Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Kajaba iku, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita nuduhake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Slider nuduhake telung artikel saben slide.Gunakake tombol mburi lan sabanjuré kanggo mindhah liwat minger, utawa tombol controller geser ing mburi kanggo mindhah liwat saben geser.
ASTM A240 304 316 Plat Tebal Sedheng Stainless Steel Bisa Dipotong lan Disesuaikan Harga Pabrik China
Bahan Kelas: 201/304/304l/316/316l/321/309s/310s/410/420/430/904l/2205/2507
Tipe: Feritik, Austenit, Martensit, Duplex
Teknologi: Cold Rolled lan Hot Rolled
Sertifikasi: ISO9001, CE, SGS saben taun
Layanan: Tes pihak katelu
Delivery: ing 10-15 dina utawa considering jumlahe
Baja tahan karat minangka paduan wesi sing nduweni kandungan Kromium minimal 10,5 persen.Isi kromium ngasilake film oksida kromium tipis ing permukaan baja sing disebut lapisan pasif.Lapisan iki nyegah korosi saka lumahing baja;luwih akeh jumlah Chromium ing baja, sing luwih resistance karat.
Baja kasebut uga ngemot macem-macem unsur liyane kayata Karbon, Silikon lan Mangan.Unsur liyane bisa ditambahake kanggo nambah resistance karat (Nikel) lan formability (Molybdenum).
| Pasokan Bahan: | ||||||||||||
| ASTM/ASME | Kelas EN | Komponen kimia % | ||||||||||
| C | Cr | Ni | Mn | P | S | Mo | Si | Cu | N | Liyane | ||
| 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 | 1Cr13 | 0.08~0.15 | 11.50-13.50 | - | ≤1.00 | ≤0,040 | ≤0,030 | - | ≤1.00 | - | - | - |
| 420 | 2Cr13 | ≥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 | 11Kr17 | 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 |
| ukuran pasokan: | ||||||
| 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 |
Prilaku saka baja tahan karat martensit karbon dhuwur (HCMSS) dumadi saka kira-kira 22,5 vol.% karbida kanthi kandungan kromium (Cr) lan vanadium (V) sing dhuwur, ditanggulangi kanthi cara leleh berkas elektron (EBM).Struktur mikro kasusun saka martensit lan fase austenite residual, submicron dhuwur V lan micron dhuwur Cr carbide mbagekke roto-roto, lan atose relatif dhuwur.CoF suda kira-kira 14,1% kanthi nambah beban kahanan ajeg amarga transfer materi saka trek sing rusak menyang awak lawan.Dibandhingake karo baja alat martensit sing diolah kanthi cara sing padha, tingkat nyandhang HCMSS meh padha ing beban sing ditrapake kurang.Mekanisme nyandhang sing dominan yaiku ngilangi matriks baja kanthi abrasi sing diikuti dening oksidasi trek nyandhang, dene nyandhang abrasif telung komponen dumadi kanthi nambah beban.Wewengkon deformasi plastik ing sangisore parut nyandhang sing diidentifikasi kanthi pemetaan kekerasan cross-sectional.Fenomena spesifik sing kedadeyan nalika kondisi nyandhang mundhak diterangake minangka retak karbida, tearout vanadium karbida dhuwur, lan retak mati.Panliten iki menehi cahya babagan karakteristik nyandhang manufaktur aditif HCMSS, sing bisa menehi dalan kanggo produksi komponen EBM kanggo aplikasi nyandhang saka poros nganti cetakan injeksi plastik.
Baja tahan karat (SS) minangka kulawarga baja serbaguna sing digunakake ing aeroangkasa, otomotif, panganan lan akeh aplikasi liyane amarga tahan korosi sing dhuwur lan sifat mekanik sing cocog1,2,3.Resistance korosi sing dhuwur amarga kandungan kromium sing dhuwur (luwih saka 11,5 wt. %) ing HC, sing nyumbang kanggo pembentukan film oksida kanthi kandungan kromium sing dhuwur ing permukaan1.Nanging, umume kelas baja tahan karat nduweni isi karbon sing sithik lan mulane nduweni kekerasan winates lan resistensi nyandhang, sing nyebabake umur layanan suda ing piranti sing gegandhengan karo nyandhang kayata komponen pendaratan aeroangkasa4.Biasane padha duwe atose kurang (ing kisaran 180 kanggo 450 HV), mung sawetara baja tahan karat martensitik sing diolah panas duwe kekerasan dhuwur (nganti 700 HV) lan kandungan karbon dhuwur (nganti 1,2 wt%), sing bisa nyumbang kanggo pembentukan martensit.1. Ing cendhak, isi karbon dhuwur lowers suhu transformasi martensitic, saéngga tatanan saka microstructure martensitic kebak lan disualekno saka microstructure nyandhang-tahan ing tingkat cooling dhuwur.Fase keras (contone, karbida) bisa ditambahake ing matriks baja kanggo nambah resistensi nyandhang mati.
