Faleminderit që vizituat Nature.com.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Rrëshqitës që tregojnë tre artikuj për rrëshqitje.Përdorni butonat e pasëm dhe të ardhshëm për të lëvizur nëpër rrëshqitje, ose butonat e kontrolluesit të rrëshqitjes në fund për të lëvizur nëpër secilën rrëshqitje.

ASTM A240 304 316 çelik inox Pllaka e trashë e mesme mund të pritet dhe të personalizohet Çmimi i fabrikës në Kinë

Klasa e materialit: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Lloji: Ferrit, Austenit, Martensite, Duplex
Teknologjia: petëzimi i ftohtë dhe i petëzuar në nxehtësi
Certifikatat: ISO9001, CE, SGS çdo vit
Shërbimi: Testimi i palës së tretë
Dorëzimi: brenda 10-15 ditësh ose duke marrë parasysh sasinë

Çelik inox është një aliazh hekuri që ka një përmbajtje minimale kromi prej 10.5 përqind.Përmbajtja e kromit prodhon një shtresë të hollë të oksidit të kromit në sipërfaqen e çelikut të quajtur një shtresë pasivimi.Kjo shtresë parandalon korrozionin që të ndodhë në sipërfaqen e çelikut;sa më e madhe të jetë sasia e kromit në çelik, aq më e madhe është rezistenca ndaj korrozionit.

Çeliku gjithashtu përmban sasi të ndryshme elementësh të tjerë si karboni, silici dhe mangani.Elementë të tjerë mund të shtohen për të rritur rezistencën ndaj korrozionit (Nikeli) dhe formueshmërinë (Molibden).

Sjellja e çelikut të pandryshkshëm martenzitik me karbon të lartë (HCMSS) që përbëhet nga afërsisht 22,5 vol.% karbite me përmbajtje të lartë të kromit (Cr) dhe vanadiumit (V), u fiksua me shkrirjen e rrezeve elektronike (EBM).Mikrostruktura përbëhet nga fazat e martensitit dhe austenitit të mbetur, karbidet V nën mikron dhe Cr të larta në mikron shpërndahen në mënyrë të barabartë dhe fortësia është relativisht e lartë.CoF zvogëlohet me afërsisht 14.1% me rritjen e ngarkesës në gjendje të qëndrueshme për shkak të transferimit të materialit nga pista e konsumuar në trupin kundërshtar.Krahasuar me çeliqet e veglave martensitike të trajtuar në të njëjtën mënyrë, shkalla e konsumimit të HCMSS është pothuajse e njëjtë në ngarkesa të ulëta të aplikuara.Mekanizmi mbizotërues i konsumit është heqja e matricës së çelikut me gërryerje e ndjekur nga oksidimi i gjurmës së konsumit, ndërsa konsumimi gërryes me tre komponentë ndodh me rritjen e ngarkesës.Zonat e deformimit plastik nën mbresë të konsumimit të identifikuara nga harta e fortësisë së prerjes tërthore.Fenomenet specifike që ndodhin me rritjen e kushteve të konsumit përshkruhen si plasaritje karabit, çarje e lartë e karbitit të vanadiumit dhe plasaritje.Ky hulumtim hedh dritë mbi karakteristikat e konsumit të prodhimit të aditivëve HCMSS, të cilat mund të hapin rrugën për prodhimin e komponentëve EBM për aplikimet e veshjes duke filluar nga boshtet deri te kallëpet e injektimit plastik.
Çelik inox (SS) është një familje e gjithanshme çeliku që përdoret gjerësisht në hapësirën ajrore, automobilistikë, ushqim dhe shumë aplikacione të tjera për shkak të rezistencës së tyre të lartë ndaj korrozionit dhe vetive të përshtatshme mekanike1,2,3.Rezistenca e tyre e lartë ndaj korrozionit është për shkak të përmbajtjes së lartë të kromit (më shumë se 11,5 wt. %) në HC, i cili kontribuon në formimin e një filmi oksidi me përmbajtje të lartë kromi në sipërfaqe1.Megjithatë, shumica e llojeve të çelikut të pandryshkshëm kanë një përmbajtje të ulët karboni dhe për këtë arsye kanë fortësi dhe rezistencë të kufizuar ndaj konsumit, duke rezultuar në reduktimin e jetëgjatësisë së pajisjeve të lidhura me konsumin, siç janë komponentët e uljes në hapësirën ajrore4.Zakonisht ata kanë një fortësi të ulët (në rangun nga 180 deri në 450 HV), vetëm disa çelik inox martensitik të trajtuar me nxehtësi kanë fortësi të lartë (deri në 700 HV) dhe përmbajtje të lartë karboni (deri në 1.2 wt%), gjë që mund të kontribuojë në formimi i martensitit.1. Me pak fjalë, një përmbajtje e lartë karboni ul temperaturën e transformimit martensitik, duke lejuar formimin e një mikrostrukture plotësisht martensitike dhe marrjen e një mikrostrukture rezistente ndaj konsumit me ritme të larta ftohjeje.Fazat e forta (p.sh. karbidet) mund të shtohen në matricën e çelikut për të përmirësuar më tej rezistencën ndaj konsumit të matricës.
