Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.Jo brûke in browserferzje mei beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Derneist, om trochgeande stipe te garandearjen, litte wy de side sjen sûnder stilen en JavaScript.
Sliders dy't trije artikels per dia sjen litte.Brûk de efter- en folgjende knoppen om troch de dia's te bewegen, of de slide-controller-knoppen oan 'e ein om troch elke dia te bewegen.
ASTM A240 304 316 Stainless Steel Medium Dikke Plaat kin wurde snije en oanpast China Factory Priis
Materiaalklasse: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Type: Ferritysk, Austenite, Martensite, Duplex
Technology: Kâld rôle en waarm rôle
Sertifikaasjes: ISO9001, CE, SGS elk jier
Tsjinst: Testen fan tredden
Levering: binnen 10-15 dagen of sjoen de kwantiteit
Stainless stiel is in izeren alloy dat hat in minimum Chromium ynhâld fan 10,5 prosint.De Chromium ynhâld produsearret in tinne chromium okside film op it stiel syn oerflak neamd in passivation laach.Dizze laach foarkomt corrosie út op it stielen oerflak;hoe grutter it bedrach fan Chromium yn it stiel, hoe grutter de korrosjebestriding.
It stiel befettet ek farieare hoemannichten oare eleminten lykas koalstof, silisium en mangaan.Oare eleminten kinne wurde tafoege te fergrutsjen corrosie ferset (Nikkel) en formability (Molybdenum).
| Materiaal oanbod: | ||||||||||||
| ASTM/ASME | EN Grade | Gemyske komponint % | ||||||||||
| C | Cr | Ni | Mn | P | S | Mo | Si | Cu | N | Oar | ||
| 201 |
| ≤0,15 | 16.00-18.00 | 3,50-5,50 | 5.50–7.50 | ≤0,060 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | ≤0,25 | - |
| 301 | 1.4310 | ≤0,15 | 16.00-18.00 | 6.00-8.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | 0.1 | - |
| 304 | 1.4301 | ≤0,08 | 18.00-20.00 | 8.00-10.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | - |
| 304L | 1.4307 | ≤0,030 | 18.00-20.00 | 8.00-10.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | - |
| 304H | 1.4948 | 0.04~0.10 | 18.00-20.00 | 8.00-10.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | - |
| 309S | 1.4828 | ≤0,08 | 22.00-24.00 | 12.00-15.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | - |
| 309H |
| 0.04~0.10 | 22.00-24.00 | 12.00-15.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | - |
| 310S | 1.4842 | ≤0,08 | 24.00-26.00 | 19.00-22.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤1.5 | - | - | - |
| 310H | 1.4821 | 0.04~0.10 | 24.00-26.00 | 19.00-22.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤1.5 | - | - | - |
| 316 | 1.4401 | ≤0,08 | 16.00-18.50 | 10.00-14.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 2.00-3.00 | ≤0,75 | - | - | - |
| 316L | 1.4404 | ≤0,030 | 16.00-18.00 | 10.00-14.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 2.00-3.00 | ≤0,75 | - | - | - |
| 316H |
| 0.04~0.10 | 16.00-18.00 | 10.00-14.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 2.00-3.00 | ≤0,75 | - | 0,10-0,22 | - |
| 316Ti | 1.4571 | ≤0,08 | 16.00-18.50 | 10.00-14.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 2.00-3.00 | ≤0,75 | - | - | Ti5(C+N)~0,7 |
| 317L | 1.4438 | ≤0,03 | 18.00-20.00 | 11.00-15.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | 3.00-4.00 | ≤0,75 | - | 0.1 | - |
| 321 | 1.4541 | ≤0,08 | 17.00-19.00 | 9.00-12.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | 0.1 | Ti5(C+N)~0,7 |
| 321H | 1.494 | 0.04~0.10 | 17.00-19.00 | 9.00-12.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | 0.1 | Ti4(C+N)~0,7 |
| 347 | 1.4550 | ≤0,08 | 17.00-19.00 | 9.00-13.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | Nb≥10*C%-1,0 |
| 347H | 1.4942 | 0.04~0.10 | 17.00-19.00 | 9.00-13.00 | ≤2.00 | ≤0,045 | ≤0,030 | - | ≤0,75 | - | - | Nb≥8*C%-1,0 |
| 409 | S40900 | ≤0,03 | 10.50-11.70 | 0.5 | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0.020 | - | ≤1.00 | - | 0.03 | Ti6(C+N)-0,5 Nb0,17 |
| 410 | 1 kr13 | 0.08~0.15 | 11.50-13.50 | - | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | - | - |
| 420 | 2 kr13 | ≥0.15 | 12.00-14.00 | - | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | - | - |
| 430 | S43000 | ≤0.12 | 16.00-18.00 | 0,75 | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | - | - |
| 431 | 1Cr17Ni2 | ≤0.2 | 15.00-17.00 | 1,25-2,50 | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | - | - |
| 440C | 11 kr17 | 0,95-1,20 | 16.00-18.00 | - | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | 0,75 | ≤1.00 | - | - | - |
| 17-4PH | 630/1.4542 | ≤0,07 | 15.50-17.50 | 3.00-5.00 | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | 3.00-5.00 | - | Nb+Ta: 0,15-0,45 |
| 17-7PH | 631 | ≤0,09 | 16.00-18.00 | 6.50-7.50 | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | - | Al 0,75-1,50 |
| maat oanbod: | ||||||
| 3 | 3*1000*2000 | 3*1219*2438 | 3*1500*3000 | 3*1500*6000 | ||