Introduksi manufaktur aditif (AM) bisa ngasilake bahan anyar kanthi komposisi sing dikarepake, fitur mikrostruktur, lan sifat mekanik sing unggul5,6.Contone, powder bed melting (PBF), salah sawijining proses pengelasan aditif sing paling komersial, kalebu deposisi bubuk sing wis dicampur kanggo mbentuk bagean sing rapet kanthi nyawiji bubuk nggunakake sumber panas kayata laser utawa sinar elektron7.Sawetara panaliten nuduhake manawa bagean baja tahan karat sing ditambahi mesin bisa ngluwihi bagean sing digawe tradisional.Contone, baja tahan karat austenitik sing diproses aditif wis ditampilake nduweni sifat mekanik sing unggul amarga struktur mikro sing luwih apik (yaiku, hubungan Hall-Petch)3,8,9.Perawatan panas saka baja tahan karat feritik sing diolah AM ngasilake precipitates tambahan sing nyedhiyakake sifat mekanik sing padha karo mitra konvensional3,10.Diadopsi baja tahan karat dual-phase kanthi kekuatan lan kekerasan sing dhuwur, diproses kanthi pangolahan aditif, ing ngendi sifat mekanik sing luwih apik amarga fase intermetalik sing sugih kromium ing struktur mikro11.Kajaba iku, ningkatake sifat mekanik aditif hardened martensitic lan baja tahan karat PH bisa dipikolehi kanthi ngontrol austenit sing ditahan ing struktur mikro lan ngoptimalake paramèter mesin lan perawatan panas 3,12,13,14.
Nganti saiki, sifat tribologi saka baja tahan karat austenitik AM wis ditampa luwih akeh tinimbang baja tahan karat liyane.Prilaku tribologi saka leleh laser ing lapisan bubuk (L-PBF) sing diolah nganggo 316L diteliti minangka fungsi paramèter pangolahan AM.Wis ditampilake sing nyilikake porositas kanthi ngurangi kacepetan mindhai utawa nambah daya laser bisa nambah resistance nyandhang15,16.Li et al.17 dites garing ngusapake nyandhang ing macem-macem paramèter (munggah, frekuensi lan suhu) lan nuduhake yen suhu kamar nyandhang mekanisme nyandhang utama, nalika nambah kacepetan ngusapake lan suhu dipun promosiaken oksidasi.Lapisan oksida sing diasilake njamin operasi bantalan, gesekan suda kanthi nambah suhu, lan tingkat nyandhang mundhak ing suhu sing luwih dhuwur.Ing panaliten liyane, tambahan partikel TiC18, TiB219, lan SiC20 menyang matriks 316L sing diobati L-PBF nambah resistensi nyandhang kanthi mbentuk lapisan gesekan hardened karya sing kandhel kanthi nambah fraksi volume partikel hard.Lapisan oksida protèktif uga wis diamati ing baja PH sing diolah L-PBF12 lan baja duplex SS11, sing nuduhake yen mbatesi austenit sing ditahan kanthi perawatan pasca panas12 bisa nambah resistensi nyandhang.Minangka rangkuman kene, sastra utamané fokus ing kinerja tribological saka seri 316L SS, nalika ana sethitik data ing kinerja tribological saka seri martensitic aditif diprodhuksi stainless steels karo isi karbon luwih.
Electron Beam Melting (EBM) minangka teknik sing padha karo L-PBF sing bisa mbentuk struktur mikro kanthi karbida refraktori kayata vanadium dhuwur lan karbida kromium amarga kemampuane kanggo nggayuh suhu sing luwih dhuwur lan tingkat pindai 21, 22. Literatur sing ana babagan pangolahan EBM saka stainless steel. baja utamané fokus ing nentokake paramèter Processing ELM optimal kanggo njupuk microstructure tanpa retak lan pori lan nambah mechanical properties23, 24, 25, 26, nalika karya ing situs tribological saka EBM dianggep stainless steel.Nganti saiki, mekanisme nyandhang baja tahan karat martensit karbon dhuwur sing diolah nganggo ELR wis diteliti ing kahanan sing winates, lan deformasi plastik sing abot wis dilaporake kedadeyan ing kahanan abrasif (uji amplas), kahanan garing, lan erosi lumpur27.