Futja e prodhimit të aditivëve (AM) mund të prodhojë materiale të reja me përbërjen e dëshiruar, veçori mikrostrukturore dhe veti mekanike superiore5,6.Për shembull, shkrirja e shtratit të pluhurit (PBF), një nga proceset më të komercializuara të saldimit aditiv, përfshin depozitimin e pluhurave të paralidhur për të formuar pjesë të formës së ngushtë duke shkrirë pluhurat duke përdorur burime nxehtësie si lazerët ose rrezet elektronike7.Disa studime kanë treguar se pjesët prej çeliku të pandryshkshëm të përpunuara në mënyrë shtesë mund të tejkalojnë pjesët e prodhuara tradicionalisht.Për shembull, çeliqet inox austenitikë që i nënshtrohen përpunimit aditiv janë treguar të kenë veti mekanike superiore për shkak të mikrostrukturës së tyre më të imët (dmth., marrëdhëniet Hall-Petch)3,8,9.Trajtimi termik i çelikut inox ferritik të trajtuar me AM prodhon precipitate shtesë që ofrojnë veti mekanike të ngjashme me homologët e tyre të zakonshëm3,10.Çeliku inox dyfazor i adoptuar me forcë dhe fortësi të lartë, i përpunuar me përpunim aditiv, ku vetitë mekanike të përmirësuara janë për shkak të fazave ndërmetalike të pasura me krom në mikrostrukturë11.Për më tepër, vetitë mekanike të përmirësuara të martenzitit të ngurtësuar me aditiv dhe çeliqeve inox PH mund të përftohen duke kontrolluar austenitin e mbajtur në mikrostrukturë dhe duke optimizuar parametrat e përpunimit dhe të trajtimit termik 3,12,13,14.
Deri më sot, vetitë tribologjike të çeliqeve inox austenitikë AM kanë marrë më shumë vëmendje se çeliqet e tjerë inox.Sjellja tribologjike e shkrirjes së lazerit në një shtresë pluhuri (L-PBF) të trajtuar me 316L u studiua si funksion i parametrave të përpunimit AM.Është treguar se minimizimi i porozitetit duke reduktuar shpejtësinë e skanimit ose duke rritur fuqinë lazer mund të përmirësojë rezistencën ndaj konsumit15,16.Li et al.17 testuan veshjen e rrëshqitjes së thatë nën parametra të ndryshëm (ngarkesa, frekuenca dhe temperatura) dhe treguan se veshja në temperaturën e dhomës është mekanizmi kryesor i veshjes, ndërsa rritja e shpejtësisë dhe temperaturës së rrëshqitjes nxit oksidimin.Shtresa e oksidit që rezulton siguron funksionimin e kushinetës, fërkimi zvogëlohet me rritjen e temperaturës dhe shkalla e konsumit rritet në temperatura më të larta.Në studime të tjera, shtimi i grimcave TiC18, TiB219 dhe SiC20 në një matricë 316L të trajtuar me L-PBF përmirësoi rezistencën ndaj konsumit duke formuar një shtresë të dendur fërkimi të ngurtësuar me një rritje në fraksionin e vëllimit të grimcave të forta.Një shtresë mbrojtëse oksidi është vërejtur gjithashtu në çelikun PH të trajtuar me L-PBF12 dhe çelikun dupleks SS11, duke treguar se kufizimi i austenitit të mbajtur nga trajtimi pas ngrohjes12 mund të përmirësojë rezistencën ndaj konsumit.Siç është përmbledhur këtu, literatura përqendrohet kryesisht në performancën tribologjike të serisë 316L SS, ndërsa ka pak të dhëna për performancën tribologjike të një serie çeliku inox të prodhuar në mënyrë shtesë martensitike me një përmbajtje shumë më të lartë karboni.
Shkrirja e rrezeve elektronike (EBM) është një teknikë e ngjashme me L-PBF e aftë për të formuar mikrostruktura me karbide zjarrdurues si karbide të lartë vanadiumi dhe kromi për shkak të aftësisë së saj për të arritur temperatura më të larta dhe shpejtësi skanimi 21, 22. Literatura ekzistuese mbi përpunimin EBM të inoksit çeliku fokusohet kryesisht në përcaktimin e parametrave optimalë të përpunimit ELM për të përftuar një mikrostrukturë pa çarje dhe pore dhe për të përmirësuar vetitë mekanike23, 24, 25, 26, ndërsa puna mbi vetitë tribologjike të çelikut inox të trajtuar me EBM.Deri më tani, mekanizmi i konsumimit të çelikut të pandryshkshëm martenzitik me karbon të lartë të trajtuar me ELR është studiuar në kushte të kufizuara dhe deformime të rënda plastike janë raportuar të ndodhin në kushte gërryese (provë letre zmerile), të thatë dhe erozioni balte27.
Ky studim hetoi rezistencën ndaj konsumit dhe vetitë e fërkimit të çelikut inox martenzitik me karbon të lartë të trajtuar me ELR në kushtet e rrëshqitjes së thatë të përshkruara më poshtë.Së pari, veçoritë mikrostrukturore u karakterizuan duke përdorur mikroskopin elektronik skanues (SEM), spektroskopinë me rreze X me shpërndarje energjie (EDX), difraksionin me rreze X dhe analizën e imazhit.Të dhënat e marra me këto metoda përdoren më pas si bazë për vëzhgimet e sjelljes tribologjike përmes testeve reciproke të thata nën ngarkesa të ndryshme dhe në fund morfologjia e sipërfaqes së konsumuar ekzaminohet duke përdorur profilometra SEM-EDX dhe lazer.Shkalla e konsumit u vlerësua dhe u krahasua me çeliqet e veglave martenzitike të trajtuara në mënyrë të ngjashme.Kjo u bë me qëllim që të krijohej një bazë për krahasimin e këtij sistemi SS me sistemet e veshjes më të përdorura me të njëjtin lloj trajtimi.Së fundi, një hartë tërthore e rrugës së konsumit tregohet duke përdorur një algoritëm të hartës së fortësisë që zbulon deformimin plastik që ndodh gjatë kontaktit.Duhet theksuar se testet tribologjike për këtë studim janë kryer për të kuptuar më mirë vetitë tribologjike të këtij materiali të ri dhe jo për të simuluar një aplikim specifik.Ky studim kontribuon në një kuptim më të mirë të vetive tribologjike të një çeliku të ri inox martensitik të prodhuar në mënyrë shtesë për aplikimet e konsumimit që kërkojnë funksionim në mjedise të vështira.
