetti di l'indurimentu di u travagliu.A bassa risoluzione di a mappa di a microdurezza ùn permette micca a visualizazione di a durezza di a zona di usura à carichi applicati bassi, cusì a nanoindentazione pò furnisce cambiamenti di durezza di risoluzione più altu cù u stessu metudu.
Stu studiu presenta per a prima volta un analisi cumpletu di a resistenza à l'usura è e proprietà di attritu di un novu acciaio inox martensiticu altu di carbonu trattatu cù ELR.Cunsiderendu a libertà di design geomètrica di AM è a pussibilità di riduzzione di i passi di machining cù AM, sta ricerca puderia apre a strada per a produzzione di stu novu materiale è u so usu in i dispositi legati à l'usura da l'arbureti à i stampi di iniezione plastica cù un canali di rinfrescamentu complicati.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, vol.255 (Società Americana di Aeronautica è Astronautica, 2018).
Bajaj, P. et al.Steel in a fabricazione additiva: una rivista di a so microstruttura è e so proprietà.alma mater.a scienza.prughjettu.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. è Passeggio, F. Dannu à a superficia di usura di i cumpunenti aerospaziali in acciaio inox EN 3358 durante u sliding.Fratellanza.Ed.Integra Strut.23, 127-135 (2012).
Debroy, T. et al.Additive Manufacturing of Metal Components - Process, Structure, and Performance.prugrammazione.alma mater.a scienza.92, 112-224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. è Emmelmann S. Produzzione di additivi di metalli.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM International.Terminologia standard per a tecnulugia di fabricazione additiva.Pruduzzione rapida.Prufessore assistente.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.Pruprietà meccanica è tribològgica di l'acciaio inossidabile 316L - paragone di fusione laser selettiva, pressa à caldu è casting cunvinziunali.Aghjunghjite à.fabricatore.16, 81-89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T., è Pham, MS Cuntribuzione di a microstruttura à i Meccanismi di usura di scorrimentu seccu di l'acciaio inossidabile 316L additivi è l'anisotropia.alma mater.dec.196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. è Tatlock GJ Risposta meccanica è miccanismi di deformazione di strutture d'acciaio induriti cù dispersione d'ossidu di ferru ottenuta da fusione laser selettiva.rivista.87, 201-215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI è Akhtar, F. Forza meccanica d'ordine più altu dopu à u trattamentu termale di SLM 2507 à a temperatura di l'ambienti è elevate, aiutatu da a precipitazione sigma dura / duttile.Metal (Basilea).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E., è Li, S. Microstruttura, reazzione post-calore, è proprietà tribològgica di l'acciaio inox 17-4 PH stampatu in 3D.Vestendu 456-457, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y., è Zhang, L. Cumportamentu di densificazione, evoluzione di a microstruttura, è proprietà meccaniche di cumposti in acciaio inox TiC / AISI420 fabbricati da fusione laser selettiva.alma mater.dec.187, 1-13 (2020).
Zhao X. et al.Fabricazione è caratterizzazione di l'acciaio inox AISI 420 cù a fusione laser selettiva.alma mater.fabricatore.prucessu.30, 1283-1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. è Alrbey K. Sliding wear features è u cumpurtamentu di corrosione di fusione laser selettiva di l'acciaio inox 316L.J. Alma mater.prughjettu.eseguisce.23, 518-526 (2013).
Shibata, K. et al.Frizione è usura di l'acciaio inossidabile à lettu di polvera sottu lubrificazione d'oliu [J].Tribiol.internu 104, 183-190 (2016).