Panaliten iki nyelidiki resistensi nyandhang lan sifat gesekan saka baja tahan karat martensit karbon dhuwur sing diolah nganggo ELR ing kahanan geser garing sing diterangake ing ngisor iki.Kaping pisanan, fitur mikrostruktur ditondoi kanthi nggunakake scanning electron microscopy (SEM), spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDX), difraksi sinar-X lan analisis gambar.Data sing dipikolehi kanthi cara kasebut banjur digunakake minangka basis kanggo pengamatan prilaku tribologis liwat tes reciprocating garing ing macem-macem beban, lan pungkasane morfologi lumahing sing rusak ditliti nggunakake SEM-EDX lan profilometer laser.Tingkat keausan diukur lan dibandhingake karo baja alat martensitik sing padha.Iki ditindakake kanggo nggawe basis kanggo mbandhingake sistem SS iki karo sistem nyandhang sing luwih umum digunakake kanthi jinis perawatan sing padha.Pungkasan, peta cross-sectional saka path nyandhang ditampilake nggunakake algoritma pemetaan atose sing nuduhake deformasi plastik sing kedadeyan nalika kontak.Perlu dicathet yen tes tribologi kanggo panliten iki ditindakake kanggo luwih ngerti sifat tribologi saka materi anyar iki, lan ora kanggo simulasi aplikasi tartamtu.Panaliten iki nyumbang kanggo luwih ngerti babagan sifat tribologi saka baja tahan karat martensitik aditif anyar sing diprodhuksi kanggo aplikasi nyandhang sing mbutuhake operasi ing lingkungan sing atos.
Sampel baja tahan karat martensit karbon dhuwur (HCMSS) sing diolah nganggo ELR kanthi jeneng merek Vibenite® 350 dikembangake lan diwenehake dening VBN Components AB, Swedia.Komposisi kimia nominal saka sampel: 1,9 C, 20,0 Cr, 1,0 Mo, 4,0 V, 73,1 Fe (wt.%).Kaping pisanan, spesimen sliding garing (40 mm × 20 mm × 5 mm) digawe saka spesimen persegi panjang sing dipikolehi (42 mm × 22 mm × 7 mm) tanpa perawatan pasca termal nggunakake mesin listrik discharge (EDM).Banjur sampel kasebut digiling kanthi ampelas SiC kanthi ukuran butir 240 nganti 2400 R kanggo entuk kekasaran permukaan (Ra) kira-kira 0,15 μm.Kajaba iku, spesimen baja perkakas martensitik karbon tinggi (HCMTS) sing diobati karo EBM kanthi komposisi kimia nominal 1,5 C, 4,0 Cr, 2,5 Mo, 2,5 W, 4,0 V, 85,5 Fe (wt. .%) (komersial dikenal minangka Vibenite® 150) Uga disiapake kanthi cara sing padha.HCMTS ngemot 8% karbida kanthi volume lan mung digunakake kanggo mbandhingake data tingkat nyandhang HCMSS.
Karakterisasi mikrostruktural HCMSS ditindakake kanthi nggunakake SEM (FEI Quanta 250, USA) sing dilengkapi detektor X-ray dispersif energi (EDX) XMax80 saka Oxford Instruments.Telung fotomikrograf acak sing ngemot 3500 µm2 dijupuk ing mode backscattered electron (BSE) banjur dianalisis nggunakake analisis gambar (ImageJ®)28 kanggo nemtokake fraksi area (yaiku fraksi volume), ukuran lan wujud.Amarga morfologi karakteristik sing diamati, fraksi area dijupuk padha karo fraksi volume.Kajaba iku, faktor wangun karbida diitung kanthi nggunakake persamaan faktor wangun (Shfa):
Ing kene Ai minangka area karbida (µm2) lan Pi minangka keliling karbida (µm)29.Kanggo ngenali fase kasebut, difraksi sinar-X bubuk (XRD) ditindakake nggunakake difraktometer sinar-X (Bruker D8 Discover karo detektor strip LynxEye 1D) kanthi radiasi Co-Kα (λ = 1.79026 Å).Pindai sampel ing kisaran 2θ saka 35° nganti 130° kanthi ukuran langkah 0,02° lan wektu langkah 2 detik.Data XRD dianalisis nggunakake piranti lunak Diffract.EVA, sing nganyari database kristalografi ing 2021. Kajaba iku, panguji kekerasan Vickers (Struers Durascan 80, Austria) digunakake kanggo nemtokake kekerasan mikro.Miturut standar ASTM E384-17 30, 30 cetakan digawe ing conto metallographically disiapake kanthi tambahan 0,35 mm kanggo 10 detik ing 5 kgf.Penulis sadurunge wis ciri fitur microstructural saka HCMTS31.