Mostrat e çelikut inox martensitik me karbon të lartë (HCMSS) të trajtuara me ELR nën emrin e markës Vibenite® 350 u zhvilluan dhe u furnizuan nga VBN Components AB, Suedi.Përbërja kimike nominale e kampionit: 1,9 C, 20,0 Cr, 1,0 Mo, 4,0 V, 73,1 Fe (peshë%).Së pari, mostrat rrëshqitëse të thata (40 mm × 20 mm × 5 mm) u bënë nga ekzemplarët e marrë drejtkëndëshe (42 mm × 22 mm × 7 mm) pa ndonjë trajtim pas termik duke përdorur përpunimin e shkarkimit elektrik (EDM).Më pas, mostrat u bluan në mënyrë të njëpasnjëshme me letër zmerile SiC me madhësi kokrrizash nga 240 deri në 2400 R për të marrë një vrazhdësi të sipërfaqes (Ra) prej rreth 0.15 μm.Për më tepër, ekzemplarë të çelikut të veglave martenzitike me karbon të lartë të trajtuar me EBM (HCMTS) me një përbërje kimike nominale prej 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 W, 4,0 V, 85,5 Fe (wt. . %) (i njohur në treg si Vibenite® 150) Gjithashtu përgatitet në të njëjtën mënyrë.HCMTS përmban 8% karbide në vëllim dhe përdoret vetëm për të krahasuar të dhënat e shkallës së konsumimit të HCMSS.
Karakterizimi mikrostrukturor i HCMSS u krye duke përdorur një SEM (FEI Quanta 250, USA) të pajisur me një detektor XMax80 me rreze X me shpërndarje energjie (EDX) nga Oxford Instruments.Tre fotomikrografë të rastësishme që përmbajnë 3500 µm2 u morën në modalitetin e elektroneve të shpërndara prapa (BSE) dhe më pas u analizuan duke përdorur analizën e imazhit (ImageJ®)28 për të përcaktuar fraksionin e zonës (dmth fraksionin e vëllimit), madhësinë dhe formën.Për shkak të morfologjisë karakteristike të vëzhguar, fraksioni i sipërfaqes u mor i barabartë me fraksionin vëllimor.Për më tepër, faktori i formës së karbiteve llogaritet duke përdorur ekuacionin e faktorit të formës (Shfa):
Këtu Ai është sipërfaqja e karabit (µm2) dhe Pi është perimetri i karabit (µm)29.Për të identifikuar fazat, difraksioni me rreze X pluhur (XRD) u krye duke përdorur një difraktometër me rreze X (Bruker D8 Discover me një detektor shiriti LynxEye 1D) me rrezatim Co-Kα (λ = 1,79026 Å).Skanoni kampionin në intervalin 2θ nga 35° deri në 130° me një madhësi hapi prej 0,02° dhe një kohë hapi prej 2 sekondash.Të dhënat XRD u analizuan duke përdorur softuerin Diffract.EVA, i cili përditësoi bazën e të dhënave kristalografike në vitin 2021. Përveç kësaj, një testues i fortësisë Vickers (Struers Durascan 80, Austri) u përdor për të përcaktuar mikrofortësinë.Sipas standardit ASTM E384-17 30, 30 printime u bënë në mostra të përgatitura metalografikisht në rritje prej 0,35 mm për 10 s në 5 kgf.Autorët kanë karakterizuar më parë veçoritë mikrostrukturore të HMTS31.
Një tribometër i pllakës së topit (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, USA) është përdorur për të kryer testet e konsumit të thatë reciproke, konfigurimi i të cilit është i detajuar diku tjetër31.Parametrat e provës janë si më poshtë: sipas standardit 32 ASTM G133-05, ngarkesa 3 N, frekuenca 1 Hz, goditje 3 mm, kohëzgjatja 1 orë.Topat e oksidit të aluminit (Al2O3, klasa e saktësisë 28/ISO 3290) me një diametër prej 10 mm me një makrofortësi prej rreth 1500 HV dhe një vrazhdësi të sipërfaqes (Ra) prej rreth 0,05 µm, të ofruara nga Redhill Precision, Republika Çeke, u përdorën si kundërpeshë. .Balancimi u zgjodh për të parandaluar efektet e oksidimit që mund të ndodhin për shkak të balancimit dhe për të kuptuar më mirë mekanizmat e konsumit të mostrave në kushte të rënda konsumimi.Duhet të theksohet se parametrat e testimit janë të njëjtë si në Ref.8 për të krahasuar të dhënat e shkallës së konsumimit me studimet ekzistuese.Përveç kësaj, u kryen një sërë testesh reciproke me një ngarkesë prej 10 N për të verifikuar performancën tribologjike në ngarkesa më të larta, ndërsa parametrat e tjerë të testimit mbetën konstante.Presionet fillestare të kontaktit sipas Hertz janë 7.7 MPa dhe 11.5 MPa në 3 N dhe 10 N, përkatësisht.Gjatë testit të konsumit, forca e fërkimit u regjistrua në një frekuencë prej 45 Hz dhe u llogarit koeficienti mesatar i fërkimit (CoF).Për çdo ngarkesë janë marrë tre matje në kushte ambienti.
