Tribological properties of high carbon steels in an as-cast state and after plastic deformation

The aim of the study was to conduct dry sliding tests on the designed hypereutectoid steels with the controlled contents increase of carbon, chromium, and manganese. Chromium and manganese were used to balance the changes related to the higher secondary carbides’ precipitation in the chemical composition of the matrix. Samples were investigated by the use of the block on disk friction method under the load of 100 N. The duration of each test was 2000 s with the wear track length approx. 500 m. The samples were investigated in the as-cast state and after hot plastic deformation. Two sets of four samples were prepared from the ingots and plastically deformed material. The heat treated (quenched and tempered) 100Cr6 steel was used as the counter-sample, with a new counter-sample used for each test. The obtained results show a decrease of the average friction coefficient for samples after plastic deformation. The phenomena that influenced this effect the most, observed in the alloy with the higher concentration of alloying elements, were grain boundary net defragmentation of secondary carbides and the elimination of Widmannstaten needles. The main wear mechanisms occurring during the tribological tests were sliding wear and material spalling.

W pracy przedstawiono badania tribologiczne zaprojektowanych stopów nadeutektoidalnych z kontrolowanymi zmiennymi zawartościami węgla, chromu i manganu. Zwiększone zawartości chromu i manganu balansowały zubożenie osnowy w te pierwiastki związane z wydzielaniem większych ilości cementytu drugorzędowego. Stopy te badane były w układzie trącym klocek–pierścień przy obciążeniu 100 N. Czas trwania próby tribologicznej wynosił 2000 s, natomiast droga tarcia 500 m. Stopy te badane były w stanie po odlaniu, jak i po przeróbce plastycznej. Z odlewów i próbek odkształconych wykonano dwa zestawy po cztery próbki tribologiczne. Przeciwpróbkę stanowiła ulepszona cieplnie stal 100Cr6, dla każdej z prób użyto nowych przeciwpróbek. Badania pozwoliły na zaobserwowanie zmniejszenia wartości średniego współczynnika tarcia dla materiałów po przeróbce plastycznej. Największy wpływ na ten efekt miało przerwanie siatki cementytu drugorzędowego na granicach ziarn oraz usunięcie iglastych wydzieleń cementytu Widmannstatena obserwowanych w stopie o wyższym stężeniu pierwiastków stopowych. Głównym mechanizmem zużycia było zużycie ścierne z niewielkim udziałem wykruszania.