A tribometer piring werni (Bruker Universal Mechanical Tester Tribolab, USA) digunakake kanggo nindakake tes nyandhang reciprocating garing, konfigurasi sing rinci ing panggenan liya31.Parameter tes kaya ing ngisor iki: miturut standar 32 ASTM G133-05, beban 3 N, frekuensi 1 Hz, stroke 3 mm, durasi 1 jam.Bal aluminium oksida (Al2O3, kelas akurasi 28/ISO 3290) kanthi diameter 10 mm kanthi kekerasan makro udakara 1500 HV lan kekasaran permukaan (Ra) udakara 0,05 µm, diwenehake dening Redhill Precision, Republik Ceko, digunakake minangka counterweights. .Balancing dipilih kanggo nyegah efek oksidasi sing bisa kedadeyan amarga keseimbangan lan luwih ngerti mekanisme nyandhang spesimen ing kahanan nyandhang abot.Sampeyan kudu nyatet sing paramèter test padha ing Ref.8 kanggo mbandhingaké data tingkat nyandhang karo pasinaon ana.Kajaba iku, seri tes reciprocating kanthi beban 10 N ditindakake kanggo verifikasi kinerja tribological ing beban sing luwih dhuwur, dene paramèter tes liyane tetep konstan.Tekanan kontak awal miturut Hertz yaiku 7,7 MPa lan 11,5 MPa ing 3 N lan 10 N, masing-masing.Sajrone tes nyandhang, gaya gesekan dicathet ing frekuensi 45 Hz lan koefisien rata-rata gesekan (CoF) diitung.Kanggo saben beban, telung pangukuran dijupuk ing kahanan sekitar.
Lintasan nyandhang ditliti nggunakake SEM sing diterangake ing ndhuwur, lan analisis EMF ditindakake nggunakake piranti lunak analisis permukaan nganggo Aztec Acquisition.Lumahing kubus sing dipasangake ditliti nggunakake mikroskop optik (Keyence VHX-5000, Jepang).Profil laser non-kontak (NanoFocus µScan, Jerman) mindhai tandha nyandhang kanthi resolusi vertikal ± 0,1 µm ing sumbu z lan 5 µm ing sumbu x lan y.Peta profil permukaan parut nyandhang digawe ing Matlab® nggunakake koordinat x, y, z sing dipikolehi saka pangukuran profil.Sawetara profil jalur nyandhang vertikal sing diekstrak saka peta profil permukaan digunakake kanggo ngetung mundhut volume nyandhang ing jalur nyandhang.Mundhut volume diitung minangka prodhuk saka rata-rata area cross-sectional saka profil kabel lan dawa trek nyandhang, lan rincian tambahan cara iki wis diterangake sadurunge dening penulis33.Saka kene, tingkat nyandhang spesifik (k) dijupuk saka rumus ing ngisor iki:
Ing kene V yaiku mundhut volume amarga nyandhang (mm3), W yaiku beban sing ditrapake (N), L yaiku jarak geser (mm), lan k yaiku tingkat keausan spesifik (mm3/Nm)34.Data gesekan lan peta profil lumahing kanggo HCMTS kalebu ing materi tambahan (Tambahan Gambar S1 lan Gambar S2) kanggo mbandhingake tarif nyandhang HCMSS.