Trajektorja e konsumit u ekzaminua duke përdorur SEM të përshkruar më sipër dhe analiza EMF u krye duke përdorur softuerin e analizës së sipërfaqes së konsumit Aztec Acquisition.Sipërfaqja e konsumuar e kubit të çiftëzuar u ekzaminua duke përdorur një mikroskop optik (Keyence VHX-5000, Japoni).Një profilues lazer pa kontakt (NanoFocus µScan, Gjermani) skanoi shenjën e konsumit me një rezolucion vertikal prej ±0,1 µm përgjatë boshtit z dhe 5 µm përgjatë akseve x dhe y.Harta e profilit të sipërfaqes së mbresë së konsumimit u krijua në Matlab® duke përdorur koordinatat x, y, z të marra nga matjet e profilit.Disa profile vertikale të rrugës së konsumit të nxjerra nga harta e profilit të sipërfaqes përdoren për të llogaritur humbjen e vëllimit të konsumit në rrugën e konsumit.Humbja e volumit është llogaritur si produkt i sipërfaqes mesatare të seksionit tërthor të profilit të telit dhe gjatësisë së gjurmës së konsumit, dhe detaje shtesë të kësaj metode janë përshkruar më parë nga autorët33.Prej këtu, shkalla specifike e konsumit (k) merret nga formula e mëposhtme:
Këtu V është humbja e vëllimit për shkak të konsumit (mm3), W është ngarkesa e aplikuar (N), L është distanca e rrëshqitjes (mm), dhe k është shkalla specifike e konsumit (mm3/Nm)34.Të dhënat e fërkimit dhe hartat e profilit të sipërfaqes për HCMTS përfshihen në materialin plotësues (Figura S1 dhe Figura S2 plotësuese) për të krahasuar shkallët e konsumimit të HCMSS.
Në këtë studim, u përdor një hartë e fortësisë në seksion tërthor të rrugës së konsumit për të demonstruar sjelljen e deformimit plastik (dmth. forcimi i punës për shkak të presionit të kontaktit) të zonës së konsumit.Mostrat e lëmuara u prenë me një rrotë prerëse oksid alumini në një makinë prerëse (Struers Accutom-5, Austri) dhe u lustruan me nota letre zmerile SiC nga 240 në 4000 P përgjatë trashësisë së mostrave.Matja e mikrofortësisë në 0,5 kgf 10 s dhe distancë 0,1 mm në përputhje me ASTM E348-17.Printimet u vendosën në një rrjetë drejtkëndëshe 1,26 × 0,3 mm2 afërsisht 60 µm nën sipërfaqe (Figura 1) dhe më pas një hartë e fortësisë u përkthye duke përdorur kodin e personalizuar Matlab® të përshkruar diku tjetër35.Përveç kësaj, mikrostruktura e seksionit kryq të zonës së konsumit u ekzaminua duke përdorur SEM.
Skema e shenjës së konsumit që tregon vendndodhjen e seksionit kryq (a) dhe një mikrografë optike e hartës së fortësisë që tregon shenjën e identifikuar në seksionin kryq (b).
Mikrostruktura e HCMSS e trajtuar me ELP përbëhet nga një rrjet karabit homogjen i rrethuar nga një matricë (Fig. 2a, b).Analiza EDX tregoi se karabitet gri dhe të errëta ishin karbide të pasura me krom dhe vanadium, përkatësisht (Tabela 1).Llogaritur nga analiza e imazhit, fraksioni vëllimor i karbiteve vlerësohet të jetë ~ 22,5% (~ 18,2% karbide të larta të kromit dhe ~ 4,3% karbide vanadiumi të lartë).Madhësitë mesatare të kokrrizave me devijime standarde janë 0,64 ± 0,2 µm dhe 1,84 ± 0,4 µm për karbitet e pasura me V dhe Cr, përkatësisht (Fig. 2c, d).Karbitet V të lartë priren të jenë më të rrumbullakëta me një faktor forme (±SD) prej rreth 0,88±0,03 sepse vlerat e faktorit të formës afër 1 korrespondojnë me karbitet e rrumbullakëta.Në të kundërt, karbidet e larta të kromit nuk janë krejtësisht të rrumbullakëta, me një faktor forme prej rreth 0,56 ± 0,01, që mund të jetë për shkak të grumbullimit.Majat e difraksionit të martensitit (α, bcc) dhe austenitit të mbajtur (γ', fcc) u zbuluan në modelin e rrezeve X HCMSS siç tregohet në Fig. 2e.Përveç kësaj, modeli me rreze X tregon praninë e karbiteve dytësore.Karbidet e larta të kromit janë identifikuar si karbide të tipit M3C2 dhe M23C6.Sipas të dhënave të literaturës, 36,37,38 majat e difraksionit të karbiteve VC u regjistruan në ≈43° dhe 63°, duke sugjeruar se majat VC ishin maskuar nga majat M23C6 të karbiteve të pasura me krom (Fig. 2e).
Mikrostrukturë prej çeliku inox martensitik me karbon të lartë të trajtuar me EBL (a) në zmadhim të ulët dhe (b) në zmadhim të lartë, që tregon karbide të pasura me krom dhe vanadium dhe një matricë çelik inoks (modaliteti i shpërndarjes së elektroneve).Grafikët me shtylla që tregojnë shpërndarjen e madhësisë së kokrrizave të karbiteve të pasura me krom (c) dhe të pasura me vanadium (d).Modeli me rreze X tregon praninë e martensitit, austenitit të mbajtur dhe karbiteve në mikrostrukturën (d).
Mikrofortësia mesatare është 625,7 + 7,5 HV5, duke treguar një fortësi relativisht të lartë në krahasim me çelik inox martenzitik të përpunuar në mënyrë konvencionale (450 HV)1 pa trajtim termik.Fortësia e nanoindentacionit të karbiteve V të lartë dhe karbiteve të larta Cr raportohet të jetë midis 12 dhe 32,5 GPa39 dhe 13-22 GPa40, respektivisht.Kështu, fortësia e lartë e HCMSS e trajtuar me ELP është për shkak të përmbajtjes së lartë të karbonit, e cila nxit formimin e një rrjeti karabit.Kështu, HSMSS e trajtuar me ELP tregon karakteristika të mira mikrostrukturore dhe fortësi pa ndonjë trajtim shtesë pas termik.