| 4 | 4*1000*2000 | 4*1219*2438 | 4*1500*3000 | 4*1500*6000 | ||
| 5 | 5*1000*2000 | 5*1219*2438 | 5*1500*3000 | 5*1500*6000 | ||
| 6 | 6*1000*2000 | 6*1219*2438 | 6*1500*3000 | 6*1500*6000 | ||
| 7 | 7*1000*2000 | 7*1219*2438 | 7*1500*3000 | 7*1500*6000 | ||
| 8 | 8*1000*2000 | 8*1219*2438 | 8*1500*3000 | 8*1500*6000 | ||
| 9 | 9*1000*2000 | 9*1219*2438 | 9*1500*3000 | 9*1500*6000 | ||
| 10.0 | 10*1000*2000 | 10*1219*2438 | 10*1500*3000 | 10*1500*6000 | ||
| 12.0 | 12*1000*2000 | 12*1219*2438 | 12*1500*3000 | 12*1500*6000 | ||
| 14.0 | 14*1000*2000 | 14*1219*2438 | 14*1500*3000 | 14*1500*6000 | ||
| 16.0 | 16*1000*2000 | 16*1219*2438 | 14*1500*3000 | 14*1500*6000 | ||
| 18.0 | 18*1000*2000 | 18*1219*2438 | 18*1500*3000 | 18*1500*6000 | ||
| 20 | 20*1000*2000 | 20*1219*2438 | 20*1500*3000 | 20*1500*6000 |
Gedrach fan hege koalstof martensitic RVS (HCMSS) besteande út likernôch 22,5 vol.% karbiden mei in hege ynhâld fan chromium (Cr) en vanadium (V), waard fêstmakke troch elektroanenstraalmelting (EBM).De mikrostruktuer is gearstald út martensite en oerbleaune austenite fazen, submicron hege V en micron hege Cr carbides wurde evenredich ferdield, en de hurdens is relatyf heech.CoF nimt ôf mei likernôch 14,1% mei tanimmende steady state load fanwege oerdracht fan materiaal fan it droegen spoar nei it tsjinoerstelde lichem.Yn ferliking mei martensitic ark stielen behannele op deselde wize, de wear taryf fan HCMSS is hast itselde by lege oanbrocht loads.De dominante wear meganisme is it fuortheljen fan de stielen matrix troch abrasion folge troch oksidaasje fan de wear track, wylst trije-komponint abrasive wear optreedt mei tanimmende lading.Gebieten fan plestik deformaasje ûnder de wear litteken identifisearre troch cross-sectional hurdens mapping.Spesifike ferskynsels dy't foarkomme as wearbetingsten tanimme wurde beskreaun as karbid-kraken, hege vanadiumkarbid-tearout, en die-kraken.Dit ûndersyk smyt ljocht op de wear skaaimerken fan HCMSS additive manufacturing, dy't koe pave it paad foar de produksje fan EBM komponinten foar wear applikaasjes fariearjend fan shafts oan plestik ynjeksje mallen.
Stainless stiel (SS) is in alsidich famylje fan stielen in soad brûkt yn loftfeart, automotive, iten en in protte oare tapassingen fanwege harren hege corrosie ferset en geskikte meganyske eigenskippen1,2,3.Har hege korrosjebestriding komt troch de hege ynhâld fan chromium (mear as 11,5 wt. %) yn HC, wat bydraacht oan de foarming fan in oksidefilm mei in hege chromiumynhâld op it oerflak1.De measte roestfrij stielklassen hawwe lykwols in lege koalstofynhâld en hawwe dêrom beheinde hurdens en slijtbestriding, wat resulteart yn fermindere libbensdoer yn wear-relatearre apparaten lykas lâningskomponinten foar loft- en romte4.Gewoanlik hawwe se in lege hurdens (yn it berik fan 180 oant 450 HV), mar guon waarmte behannele martensityske roestfrij stielen hawwe hege hurdens (oant 700 HV) en hege koalstofynhâld (oant 1,2 wt%), wat kin bydrage oan de formaasje fan martensite.1. Koartsein, in hege koalstof ynhâld ferleget de martensitic transformaasje temperatuer, wêrtroch't de foarming fan in folslein martensitic mikrostruktuer en de oankeap fan in wear-resistant mikrostruktuer by hege cooling tariven.Hurde fazen (bygelyks carbiden) kinne wurde tafoege oan 'e stielen matrix om fierder te ferbetterjen de wear ferset fan' e die.
De ynfiering fan additive manufacturing (AM) kin produsearje nije materialen mei winske komposysje, mikrostrukturele eigenskippen, en superieure meganyske eigenskippen5,6.Bygelyks, poederbêdmelting (PBF), ien fan 'e meast kommersjalisearre additive weldingprosessen, omfettet de ôfsetting fan pre-legearre poeders om nau foarmige dielen te foarmjen troch de poeders te smelten mei help fan waarmteboarnen lykas lasers of elektroanenstralen7.Ferskate ûndersiken hawwe sjen litten dat additive machined roestfrij stiel dielen kinne better prestearje tradisjoneel makke dielen.Bygelyks, austenityske roestfrij stielen ûnderwurpen oan additive ferwurking hawwe bliken dien superieure meganyske eigenskippen te hawwen fanwege har finerere mikrostruktuer (dus Hall-Petch relaasjes)3,8,9.Heat behanneling fan AM-behannele ferritic RVS produsearret ekstra delslach dy't jouwe meganyske eigenskippen fergelykber mei harren konvinsjonele tsjinhingers3,10.Oannommen dual-fase RVS mei hege sterkte en hurdens, ferwurke troch additive ferwurking, dêr't ferbettere meganyske eigenskippen binne te tankjen oan chromium-rike yntermetallyske fazen yn 'e mikrostruktuer11.Dêrneist kinne ferbettere meganyske eigenskippen fan additive ferhurde martensityske en PH roestfrij stielen wurde krigen troch it kontrolearjen fan bewarre austenite yn 'e mikrostruktuer en it optimalisearjen fan ferwurkings- en waarmtebehannelingparameters 3,12,13,14.