Ing panliten iki, peta kekerasan cross-sectional saka jalur nyandhang digunakake kanggo nduduhake prilaku deformasi plastik (yaiku hardening kerja amarga tekanan kontak) saka zona nyandhang.Sampel sing dipoles dipotong nganggo roda pemotong aluminium oksida ing mesin pemotong (Struers Accutom-5, Austria) lan dipoles nganggo sasmita sandpaper SiC saka 240 nganti 4000 P sadawane kekandelan sampel.Pangukuran microhardness ing 0,5 kgf 10 s lan 0,1 mm jarak miturut ASTM E348-17.Cetakan kasebut diselehake ing kothak persegi panjang 1,26 × 0,3 mm2 kira-kira 60 µm ing ngisor permukaan (Gambar 1) banjur peta kekerasan digawe nggunakake kode Matlab® khusus sing diterangake ing papan liya35.Kajaba iku, struktur mikro saka bagean salib saka zona nyandhang diteliti nggunakake SEM.
Skema tandha nyandhang nuduhake lokasi bagean salib (a) lan micrograph optik saka peta atose nuduhake tandha dikenali ing bagean salib (b).
Struktur mikro HCMSS sing diolah nganggo ELP kasusun saka jaringan karbida homogen sing diubengi dening matriks (Gambar 2a, b).Analisis EDX nuduhake yen karbida abu-abu lan peteng yaiku karbida kaya kromium lan vanadium (Tabel 1).Dietung saka analisis gambar, fraksi volume karbida kira-kira ~22,5% (~18,2% karbida kromium dhuwur lan ~4,3% karbida vanadium dhuwur).Ukuran butir rata-rata kanthi deviasi standar yaiku 0,64 ± 0,2 µm lan 1,84 ± 0,4 µm kanggo karbida kaya V lan Cr (Gambar 2c, d).Karbida V dhuwur cenderung bunder kanthi faktor wangun (± SD) kira-kira 0,88 ± 0,03 amarga nilai faktor wangun cedhak karo 1 cocog karo karbida bunder.Ing kontras, karbida kromium dhuwur ora bunder sampurna, kanthi faktor wangun kira-kira 0,56 ± 0,01, sing bisa uga amarga aglomerasi.Puncak difraksi martensit (α, bcc) lan austenit sing ditahan (γ', fcc) dideteksi ing pola sinar-X HCMSS kaya sing ditampilake ing Gambar 2e.Kajaba iku, pola sinar-X nuduhake anané karbida sekunder.Karbida kromium dhuwur wis diidentifikasi minangka karbida jinis M3C2 lan M23C6.Miturut data literatur, 36,37,38 puncak difraksi karbida VC kacathet ing ≈43 ° lan 63 °, nuduhake yen puncak VC ditutupi dening puncak M23C6 saka karbida kaya kromium (Gambar 2e).
Struktur mikro saka baja tahan karat martensit karbon dhuwur sing diolah nganggo EBL (a) ing perbesaran sing kurang lan (b) ing perbesaran dhuwur, nuduhake karbida kaya kromium lan vanadium lan matriks stainless steel (mode backscattering elektron).Grafik batang nuduhake distribusi ukuran butir karbida sing sugih kromium (c) lan (d) sing sugih vanadium.Pola sinar-X nuduhake anané martensit, austenit sing ditahan lan karbida ing struktur mikro (d).
Ing microhardness rata-rata 625,7 + 7,5 HV5, nuduhake atose relatif dhuwur dibandhingake karo conventional diproses martensitic stainless steel (450 HV)1 tanpa perawatan panas.Kekerasan nanoindentation saka karbida V dhuwur lan karbida Cr dhuwur dilaporake antarane 12 lan 32,5 GPa39 lan 13-22 GPa40, masing-masing.Mangkono, kekerasan dhuwur saka HCMSS sing diobati karo ELP amarga kandungan karbon sing dhuwur, sing ningkatake pembentukan jaringan karbida.Mangkono, HSMSS diobati nganggo ELP nuduhake karakteristik mikrostruktur lan kekerasan sing apik tanpa perawatan pasca-termal tambahan.