Lakoret e koeficientit mesatar të fërkimit (CoF) për mostrat në 3 N dhe 10 N janë paraqitur në figurën 3, diapazoni i vlerave minimale dhe maksimale të fërkimit është shënuar me hije të tejdukshme.Secila kurbë tregon një fazë hyrëse dhe një fazë të gjendjes së qëndrueshme.Faza e futjes përfundon në 1,2 m me një CoF (±SD) prej 0,41 ± 0,24,3 N dhe në 3,7 m me një CoF prej 0,71 ± 0,16,10 N, përpara se të hyjë në gjendjen e qëndrueshme të fazës kur fërkimi ndalon.nuk ndryshon shpejt.Për shkak të zonës së vogël të kontaktit dhe deformimit fillestar të përafërt plastik, forca e fërkimit u rrit me shpejtësi gjatë fazës së futjes në 3 N dhe 10 N, ku një forcë më e lartë fërkimi dhe një distancë më e gjatë rrëshqitëse ndodhi në 10 N, gjë që mund të jetë për shkak të për faktin se Krahasuar me 3 N, dëmtimi i sipërfaqes është më i lartë.Për 3 N dhe 10 N, vlerat e CoF në fazën stacionare janë përkatësisht 0,78 ± 0,05 dhe 0,67 ± 0,01.CoF është praktikisht i qëndrueshëm në 10 N dhe rritet gradualisht në 3 N. Në literaturën e kufizuar, CoF e çelikut inox të trajtuar me L-PBF në krahasim me trupat e reaksionit qeramik në ngarkesa të ulëta të aplikuara varion nga 0,5 në 0,728, 20, 42, që është në përputhje e mirë me vlerat e matura të CoF në këtë studim.Ulja e CoF me rritjen e ngarkesës në gjendje të qëndrueshme (rreth 14.1%) mund t'i atribuohet degradimit të sipërfaqes që ndodh në ndërfaqen midis sipërfaqes së konsumuar dhe homologut, e cila do të diskutohet më tej në seksionin vijues përmes analizës së sipërfaqes së mostrat e konsumuara.
Koeficientët e fërkimit të mostrave VSMSS të trajtuara me ELP në shtigjet rrëshqitëse në 3 N dhe 10 N, shënohet një fazë stacionare për secilën kurbë.
Normat specifike të konsumit të HKMS (625,7 HV) vlerësohen në 6,56 ± 0,33 × 10-6 mm3/Nm dhe 9,66 ± 0,37 × 10-6 mm3/Nm në 3 N dhe 10 N, respektivisht (Fig. 4).Kështu, shkalla e konsumimit rritet me rritjen e ngarkesës, e cila është në përputhje të mirë me studimet ekzistuese mbi austenitin e trajtuar me L-PBF dhe PH SS17,43.Në të njëjtat kushte tribologjike, shkalla e konsumit në 3 N është rreth një e pesta e asaj për çelik inox austenit të trajtuar me L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10-5 mm3/Nm, 229 HV), si në rastin e mëparshëm .8. Përveç kësaj, shkalla e konsumit të HCMSS në 3 N ishte dukshëm më e ulët se çeliqet inox austenitikë të përpunuar në mënyrë konvencionale dhe, veçanërisht, më e lartë se ato me presion shumë izotropik (k = 4,20 ± 0,3 × 10-5 mm3)./Nm, 176 HV) dhe i derdhur (k = 4,70 ± 0,3 × 10–5 mm3/Nm, 156 HV) çelik inox austenitik i përpunuar, përkatësisht 8.Krahasuar me këto studime në literaturë, rezistenca e përmirësuar ndaj konsumit të HCMSS i atribuohet përmbajtjes së lartë të karbonit dhe rrjetit të formuar të karbitit që rezulton në fortësi më të lartë se çeliqet inox austeniti të përpunuar në mënyrë shtesë të përpunuara në mënyrë konvencionale.Për të studiuar më tej shkallën e konsumimit të ekzemplarëve HCMSS, një ekzemplar i përpunuar në mënyrë të ngjashme prej çeliku martenzitik me karbon të lartë (HCMTS) (me një fortësi prej 790 HV) u testua në kushte të ngjashme (3 N dhe 10 N) për krahasim;Materiali plotësues është Harta e Profilit të Sipërfaqes HMCTS (Figura S2 plotësuese).Shkalla e konsumit të HCMSS (k = 6,56 ± 0,34 × 10-6 mm3/Nm) është pothuajse e njëjtë me atë të HCMTS në 3 N (k = 6,65 ± 0,68 × 10-6 mm3/Nm), që tregon rezistencë të shkëlqyer ndaj konsumit .Këto karakteristika i atribuohen kryesisht veçorive mikrostrukturore të HCMSS (p.sh. përmbajtja e lartë e karbitit, madhësia, forma dhe shpërndarja e grimcave të karbitit në matricë, siç përshkruhet në seksionin 3.1).Siç është raportuar më parë31,44, përmbajtja e karabit ndikon në gjerësinë dhe thellësinë e mbresë së konsumimit dhe mekanizmin e konsumimit mikro-gërryes.Sidoqoftë, përmbajtja e karabit është e pamjaftueshme për të mbrojtur mbulesën në 10 N, duke rezultuar në konsum të shtuar.Në seksionin e mëposhtëm, morfologjia dhe topografia e sipërfaqes së konsumimit përdoret për të shpjeguar mekanizmat themelorë të konsumimit dhe deformimit që ndikojnë në shkallën e konsumimit të HCMSS.Në 10 N, shkalla e konsumit të VCMSS (k = 9,66 ± 0,37 × 10-6 mm3/Nm) është më e lartë se ajo e VKMTS (k = 5,45 ± 0,69 × 10-6 mm3/Nm).Përkundrazi, këto norma konsumi janë ende mjaft të larta: në kushte të ngjashme testimi, shkalla e konsumit të veshjeve të bazuara në krom dhe stelit është më e ulët se ajo e HCMSS45,46.Së fundi, për shkak të fortësisë së lartë të aluminit (1500 HV), shkalla e konsumimit të çiftëzimit ishte e papërfillshme dhe u gjetën shenja të transferimit të materialit nga ekzemplarët në topat e aluminit.