Oant no ta hawwe de tribologyske eigenskippen fan AM austenityske roestfrij stielen mear omtinken krigen as oare roestfrij stielen.It tribologyske gedrach fan laser-melting yn in laach fan poeder (L-PBF) behannele mei 316L waard studearre as funksje fan 'e AM-ferwurkingsparameters.It is oantoand dat it minimalisearjen fan porositeit troch it ferminderjen fan skennensnelheid of it fergrutsjen fan laserkrêft slijtweerstand15,16 kin ferbetterje.Li et al.17 testen droege sliding wear ûnder ferskate parameters (load, frekwinsje en temperatuer) en toande dat keamertemperatuer wear is de wichtichste wear meganisme, wylst tanimmende sliding snelheid en temperatuer befoarderet oksidaasje.De resultearjende okside laach soarget foar de wurking fan it lager, wriuwing nimt ôf mei tanimmende temperatuer, en de wear taryf nimt ta by hegere temperatueren.Yn oare stúdzjes, de tafoeging fan TiC18, TiB219, en SiC20 dieltsjes oan in L-PBF behannele 316L matrix ferbettere wear ferset troch it foarmjen fan in ticht wurk ferhurde wriuwing laach mei in ferheging fan it folume fraksje fan hurde dieltsjes.In beskermjende okside laach is ek waarnommen yn L-PBF12 behannele PH stiel en SS11 duplex stiel, wat oanjout dat it beheinen fan behâlden austenite troch post-waarmte behanneling12 kin ferbetterje wear ferset.Lykas hjir gearfette, is de literatuer benammen rjochte op 'e tribologyske prestaasjes fan' e 316L SS-searje, wylst d'r net folle gegevens binne oer de tribologyske prestaasjes fan in searje martensityske addityf makke roestfrij stielen mei in folle hegere koalstofynhâld.
Electron Beam Melting (EBM) is in technyk fergelykber mei L-PBF by steat fan it foarmjen fan microstructures mei fjoerwurk carbides lykas hege vanadium en chromium carbides fanwege syn fermogen om te berikken hegere temperatueren en scan tariven 21, 22. Besteande literatuer oer EBM ferwurkjen fan RVS stiel is benammen rjochte op it bepalen fan de optimale ELM-ferwurkingsparameters om in mikrostruktuer sûnder skuorren en poaren te krijen en meganyske eigenskippen23, 24, 25, 26 te ferbetterjen, wylst wurkje oan 'e tribologyske eigenskippen fan EBM behannele RVS.Oant no is it wearmeganisme fan martensityske roestfrij stiel mei hege koalstof dy't behannele is mei ELR ûnder beheinde betingsten studearre, en swiere plastyske deformaasje is rapportearre om foar te kommen ûnder abrasive (skuorpapiertest), droege en moddereroazjebetingsten27.
Dizze stúdzje ûndersocht de slijtweerstand en wriuwingseigenskippen fan martensityske roestfrij stiel mei hege koalstof dy't behannele waard mei ELR ûnder droege glidebetingsten hjirûnder beskreaun.Earst waarden mikrostrukturele skaaimerken karakterisearre mei skennenelektronenmikroskopy (SEM), enerzjy dispersive röntgenspektroskopy (EDX), röntgendiffraksje en ôfbyldingsanalyse.De gegevens krigen mei dizze metoaden wurde dan brûkt as basis foar observaasjes fan tribologysk gedrach troch droege wjersidige tests ûnder ferskate lesten, en úteinlik wurdt de droegen oerflakmorfology ûndersocht mei SEM-EDX en laserprofilometers.De wear taryf waard kwantifisearre en fergelike mei ferlykber behannele martensitic ark stielen.Dit waard dien om in basis te meitsjen foar it fergelykjen fan dit SS-systeem mei mear brûkte wearsystemen mei deselde soarte behanneling.Ta beslút, in dwerstrochsneed kaart fan it wear paad wurdt toand mei help fan in hurdens mapping algoritme dat bleatret de plastyske deformation dy't optreedt by kontakt.It moat opmurken wurde dat de tribologyske tests foar dizze stúdzje waarden útfierd om de tribologyske eigenskippen fan dit nije materiaal better te begripen, en net om in spesifike tapassing te simulearjen.Dizze stúdzje draacht by oan in better begryp fan 'e tribological eigenskippen fan in nij additively produsearre martensitic RVS foar wear applikaasjes dy't fereaskje operaasje yn hurde omjouwings.
Samples fan hege koalstof martensityske roestfrij stiel (HCMSS) behannele mei ELR ûnder de merknamme Vibenite® 350 waarden ûntwikkele en levere troch VBN Components AB, Sweden.De nominale gemyske gearstalling fan it stekproef: 1,9 C, 20,0 Cr, 1,0 Mo, 4,0 V, 73,1 Fe (wt.%).Earst waarden droege skuorjende eksimplaren (40 mm × 20 mm × 5 mm) makke fan 'e krigen rjochthoekige eksimplaren (42 mm × 22 mm × 7 mm) sûnder post-termyske behanneling mei elektryske ûntslachferwurking (EDM).Dêrnei waarden de samples efterinoar gemalen mei SiC-skuorpapier mei in korrelgrutte fan 240 oant 2400 R om in oerflakruwheid (Ra) fan sawat 0,15 μm te krijen.Dêrnjonken binne eksimplaren fan EBM-behannele martensitysk arkstiel (HCMTS) mei in nominale gemyske gearstalling fan 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 W, 4,0 V, 85,5 Fe (wt. .%) (kommersjeel bekend as Vibenite® 150) Ek op deselde wize taret.HCMTS befettet 8% karbiden per folume en wurdt allinnich brûkt om HCMSS wear rate data te fergelykjen.