Kurva koefisien rata-rata gesekan (CoF) kanggo conto ing 3 N lan 10 N ditampilake ing Gambar 3, sawetara nilai gesekan minimal lan maksimum ditandhani karo shading tembus.Saben kurva nuduhake fase run-in lan fase steady state.Fase run-in rampung ing 1,2 m kanthi CoF (± SD) 0,41 ± 0,24,3 N lan ing 3,7 m kanthi CoF 0,71 ± 0,16,10 N, sadurunge mlebu fase ajeg nalika gesekan mandheg.ora cepet owah.Amarga area kontak cilik lan deformasi plastik awal sing kasar, gaya gesekan mundhak kanthi cepet sajrone tahap mlaku ing 3 N lan 10 N, ing ngendi gaya gesekan sing luwih dhuwur lan jarak geser sing luwih dawa dumadi ing 10 N, sing bisa uga amarga kanggo kasunyatan sing Dibandhingake karo 3 N, karusakan lumahing luwih.Kanggo 3 N lan 10 N, nilai CoF ing fase stasioner yaiku 0,78 ± 0,05 lan 0,67 ± 0,01.CoF sacoro prakteke stabil ing 10 N lan mundhak mboko sithik ing 3 N. Ing literatur winates, ing CoF saka L-PBF dianggep stainless steel dibandhingake karo badan reaksi keramik ing kathah Applied kurang saka 0,5 kanggo 0,728, 20, 42, kang ing persetujuan apik karo nilai CoF sing diukur ing panliten iki.Penurunan CoF kanthi nambah beban ing kahanan ajeg (udakara 14,1%) bisa disebabake dening degradasi permukaan sing kedadeyan ing antarmuka antarane permukaan sing rusak lan pasangan, sing bakal dibahas luwih lanjut ing bagean sabanjure liwat analisis permukaan permukaan. sampel worn.
Koefisien gesekan spesimen VSMSS sing diolah nganggo ELP ing jalur geser ing 3 N lan 10 N, fase stasioner ditandhani kanggo saben kurva.
Tingkat nyandhang tartamtu saka HKMS (625,7 HV) kira-kira ing 6,56 ± 0,33 × 10-6 mm3 / Nm lan 9,66 ± 0,37 × 10-6 mm3 / Nm ing 3 N lan 10 N, mungguh (Fig. 4).Mangkono, tingkat nyandhang mundhak karo nambah mbukak, kang ing persetujuan apik karo pasinaon ana ing austenite dianggep karo L-PBF lan PH SS17,43.Ing kahanan tribologis sing padha, tingkat nyandhang ing 3 N kira-kira seperlima saka baja tahan karat austenitik sing diolah nganggo L-PBF (k = 3,50 ± 0,3 × 10–5 mm3/Nm, 229 HV), kaya ing kasus sadurunge. .8. Kajaba iku, tingkat nyandhang HCMSS ing 3 N sacara signifikan luwih murah tinimbang baja tahan karat austenitik mesin konvensional lan, utamane, luwih dhuwur tinimbang sing ditekan banget isotropik (k = 4.20 ± 0.3 × 10-5 mm3)./ Nm, 176 HV) lan cast (k = 4,70 ± 0,3 × 10–5 mm3/Nm, 156 HV) machined stainless steel austenitic, 8, mungguh.Dibandhingake karo studi literatur kasebut, resistensi nyandhang sing luwih apik saka HCMSS digandhengake karo kandungan karbon sing dhuwur lan jaringan karbida sing kawangun nyebabake kekerasan sing luwih dhuwur tinimbang baja tahan karat austenitik sing diolah kanthi mesin konvensional.Kanggo luwih nyinaoni tingkat nyandhang spesimen HCMSS, spesimen baja alat martensitik karbon dhuwur (HCMTS) mesin sing padha (kanthi kekerasan 790 HV) diuji ing kahanan sing padha (3 N lan 10 N) kanggo mbandhingake;Materi tambahan yaiku Peta Profil Permukaan HCMTS (Gambar Tambahan S2).Tingkat nyandhang HCMSS (k = 6,56 ± 0,34 × 10–6 mm3/Nm) meh padha karo HCMTS ing 3 N (k = 6,65 ± 0,68 × 10–6 mm3/Nm), sing nuduhake resistensi nyandhang banget .Karakteristik kasebut utamane amarga fitur mikrostruktur HCMSS (yaiku konten karbida sing dhuwur, ukuran, wujud lan distribusi partikel karbida ing matriks, kaya sing diterangake ing Bagean 3.1).Kaya sing dilaporake sadurunge31,44, isi karbida mengaruhi jembar lan ambane parut nyandhang lan mekanisme nyandhang mikro-abrasif.Nanging, isi karbida ora cukup kanggo nglindhungi mati ing 10 N, asil tambah nyandhang.Ing bagean ngisor iki, morfologi lumahing lan topografi digunakake kanggo nerangake nyandhang ndasari lan mekanisme deformasi sing mengaruhi tingkat nyandhang saka HCMSS.Ing 10 N, tingkat nyandhang VCMSS (k = 9,66 ± 0,37 × 10–6 mm3/Nm) luwih dhuwur tinimbang VKMTS (k = 5,45 ± 0,69 × 10–6 mm3/Nm).Kosok baline, tingkat nyandhang iki isih cukup dhuwur: ing kahanan tes sing padha, tingkat nyandhang lapisan adhedhasar kromium lan stellite luwih murah tinimbang HCMSS45,46.Pungkasan, amarga kekerasan dhuwur saka alumina (1500 HV), tingkat nyandhang kawin bisa diabaikan lan pratandha transfer materi saka spesimen menyang bal aluminium ditemokake.