Veshje specifike në përpunimin ELR të çelikut të pandryshkshëm martenzitik me karbon të lartë (HMCSS), përpunimin ELR të çelikut të veglave martenzitike me karbon të lartë (HCMTS) dhe L-PBF, derdhjes dhe përpunimit me presion të lartë izotropik (HIP) të çelikut inox austenitik (316LSS) në aplikime të ndryshme shpejtësitë janë të ngarkuara.Skaterploti tregon devijimin standard të matjeve.Të dhënat për çeliqet inox austenitikë janë marrë nga 8.
Ndërsa veshjet e forta si kromi dhe steliti mund të ofrojnë rezistencë më të mirë ndaj konsumit sesa sistemet e aliazhit të përpunuara në mënyrë shtesë, përpunimi i aditivëve mund (1) të përmirësojë mikrostrukturën, veçanërisht për materialet me një shumëllojshmëri të gjerë densiteti.operacionet në pjesën fundore;dhe (3) krijimi i topologjive të reja sipërfaqësore si kushineta dinamike të integruara të lëngjeve.Përveç kësaj, AM ofron fleksibilitet të dizajnit gjeometrik.Ky studim është veçanërisht i ri dhe i rëndësishëm pasi është kritike për të sqaruar karakteristikat e konsumimit të këtyre lidhjeve metalike të zhvilluara rishtazi me EBM, për të cilat literatura aktuale është shumë e kufizuar.
Morfologjia e sipërfaqes së konsumuar dhe morfologjia e mostrave të konsumuara në 3 N janë paraqitur në fig.5, ku mekanizmi kryesor i veshjes është gërryerja e ndjekur nga oksidimi.Së pari, nënshtresa e çelikut deformohet plastikisht dhe më pas hiqet për të formuar brazda 1 deri në 3 µm të thella, siç tregohet në profilin e sipërfaqes (Fig. 5a).Për shkak të nxehtësisë së fërkimit të krijuar nga rrëshqitja e vazhdueshme, materiali i hequr mbetet në ndërfaqen e sistemit tribologjik, duke formuar një shtresë tribologjike të përbërë nga ishuj të vegjël me oksid hekuri të lartë që rrethon karbitet e larta të kromit dhe vanadiumit (Figura 5b dhe Tabela 2).), siç u raportua edhe për çelik inox austenit të trajtuar me L-PBF15,17.Në fig.5c tregon oksidim intensiv që ndodh në qendër të mbresë së konsumimit.Kështu, formimi i shtresës së fërkimit lehtësohet nga shkatërrimi i shtresës së fërkimit (dmth, shtresa e oksidit) (Fig. 5f) ose heqja e materialit ndodh në zona të dobëta brenda mikrostrukturës, duke përshpejtuar kështu heqjen e materialit.Në të dyja rastet, shkatërrimi i shtresës së fërkimit çon në formimin e produkteve të konsumit në ndërfaqe, gjë që mund të jetë arsyeja e tendencës për një rritje të CoF në gjendjen e qëndrueshme 3N (Fig. 3).Përveç kësaj, ka shenja të konsumit tre-pjesësh të shkaktuar nga oksidet dhe grimcat e konsumit të lirshëm në pistën e konsumit, gjë që përfundimisht çon në formimin e mikro-gërvishtjeve në nënshtresë (Fig. 5b, e)9,12,47.
Profili i sipërfaqes (a) dhe fotomikrografët (b–f) të morfologjisë së sipërfaqes së konsumit të çelikut inox martenzitik me karbon të lartë të trajtuar me ELP në 3 N, seksion kryq i shenjës së konsumit në modalitetin BSE (d) dhe mikroskopi optik i konsumit sipërfaqe në 3 N (g) sfera të aluminit.
Në nënshtresën e çelikut formohen shirita rrëshqitës, që tregojnë deformim plastik për shkak të konsumit (Fig. 5e).Rezultate të ngjashme u morën gjithashtu në një studim të sjelljes së konsumimit të çelikut austenitik SS47 të trajtuar me L-PBF.Riorientimi i karbiteve të pasura me vanadium tregon gjithashtu deformimin plastik të matricës së çelikut gjatë rrëshqitjes (Fig. 5e).Mikrografitë e seksionit kryq të shenjës së konsumimit tregojnë praninë e gropave të vogla të rrumbullakëta të rrethuara nga mikroçarje (Fig. 5d), të cilat mund të jenë për shkak të deformimit të tepërt plastik pranë sipërfaqes.Transferimi i materialit në sferat e oksidit të aluminit ishte i kufizuar, ndërsa sferat mbetën të paprekura (Fig. 5g).