Mikrostrukturele karakterisearring fan HCMSS waard útfierd mei in SEM (FEI Quanta 250, FS) útrist mei in enerzjy dispersive X-ray (EDX) XMax80-detektor fan Oxford Instruments.Trije willekeurige mikrofoto's mei 3500 µm2 waarden nommen yn backscattered electron (BSE) modus en dêrnei analysearre mei ôfbyldingsanalyse (ImageJ®) 28 om gebietsfraksje (dus folumefraksje), grutte en foarm te bepalen.Troch de waarnommen karakteristike morfology waard de gebietsfraksje gelyk nommen mei de folumefraksje.Derneist wurdt de foarmfaktor fan karbiden berekkene mei de foarmfaktorfergeliking (Shfa):
Hjir is Ai it gebiet fan it karbid (µm2) en Pi is de perimeter fan it karbid (µm)29.Om de fazen te identifisearjen, waard poeder X-ray diffraksje (XRD) útfierd mei in X-ray diffraktometer (Bruker D8 Discover mei in LynxEye 1D strip detector) mei Co-Kα strieling (λ = 1.79026 Å).Scan de stekproef oer it 2θ-berik fan 35 ° oant 130 ° mei in stapgrutte fan 0,02 ° en in staptiid fan 2 sekonden.De XRD-gegevens waarden analysearre mei de Diffract.EVA-software, dy't de kristallografyske databank bywurke yn 2021. Derneist waard in Vickers-hardheidstester (Struers Durascan 80, Eastenryk) brûkt om de mikrohardheid te bepalen.Neffens de ASTM E384-17 30-standert waarden 30 printsjes makke op metallografysk taret samples yn stappen fan 0,35 mm foar 10 s by 5 kgf.De auteurs hawwe earder de mikrostrukturele skaaimerken fan HCMTS31 karakterisearre.
In bal plaat tribometer (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, FS) waard brûkt foar it útfieren fan droege wjersidige wear tests, de konfiguraasje dêrfan is detaillearre earne oars31.De testparameters binne as folget: neffens standert 32 ASTM G133-05, load 3 N, frekwinsje 1 Hz, stroke 3 mm, doer 1 oere.Aluminiumoksideballen (Al2O3, krektensklasse 28/ISO 3290) mei in diameter fan 10 mm mei in makrohardheid fan sawat 1500 HV en in oerflakruwheid (Ra) fan sawat 0,05 µm, levere troch Redhill Precision, Tsjechje, waarden brûkt as tsjingewicht .Balânsearring waard keazen om de effekten fan oksidaasje te foarkommen dy't kinne foarkomme troch balâns en om de wearmeganismen fan eksimplaren ûnder swiere wearbetingsten better te begripen.It moat opmurken wurde dat de testparameters itselde binne as yn Ref.8 om gegevens oer wearrate te fergelykjen mei besteande stúdzjes.Derneist waard in searje fan wjersidige tests mei in lading fan 10 N útfierd om de tribologyske prestaasjes by hegere loads te kontrolearjen, wylst oare testparameters konstant bleaunen.Inisjele kontaktdrukken neffens Hertz binne respektivelik 7,7 MPa en 11,5 MPa by 3 N en 10 N.Tidens de wear test waard de wriuwingskrêft opnommen op in frekwinsje fan 45 Hz en de gemiddelde wriuwingskoëffisjint (CoF) waard berekkene.Foar elke lading waarden trije mjittingen nommen ûnder omjouwingsomstannichheden.
It weartrajekt waard ûndersocht mei de hjirboppe beskreaune SEM, en de EMF-analyze waard útfierd mei Aztec Acquisition wear oerflak analyse software.It droegen oerflak fan 'e keppele kubus waard ûndersocht mei in optyske mikroskoop (Keyence VHX-5000, Japan).In net-kontakt laserprofiler (NanoFocus µScan, Dútslân) skansearre it wearmark mei in fertikale resolúsje fan ± 0.1 µm lâns de z-as en 5 µm lâns de x- en y-assen.De profylkaart foar wear litteken oerflak waard makke yn Matlab® mei x, y, z koördinaten krigen út de profylmjittingen.Ferskate fertikale wearpaadprofilen helle út 'e oerflakprofylkaart wurde brûkt om it wearfolumeferlies op' e wearpaad te berekkenjen.It folumeferlies waard berekkene as it produkt fan it gemiddelde trochsneedgebiet fan it draadprofyl en de lingte fan 'e wearbaan, en ekstra details fan dizze metoade binne earder beskreaun troch de auteurs33.Hjirwei wurdt de spesifike slijtagesnelheid (k) krigen fan 'e folgjende formule:
Hjir is V it folumeferlies troch slijtage (mm3), W is de oanbrochte lading (N), L is de sliding ôfstân (mm), en k is de spesifike wear rate (mm3/Nm)34.Wrijvingsgegevens en oerflakprofylkaarten foar HCMTS binne opnommen yn oanfoljend materiaal (oanfoljende figuer S1 en figuer S2) om HCMSS-wearraten te fergelykjen.
Yn dizze stúdzje waard in dwerstrochsneed hurdenskaart fan it slijtpaad brûkt om it plastyske deformaasjegedrach (dus wurkferhurding troch kontaktdruk) fan 'e wearsône te demonstrearjen.De gepolijst samples waarden snije mei in aluminium okside cutting tsjil op in cutting masine (Struers Accutom-5, Eastenryk) en gepolijst mei SiC skuorpapier grades fan 240 oant 4000 P lâns de dikte fan de samples.Microhardness mjitting op 0,5 kgf 10 s en 0,1 mm ôfstân yn oerienstimming mei ASTM E348-17.De prints waarden pleatst op in 1.26 × 0.3 mm2 rjochthoekich raster sawat 60 µm ûnder it oerflak (figuer 1) en doe waard in hurdenskaart werjûn mei gebrûk fan oanpaste Matlab®-koade beskreaun earne oars35.Derneist waard de mikrostruktuer fan 'e dwerstrochsneed fan' e wearsône ûndersocht mei SEM.
Skematysk fan 'e wearmark dy't de lokaasje fan' e dwerstrochsneed (a) toant en in optyske mikrograaf fan 'e hurdenskaart dy't it mark toant identifisearre yn' e dwerstrochsneed (b).