Gjerësia dhe thellësia e konsumimit të mostrave u rritën me rritjen e ngarkesës (në 10 N), siç tregohet në hartën e topografisë së sipërfaqes (Fig. 6a).Abrasioni dhe oksidimi janë ende mekanizmat mbizotërues të veshjes dhe një rritje në numrin e mikro-gërvishtjeve në pistën e konsumit tregon se konsumimi me tre pjesë ndodh gjithashtu në 10 N (Fig. 6b).Analiza EDX tregoi formimin e ishujve oksid të pasur me hekur.Pikat Al në spektra konfirmuan se transferimi i substancës nga pala tjetër në kampion ndodhi në 10 N (Fig. 6c dhe Tabela 3), ndërsa nuk u vëzhgua në 3 N (Tabela 2).Veshja me tre trupa shkaktohet nga grimcat e konsumimit nga ishujt dhe analogët e oksidit, ku analiza e detajuar EDX zbuloi bartje të materialit nga analogët (Figura plotësuese S3 dhe Tabela S1).Zhvillimi i ishujve të oksidit shoqërohet me gropa të thella, gjë që vërehet edhe në 3N (Fig. 5).Plasaritja dhe copëzimi i karbiteve ndodh kryesisht në karbite të pasura me 10 N Cr (Fig. 6e, f).Përveç kësaj, karabitet me V të lartë shpërthejnë dhe veshin matricën përreth, e cila nga ana tjetër shkakton konsum tre-pjesësh.Një gropë e ngjashme në madhësi dhe formë me atë të karabitit të lartë V (e theksuar me rreth të kuq) u shfaq gjithashtu në seksionin kryq të trasesë (Fig. 6d) (shih analizën e madhësisë dhe formës së karabit. 3.1), që tregon se V e lartë karbidi V mund të shkëpusë matricën në 10 N. Forma e rrumbullakët e karbiteve V të lartë kontribuon në efektin tërheqës, ndërsa karbitet e grumbulluara të larta me Cr janë të prirur ndaj plasaritjes (Fig. 6e, f).Kjo sjellje e dështimit tregon se matrica ka tejkaluar aftësinë e saj për t'i bërë ballë deformimit plastik dhe se mikrostruktura nuk siguron rezistencë të mjaftueshme në goditje në 10 N. Plasaritja vertikale nën sipërfaqe (Fig. 6d) tregon intensitetin e deformimit plastik që ndodh gjatë rrëshqitjes.Me rritjen e ngarkesës ka një transferim të materialit nga pista e konsumuar në topin e aluminit (Fig. 6g), i cili mund të jetë i qëndrueshëm në 10 N. Arsyeja kryesore për uljen e vlerave të CoF (Fig. 3).
Profili i sipërfaqes (a) dhe fotomikrografi (b–f) i topografisë së sipërfaqes së konsumuar (b–f) prej çeliku inox martenzitik me karbon të lartë, i trajtuar me EBA në 10 N, seksion kryq i gjurmës së konsumuar në modalitetin BSE (d) dhe sipërfaqja e mikroskopit optik e sferës së aluminit në 10 N (g).
Gjatë veshjes me rrëshqitje, sipërfaqja i nënshtrohet sforcimeve kompresive dhe prerëse të shkaktuara nga antitrupat, duke rezultuar në deformime të konsiderueshme plastike nën sipërfaqen e konsumuar34,48,49.Prandaj, forcimi i punës mund të ndodhë nën sipërfaqe për shkak të deformimit plastik, duke ndikuar në konsumimin dhe mekanizmat e deformimit që përcaktojnë sjelljen e konsumimit të një materiali.Prandaj, harta e fortësisë së prerjes tërthore (siç detajohet në seksionin 2.4) u krye në këtë studim për të përcaktuar zhvillimin e një zone deformimi plastik (PDZ) poshtë shtegut të konsumit në funksion të ngarkesës.Meqenëse, siç u përmend në seksionet e mëparshme, shenja të qarta të deformimit plastik u vunë re nën gjurmën e konsumit (Fig. 5d, 6d), veçanërisht në 10 N.
Në fig.Figura 7 tregon diagramet e fortësisë në seksion kryq të shenjave të konsumimit të HCMSS të trajtuara me ELP në 3 N dhe 10 N. Vlen të përmendet se këto vlera fortësie janë përdorur si një indeks për të vlerësuar efektin e forcimit të punës.Ndryshimi i fortësisë nën shenjën e konsumit është nga 667 në 672 HV në 3 N (Fig. 7a), duke treguar se forcimi i punës është i papërfillshëm.Me sa duket, për shkak të rezolucionit të ulët të hartës së mikrofortësisë (dmth. distancës midis shenjave), metoda e aplikuar e matjes së fortësisë nuk mund të zbulonte ndryshimet në fortësi.Përkundrazi, zonat PDZ me vlera fortësie nga 677 në 686 HV me një thellësi maksimale prej 118 μm dhe një gjatësi prej 488 μm u vunë re në 10 N (Fig. 7b), që lidhet me gjerësinë e gjurmës së konsumit ( Fig. 6a)).Të dhëna të ngjashme për ndryshimin e madhësisë së PDZ me ngarkesë u gjetën në një studim të konsumit në SS47 të trajtuar me L-PBF.Rezultatet tregojnë se prania e austenitit të mbajtur ndikon në duktilitetin e çeliqeve të fabrikuara në mënyrë shtesë 3, 12, 50 dhe austeniti i mbajtur shndërrohet në martensit gjatë deformimit plastik (efekti plastik i transformimit fazor), i cili rrit forcimin e punës të çelikut.çeliku 51. Meqenëse kampioni VCMSS përmbante austenit të mbajtur në përputhje me modelin e difraksionit me rreze X të diskutuar më parë (Fig. 2e), u sugjerua që austeniti i mbajtur në mikrostrukturë mund të shndërrohej në martensit gjatë kontaktit, duke rritur kështu fortësinë e PDZ. Fig. 7b).Përveç kësaj, formimi i rrëshqitjes që ndodh në pistën e konsumit (Fig. 5e, 6f) tregon gjithashtu deformimin plastik të shkaktuar nga rrëshqitja e dislokimit nën veprimin e stresit prerës në kontaktin me rrëshqitje.Megjithatë, sforcimi i prerjes i shkaktuar në 3 N ishte i pamjaftueshëm për të prodhuar një densitet të lartë dislokimi ose transformimin e austenitit të mbajtur në martensit të vëzhguar nga metoda e përdorur, kështu që forcimi i punës u vu re vetëm në 10 N (Fig. 7b).
Diagramet e fortësisë së prerjes tërthore të gjurmëve të konsumit prej çeliku inox martenzitik me karbon të lartë të nënshtruar përpunimit të shkarkimit elektrik në 3 N (a) dhe 10 N (b).
Ky studim tregon sjelljen e konsumimit dhe karakteristikat mikrostrukturore të një çeliku të ri inox martenzitik me karbon të lartë të trajtuar me ELR.Testet e veshjes së thatë u kryen në rrëshqitje nën ngarkesa të ndryshme, dhe mostrat e konsumuara u ekzaminuan duke përdorur mikroskopin elektronik, profilometrin lazer dhe hartat e fortësisë së seksioneve tërthore të gjurmëve të konsumit.
Analiza mikrostrukturore zbuloi një shpërndarje uniforme të karbiteve me një përmbajtje të lartë të kromit (~ 18,2% karbide) dhe vanadiumit (~ 4,3% karbide) në një matricë martenziti dhe austeniti i mbajtur me mikrofortësi relativisht të lartë.Mekanizmat mbizotërues të veshjes janë konsumimi dhe oksidimi në ngarkesa të ulëta, ndërsa konsumimi i tre trupave i shkaktuar nga karbitet e shtrirë me V të lartë dhe oksidet e kokrrave të lirshme gjithashtu kontribuojnë në konsumimin me ngarkesa në rritje.Shkalla e konsumit është më e mirë se L-PBF dhe çeliqet inox austenitikë të përpunuar konvencionale, dhe madje e ngjashme me atë të çeliqeve të veglave të përpunuara EBM me ngarkesa të ulëta.Vlera e CoF zvogëlohet me rritjen e ngarkesës për shkak të transferimit të materialit në trupin e kundërt.Duke përdorur metodën e hartës së fortësisë së prerjes tërthore, zona e deformimit plastik tregohet poshtë shenjës së konsumit.Përsosja e mundshme e kokrrizave dhe tranzicionet fazore në matricë mund të hetohen më tej duke përdorur difraksionin e kthimit të elektroneve për të kuptuar më mirë efektet e forcimit të punës.Rezolucioni i ulët i hartës së mikrofortësisë nuk lejon vizualizimin e fortësisë së zonës së konsumit në ngarkesa të ulëta të aplikuara, kështu që nanoindentacioni mund të sigurojë ndryshime të fortësisë me rezolucion më të lartë duke përdorur të njëjtën metodë.
Ky studim paraqet për herë të parë një analizë gjithëpërfshirëse të rezistencës ndaj konsumit dhe vetive të fërkimit të një çeliku të ri inox martenzitik me karbon të lartë të trajtuar me ELR.Duke marrë parasysh lirinë e dizajnit gjeometrik të AM dhe mundësinë e reduktimit të hapave të përpunimit me AM, ky hulumtim mund të hapë rrugën për prodhimin e këtij materiali të ri dhe përdorimin e tij në pajisjet e lidhura me konsumin nga boshtet deri te kallëpet e injektimit plastik me kanal të komplikuar ftohjeje.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, vëll.255 (Shoqëria Amerikane e Aeronautikës dhe Astronautikës, 2018).
Bajaj, P. etj.Çeliku në prodhimin e aditivëve: një përmbledhje e mikrostrukturës dhe vetive të tij.alma mater.shkenca.projekti.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. dhe Passeggio, F. Dëmtim i sipërfaqes së konsumimit të komponentëve të hapësirës ajrore EN 3358 inox gjatë rrëshqitjes.Vëllazëria.Ed.Integra Strut.23, 127–135 (2012).
Debroy, T. et al.Prodhimi aditiv i komponentëve metalikë - procesi, struktura dhe performanca.programimit.alma mater.shkenca.92, 112–224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. dhe Emmelmann S. Prodhimi i aditivëve metalikë.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM Ndërkombëtar.Terminologji standarde për teknologjinë e prodhimit të aditivëve.Prodhim i shpejtë.Profesor asistent.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.Vetitë mekanike dhe tribologjike të çelikut të pandryshkshëm 316L – krahasimi i shkrirjes selektive me lazer, shtypjes së nxehtë dhe derdhjes konvencionale.Shtoni në.prodhuesi.16, 81–89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T., dhe Pham, Kontributi i mikrostrukturës së MS në Mekanizmat e Veshjes me Rrëshqitje të Thatë prej çeliku inox 316L dhe Anizotropisë.alma mater.dhjetor196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. dhe Tatlock GJ Përgjigja mekanike dhe mekanizmat e deformimit të strukturave të çelikut të ngurtësuara me dispersion të oksidit të hekurit të marra nga shkrirja selektive me laser.revistë.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI dhe Akhtar, F. Rezistencë mekanike e rendit më të lartë pas trajtimit termik të SLM 2507 në dhomë dhe temperatura të ngritura, të ndihmuara nga reshjet sigma të forta/duktile.Metal (Bazel).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E., dhe Li, S. Mikrostruktura, reagimi pas nxehtësisë dhe vetitë tribologjike të çelikut inox 17-4 PH të printuar në 3D.Veshur 456–457, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y. dhe Zhang, L. Sjellja e densifikimit, evolucioni i mikrostrukturës dhe vetitë mekanike të përbërjeve prej çeliku inox TiC/AISI420 të fabrikuara nga shkrirja selektive me lazer.alma mater.dhjetor187, 1–13 (2020).
Zhao X. et al.Fabrikimi dhe karakterizimi i çelikut inox AISI 420 duke përdorur shkrirjen selektive me lazer.alma mater.prodhuesi.procesi.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. dhe Alrbey K. Karakteristikat e veshjes rrëshqitëse dhe sjellja e korrozionit të shkrirjes selektive me lazer të çelikut inox 316L.J. Alma Mater.projekti.ekzekutuar.23, 518–526 (2013).
Shibata, K. et al.Fërkimi dhe konsumimi i çelikut inox me shtrat pluhur nën lubrifikimin e vajit [J].Tribiol.brendshme 104, 183–190 (2016).