De mikrostruktuer fan HCMSS behannele mei ELP bestiet út in homogene karbidnetwurk omjûn troch in matrix (Fig. 2a, b).EDX-analyze liet sjen dat de grize en donkere karbiden respektivelik chromium- en vanadiumrike karbiden wiene (Tabel 1).Berekkene út ôfbyldingsanalyse, wurdt de folumefraksje fan karbiden rûsd op ~22.5% (~18.2% hege chromiumkarbiden en ~4.3% hege vanadiumkarbiden).De gemiddelde nôtgrutte mei standertdeviaasjes binne 0,64 ± 0,2 µm en 1,84 ± 0,4 µm foar respektivelik V- en Cr-rike karbiden (fig. 2c, d).Hege V-karbiden hawwe de neiging om rûner te wêzen mei in foarmfaktor (± SD) fan sawat 0.88±0.03, om't foarmfaktorwearden tichtby 1 oerienkomme mei rûne karbiden.Yn tsjinstelling binne hege chroomkarbiden net perfekt rûn, mei in foarmfaktor fan sa'n 0,56 ± 0,01, wat troch agglomeraasje komt.Martensite (α, bcc) en bewarre austenite (γ', fcc) diffraksje peaks waarden ûntdutsen op it HCMSS X-ray patroan lykas werjûn yn Fig. 2e.Derneist toant it röntgenpatroan de oanwêzigens fan sekundêre karbiden.Hege chromiumkarbiden binne identifisearre as M3C2- en M23C6-karbiden.Neffens de literatuergegevens waarden 36,37,38 diffraksje-peaks fan VC-karbiden opnommen op ≈43 ° en 63 °, wat suggerearret dat de VC-peaks maskearre waarden troch de M23C6-peaks fan chromium-rike karbiden (Fig. 2e).
Mikrostruktuer fan martensityske roestfrij stiel mei hege koalstof behannele mei EBL (a) by lege fergrutting en (b) by hege fergrutting, dy't chromium- en vanadiumrike karbiden en in roestfrij stielmatrix sjen litte (elektron backscattering-modus).Staafgrafiken dy't de korrelgrutte ferdieling fan chroomrike (c) en vanadiumrike (d) karbiden sjen litte.It röntgenpatroan toant de oanwêzigens fan martensite, bewarre austenite en karbiden yn 'e mikrostruktuer (d).
De gemiddelde mikrohardheid is 625,7 + 7,5 HV5, wat in relatyf hege hurdens toant yn ferliking mei konvinsjoneel ferwurke martensityske roestfrij stiel (450 HV)1 sûnder waarmtebehandeling.De nanoindentaasje-hurdheid fan hege V-karbiden en hege Cr-karbiden wurdt rapportearre om respektivelik tusken 12 en 32.5 GPa39 en 13-22 GPa40 te wêzen.Sa is de hege hurdens fan HCMSS behannele mei ELP te tankjen oan de hege koalstofynhâld, dy't de foarming fan in karbidnetwurk befoarderet.Sa toant HSMSS behannele mei ELP goede mikrostrukturele skaaimerken en hurdens sûnder ekstra post-termyske behanneling.
Curves fan 'e gemiddelde wriuwingskoëffisjint (CoF) foar samples by 3 N en 10 N wurde presintearre yn figuer 3, it berik fan minimale en maksimale wriuwingswearden is markearre mei trochsichtich skaad.Elke kromme toant in ynrinfase en in steady state faze.De ynrinfaze einiget op 1,2 m mei in CoF (±SD) fan 0,41 ± 0,24,3 N en op 3,7 m mei in CoF fan 0,71 ± 0,16,10 N, foardat de faze-steady state yngiet as friksje ophâldt.feroaret net fluch.Troch it lytse kontaktgebiet en de rûge earste plastyske ferfoarming naam de wriuwingskrêft rap ta yn it ynrinstadium by 3 N en 10 N, wêrby't in hegere wriuwingskrêft en in langere glydôfstân op 10 N foarkaam, wat kin wurde oan it feit dat Yn ferliking mei 3 N, oerflak skea is heger.Foar 3 N en 10 N binne de CoF-wearden yn 'e stasjonêre faze respektivelik 0.78 ± 0.05 en 0.67 ± 0.01.CoF is praktysk stabyl by 10 N en nimt stadichoan ta by 3 N. Yn 'e beheinde literatuer is de CoF fan L-PBF behannele roestfrij stiel yn ferliking mei keramyske reaksje lichems by lege oanbrocht loads farieart fan 0.5 nei 0.728, 20, 42, dat is yn goede oerienkomst mei mjitten CoF-wearden yn dizze stúdzje.De fermindering fan CoF mei tanimmende lading yn steady state (sawat 14,1%) kin wurde taskreaun oan oerflakdegradaasje dy't plakfynt op 'e ynterface tusken it droegen oerflak en de tsjinhinger, dy't yn' e folgjende paragraaf fierder besprutsen wurde troch de analyze fan it oerflak fan 'e droegen samples.
Friksjekoëffisjinten fan VSMSS-eksimplaren behannele mei ELP op glidepaden by 3 N en 10 N, in stasjonêre faze wurdt markearre foar elke kromme.
De spesifike wear tariven fan HKMS (625,7 HV) wurde rûsd op 6,56 ± 0,33 × 10-6 mm3 / Nm en 9,66 ± 0,37 × 10-6 mm3 / Nm by respektivelik 3 N en 10 N (fig. 4).Sa, de wear taryf nimt ta mei tanimmende lading, dat is yn goede oerienstimming mei besteande stúdzjes op austenite behannele mei L-PBF en PH SS17,43.Under deselde tribologyske omstannichheden is de slijtagesnelheid by 3 N sawat ien fyfde fan dat foar austenitysk roestfrij stiel behannele mei L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10–5 mm3 / Nm, 229 HV), lykas yn it foarige gefal. .8. Dêrnjonken wie de wearze fan HCMSS by 3 N signifikant leger as konvinsjoneel bewurke austenityske roestfrij stielen en, yn it bysûnder, heger as tige isotropyske yndrukte (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 mm3)./Nm, 176 HV) en getten (k = 4,70 ± 0,3 × 10–5 mm3 / Nm, 156 HV) respektivelik ferwurke austenityske roestfrij stiel, 8.Yn ferliking mei dizze stúdzjes yn 'e literatuer, de ferbettere wear ferset fan HCMSS wurdt taskreaun oan de hege koalstof ynhâld en de foarme carbid netwurk resultearret yn hegere hurdens as additively machined austenitic RVS stielen konvinsjoneel machined.Om fierder te studearjen de wear taryf fan HCMSS eksimplaren, in ferlykbere machined hege koalstof martensitic ark stiel (HCMTS) eksimplaar (mei in hurdens fan 790 HV) waard hifke ûnder ferlykbere omstannichheden (3 N en 10 N) foar ferliking;Oanfoljend materiaal is de HCMTS Surface Profile Map (oanfoljende figuer S2).De slijtagesnelheid fan HCMSS (k = 6,56 ± 0,34 × 10–6 mm3/Nm) is hast itselde as dy fan HCMTS by 3 N (k = 6,65 ± 0,68 × 10–6 mm3/Nm), wat oanjout op poerbêste slijtweerstand .Dizze skaaimerken wurde benammen taskreaun oan de mikrostrukturele skaaimerken fan HCMSS (dus hege karbidynhâld, grutte, foarm en ferdieling fan karbiddieltsjes yn 'e matrix, lykas beskreaun yn paragraaf 3.1).Lykas earder rapportearre31,44, hat de karbidynhâld ynfloed op 'e breedte en djipte fan' e wearze litteken en it meganisme fan mikro-abrasive wear.De karbidynhâld is lykwols net genôch om de die by 10 N te beskermjen, wat resulteart yn ferhege wear.Yn 'e folgjende paragraaf wurdt wear oerflak morfology en topografy brûkt om te ferklearjen de ûnderlizzende wear en deformaasje meganismen dy't beynfloedzje de wear taryf fan HCMSS.By 10 N is de wearsnelheid fan VCMSS (k = 9,66 ± 0,37 × 10-6 mm3 / Nm) heger as dy fan VKMTS (k = 5,45 ± 0,69 × 10-6 mm3 / Nm).Krektoarsom, dizze wear tariven binne noch frij heech: ûnder ferlykbere test betingsten, de wear taryf fan coatings basearre op chromium en stellite is leger as dat fan HCMSS45,46.Uteinlik, troch de hege hurdens fan 'e aluminiumoxide (1500 HV), wie de paringswearde ferminderich en waarden tekens fan materiaal oerdracht fan it eksimplaar nei de aluminium ballen fûn.
Spesifike slijtage yn ELR ferwurkjen fan hege koalstof martensitysk roestfrij stiel (HMCSS), ELR ferwurkjen fan hege koalstof martensitic ark stiel (HCMTS) en L-PBF, casting en hege isotropyske drukken (HIP) ferwurkjen fan austenitic roestfrij stiel (316LSS) by ferskate tapassing snelheden wurde laden.It scatterplot lit de standertdeviaasje fan de mjittingen sjen.Gegevens foar austenityske roestfrij stielen binne nommen út 8.
Wylst hardfacings lykas chromium en stellite kinne soargje foar bettere wear ferset as additive machined alloy systemen, additive Machtigingsformulier kin (1) ferbetterje mikrostruktuer, benammen foar materialen mei in grut ferskaat oan tichtens.operaasjes op it ein diel;en (3) oanmeitsjen fan nije oerflaktopologyen lykas yntegreare floeiende dynamyske lagers.Derneist biedt AM geometryske ûntwerpfleksibiliteit.Dizze stúdzje is benammen nij en wichtich, om't it kritysk is om de wearskarakteristiken fan dizze nij ûntwikkele metalen alloys te ferklearjen mei EBM, wêrfoar't de hjoeddeistige literatuer tige beheind is.
De morfology fan it droegen oerflak en de morfology fan 'e droegen samples by 3 N wurde werjûn yn fig.5, dêr't de wichtichste wear meganisme is abrasion folge troch oksidaasje.Earst wurdt de stielen substraat plastysk ferfoarme en dan fuorthelle om grooves te foarmjen fan 1 oant 3 µm djip, lykas werjûn yn it oerflakprofyl (figuer 5a).Troch de frictional waarmte opwekt troch trochgeande sliding, it fuorthelle materiaal bliuwt oan de ynterface fan de tribological systeem, foarmje in tribological laach besteande út lytse eilannen fan hege izer okside omlizzende hege chromium en vanadium carbides (figuer 5b en tabel 2).), lykas ek rapportearre foar austenitysk roestfrij stiel behannele mei L-PBF15,17.Op fig.5c lit yntinsive oksidaasje sjen dy't plakfynt yn it sintrum fan it wear litteken.Sa wurdt de foarming fan de wriuwing laach fasilitearre troch it ferneatigjen fan de wriuwing laach (dus, de okside laach) (Fig. 5f) of it fuortheljen fan materiaal bart yn swak gebieten binnen de mikrostruktuer, dêrmei versnelt it fuortheljen fan materiaal.Yn beide gefallen, de ferneatiging fan de wriuwing laach liedt ta de foarming fan wear produkten by de ynterface, dat kin wêze de reden foar de oanstriid ta in tanimming fan CoF yn de steady state 3N (figuer 3).Dêrneist binne der tekens fan trijedielige slijtage feroarsake troch oksides en losse slijtage dieltsjes op it wear spoar, dy't úteinlik liedt ta de foarming fan mikro-krassen op it substraat (fig. 5b, e) 9,12,47.
Oerflakprofyl (a) en mikrofoto's (b–f) fan 'e morfology fan' e wear oerflak fan martensitysk roestfrij stiel mei hege koalstof behannele mei ELP by 3 N, dwerstrochsneed fan 'e wearmark yn BSE-modus (d) en optyske mikroskopy fan' e wearze oerflak by 3 N (g) alumina bollen.
Slip bands foarme op 'e stielen substraat, oanjout plastic deformation fanwege wear (fig. 5e).Fergelykbere resultaten waarden ek krigen yn in stúdzje fan it weargedrach fan SS47 austenitysk stiel behannele mei L-PBF.De reorientation fan vanadium-rike carbides ek jout plastyske deformation fan de stielen matrix ûnder sliding (figuer 5e).Micrographs fan 'e dwerstrochsneed fan' e wearze markearje de oanwêzigens fan lytse rûne pits omjûn troch mikrokraken (Fig. 5d), dy't troch oermjittige plastyske deformation tichtby it oerflak wêze kinne.De materiaal oerdracht oan de aluminium okside sfearen waard beheind, wylst de sfearen bleau yntakt (Fig. 5g).
De breedte en djipte fan wearze fan 'e samples ferhege mei tanimmende lading (by 10 N), lykas werjûn yn' e oerflaktopografykaart (fig. 6a).Abrasion en oksidaasje is noch altyd de dominante wear meganismen, en in tanimming fan it oantal mikro-krassen op de wear spoar jout oan dat trije-dielige wear komt ek foar op 10 N (figuer 6b).EDX-analyze liet de foarming fan izerrike okside-eilannen sjen.De Al-peaks yn 'e spektra befêstige dat de oerdracht fan' e stof fan 'e tsjinpartij nei de stekproef barde op 10 N (Fig. 6c en Tabel 3), wylst it net beoardiele waard op 3 N (Tabel 2).Slijtage fan trije lichems wurdt feroarsake troch wearpartikels fan okside-eilannen en analogen, wêrby't detaillearre EDX-analyse materiaal oerdracht fan analogen iepenbiere (oanfoljende figuer S3 en tabel S1).De ûntwikkeling fan okside-eilannen is ferbûn mei djippe kûlen, dy't ek waarnommen wurdt yn 3N (fig. 5).Kraken en fragmintaasje fan karbiden komme benammen foar yn karbiden ryk oan 10 N Cr (fig. 6e, f).Dêrneist hege V carbides flake en drage de omlizzende matrix, dy't op syn beurt feroarsaket trije-dielige wear.In pit fergelykber yn grutte en foarm oan dy fan 'e hege V carbid (markearre yn reade sirkel) ek ferskynde yn' e dwerstrochsneed fan it spoar (fig. 6d) (sjoch carbid grutte en foarm analyze. 3.1), wat oanjout dat de hege V carbide V kin flake ôf de matriks op 10 N. De rûne foarm fan hege V carbides draacht by oan de pulling effekt, wylst agglomerated hege Cr carbides binne gefoelich foar cracking (figuer 6e, f).Dit mislearjen gedrach jout oan dat de matrix hat boppe syn fermogen om te wjerstean plastyske deformation en dat de mikrostruktuer net foarsjen genôch impact sterkte op 10 N. Fertikale cracking ûnder it oerflak (figuer 6d) jout de yntinsiteit fan plastyske deformation dy't optreedt by sliding.As de lading ferheget, is der in oerdracht fan materiaal fan 'e droegen spoar nei de alumina-bal (Fig. 6g), dy't steady state kin wêze op 10 N. De wichtichste reden foar de ôfname fan CoF-wearden (Fig. 3).
Oerflakprofyl (a) en mikrofoto's (b–f) fan droegen oerflaktopografy (b–f) fan martensitysk roestfrij stiel mei hege koalstof behannele mei EBA by 10 N, wearbaandwarssneed yn BSE-modus (d) en optyske mikroskoop oerflak fan alumina bol by 10 N (g).
Tidens sliding wear, it oerflak wurdt ûnderwurpen oan antibody-induzearre compressive en shear spanningen, resultearret yn signifikante plastyske deformation ûnder it droegen oerflak34,48,49.Dêrom kin wurkferharding ûnder it oerflak foarkomme fanwege plastyske deformaasje, dy't ynfloed hat op 'e wear- en deformaasjemeganismen dy't it weargedrach fan in materiaal bepale.Dêrom, cross-sectional hurdens mapping (lykas detaillearre yn paragraaf 2.4) waard útfierd yn dizze stúdzje te bepalen de ûntwikkeling fan in plastic deformation sône (PDZ) ûnder de wear paad as funksje fan load.Om't, lykas yn 'e foarige seksjes neamd, dúdlike tekens fan plastyske deformaasje waarden waarnommen ûnder it wearspor (fig. 5d, 6d), benammen by 10 N.
Op fig.Figure 7 toant dwerstrochsneed hurdens diagrammen fan wear marks fan HCMSS behannele mei ELP by 3 N en 10 N. It is de muoite wurdich opskriuwen dat dizze hurdens wearden waarden brûkt as in yndeks te evaluearjen it effekt fan wurk ferhurding.De feroaring yn hurdens ûnder de wear mark is fan 667 oan 672 HV by 3 N (Fig. 7a), wat oanjout dat it wurk ferhurding is negligible.Nei alle gedachten, troch de lege resolúsje fan 'e microhardness kaart (dat wol sizze de ôfstân tusken de merken), koe de tapaste hurdens mjitting metoade net detect feroarings yn hurdens.Krektoarsom, PDZ-sônes mei hurdenswearden fan 677 oant 686 HV mei in maksimale djipte fan 118 µm en in lingte fan 488 µm waarden beoardiele by 10 N (fig. 7b), dy't korrelearret mei de breedte fan 'e wearbaan (Fig. 7b). Fig. 6a)).Fergelykbere gegevens oer PDZ grutte fariaasje mei load waard fûn yn in wear stúdzje op SS47 behannele mei L-PBF.De resultaten litte sjen dat de oanwêzigens fan bewarre austenite ynfloed hat op de duktiliteit fan additive fabrisearre stielen 3, 12, 50, en bewarre austenite feroaret yn martensite by plastyske deformaasje (plastysk effekt fan fazetransformaasje), dy't de wurkferhurding fan it stiel fersterket.stiel 51. Sûnt de VCMSS sample befette behâlden austenite yn oerienstimming mei de X-ray diffraksje patroan besprutsen earder (fig. 2e), It waard suggerearre dat behâlden austenite yn 'e mikrostruktuer koe omfoarmje yn martensite tidens kontakt, dêrmei tanimmende de hurdens fan PDZ ( Fig. 7b).Dêrneist jout de foarming fan slip op 'e wear spoar (figuer 5e, 6f) ek oanjout plastic deformation feroarsake troch dislocation slip ûnder de aksje fan skuorspanning by sliding kontakt.De skuorspanning dy't op 3 N feroarsake waard wie lykwols net genôch om in hege dislokaasjedichte te meitsjen of de transformaasje fan bewarre austenite nei martensite waarnommen troch de brûkte metoade, sadat wurkferhurding allinich op 10 N waarnommen waard (fig. 7b).
Diagrammen fan dwerstrochsneed hurdens fan slijtspoaren fan martensitysk roestfrij stiel mei hege koalstof ûnderwurpen oan elektryske ûntladingsferwurking by 3 N (a) en 10 N (b).
Dizze stúdzje toant it weargedrach en mikrostrukturele skaaimerken fan in nije hege koalstof martensityske roestfrij stiel behannele mei ELR.Drye wear tests waarden útfierd yn sliding ûnder ferskate loads, en droegen samples waarden ûndersocht mei elektroanenmikroskopie, laser profilometer en hurdens kaarten fan dwerstrochsneed fan wear tracks.
Mikrostrukturele analyze die bliken in unifoarme ferdieling fan karbiden mei in hege ynhâld fan chromium (~ 18,2% karbiden) en vanadium (~ 4,3% karbiden) yn in matrix fan martensite en bewarre austenite mei relatyf hege mikrohardheid.De dominante wearmeganismen binne slijtage en oksidaasje by lege loads, wylst wear fan trije lichems feroarsake troch útrekkene hege-V-karbiden en losse nôtoksiden ek bydraacht oan slijtage by tanimmende loads.De wear taryf is better as L-PBF en konvinsjonele machined austenitic RVS stielen, en sels fergelykber mei dy fan EBM machined ark stielen by lege loads.De CoF-wearde nimt ôf mei tanimmende lading troch de oerdracht fan materiaal nei it tsjinoerstelde lichem.Mei it brûken fan de metoade foar it yn kaart bringen fan dwerstrochsneed hurdens, wurdt de plestik ferfoarmingssône werjûn ûnder it wearmark.Mooglike nôtferfining en fazetransysjes yn 'e matriks kinne fierder ûndersocht wurde mei elektroanen weromscatter-diffraksje om de effekten fan wurkferhurding better te begripen.De lege resolúsje fan de microhardness kaart lit gjin fisualisaasje fan wear sône hurdens by lege oanbrocht loads, sadat nanoindentation kin foarsjen hegere resolúsje hurdens feroarings mei help fan deselde metoade.
Dizze stúdzje presintearret foar de earste kear in wiidweidige analyze fan de wear ferset en frictional eigenskippen fan in nij hege koalstof martensitic RVS behannele mei ELR.Sjoen de geometryske ûntwerpfrijheid fan AM en de mooglikheid om ferwurkingsstappen te ferminderjen mei AM, kin dit ûndersyk it paad foar de produksje fan dit nije materiaal en it gebrûk dêrfan yn wear-relatearre apparaten fan shafts oant plestik ynjeksjefoarmen mei komplisearre koelkanaal.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, vol.255 (American Society of Aeronautics and Astronautics, 2018).
Bajaj, P. et al.Stiel yn additive manufacturing: in resinsje fan syn mikrostruktuer en eigenskippen.alma mater.de wittenskip.projekt.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. en Passeggio, F. Skea oan it wear oerflak fan EN 3358 roestfrij stiel aerospace komponinten by sliding.Broederskip.Ed.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Debroy, T. et al.Additive Manufacturing fan Metal Components - Proses, Struktuer, en Performance.programmearring.alma mater.de wittenskip.92, 112–224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E., Emmelmann S. Produksje fan metalen tafoegings.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM International.Standert terminology foar additive manufacturing technology.Snelle produksje.Assistant professor.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.Meganyske en tribologyske eigenskippen fan 316L RVS - fergeliking fan selektyf laser smelten, hot parse en konvinsjonele casting.Taheakje.fabrikant.16, 81–89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T., en Pham, MS Microstructure Bydrage oan additively fabricated 316L Stainless Steel Dry Sliding Wear Mechanisms en Anisotropy.alma mater.dec.196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. en Tatlock GJ.tydskrift.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI en Akhtar, F. Hegere oarder meganyske krêft nei waarmte behanneling fan SLM 2507 by keamer en ferhege temperatueren, holpen troch hurde / ductile sigma delslach.Metaal (Basel).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E., en Li, S. Mikrostruktuer, post-heat reaksje, en tribologyske eigenskippen fan 3D-printe 17-4 PH RVS.Wearing 456-457, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y., en Zhang, L. Fertinking gedrach, mikrostruktuer evolúsje, en meganyske eigenskippen fan TiC / AISI420 RVS composites fabrisearre troch selektyf laser melting.alma mater.dec.187, 1–13 (2020).
Zhao X. et al.Fabrication en karakterisearring fan AISI 420 RVS mei help fan selektyf laser melting.alma mater.fabrikant.proses.30, 1283-1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. en Alrbey K. Sliding wear skaaimerken en corrosie gedrach fan selektyf laser melting fan 316L RVS.J. Alma mater.projekt.eksekutearje.23, 518–526 (2013).
Shibata, K. et al.Friksje en slijtage fan roestfrij stiel mei poederbêd ûnder oaljesmering [J].Tribiol.ynterne 104, 183-190 (2016).
Post tiid: Jun-09-2023