Nyandhang khusus ing mesin ELR saka baja tahan karat martensitik karbon dhuwur (HMCSS), mesin ELR saka baja alat martensitik karbon dhuwur (HCMTS) lan L-PBF, mesin casting lan tekanan isotropik dhuwur (HIP) saka baja tahan karat austenitik (316LSS) ing macem-macem aplikasi kacepetan dimuat.Scatterplot nuduhake standar deviasi pangukuran.Data kanggo baja tahan karat austenitik dijupuk saka 8.
Nalika hardfacings kayata kromium lan stellite bisa menehi resistance nyandhang luwih saka sistem aditif machined alloy, mesin aditif bisa (1) nambah microstructure, utamané kanggo bahan karo macem-macem Kapadhetan.operasi ing sisih mburi;lan (3) nggawe topologi permukaan anyar kayata bantalan dinamis cairan terpadu.Kajaba iku, AM nawakake keluwesan desain geometris.Panliten iki utamane novel lan penting amarga penting kanggo njlentrehake karakteristik nyandhang saka wesi logam sing mentas dikembangake karo EBM, sing literatur saiki winates banget.
Morfologi saka lumahing worn lan morfologi saka sampel worn ing 3 N ditampilake ing anjir.5, ing ngendi mekanisme nyandhang utama yaiku abrasi diikuti oksidasi.Pisanan, landasan baja wis deformed plastically lan banjur dibusak kanggo mbentuk grooves 1 kanggo 3 μm jero, minangka ditampilake ing profil lumahing (Fig. 5a).Amarga panas gesekan kui dening terus ngusapake, materi dibusak tetep ing antarmuka saka sistem tribological, mbentuk lapisan tribological dumadi saka pulo cilik saka wesi oksida dhuwur watara kromium dhuwur lan vanadium carbide (Figure 5b lan Tabel 2).), minangka uga kacarita kanggo stainless steel austenitic dianggep karo L-PBF15,17.Ing anjir.5c nuduhake oksidasi kuat sing kedadeyan ing tengah catu nyandhang.Mangkono, pambentukan lapisan gesekan difasilitasi dening karusakan saka lapisan gesekan (yaiku, lapisan oksida) (Fig. 5f) utawa mbusak materi dumadi ing wilayah sing ringkih ing microstructure, saéngga nyepetake penghapusan materi.Ing kasus loro, karusakan saka lapisan gesekan ndadékaké kanggo tatanan saka produk nyandhang ing antarmuka, kang bisa dadi alesan kanggo cenderung kanggo nambah CoF ing negara anteng 3N (Fig. 3).Kajaba iku, ana pratandha saka telung bagean nyandhang disebabake oksida lan partikel nyandhang ngeculke ing trek nyandhang, kang wekasanipun ndadékaké kanggo tatanan micro-goresan ing substrat (Fig. 5b, e) 9,12,47.
Profil lumahing (a) lan fotomikrograf (b–f) saka morfologi permukaan nganggo baja tahan karat martensit karbon dhuwur sing diolah nganggo ELP ing 3 N, bagean silang saka tandha nyandhang ing mode BSE (d) lan mikroskop optik saka nyandhang. lumahing ing 3 N (g) bal alumina.
Slip bands kawangun ing landasan baja, nuduhake deformasi plastik amarga nyandhang (Fig. 5e).Asil sing padha uga dipikolehi ing panaliten babagan prilaku nyandhang baja austenitik SS47 sing diolah nganggo L-PBF.Reorientasi karbida sing sugih vanadium uga nuduhake deformasi plastik saka matriks baja sajrone ngusapake (Gambar 5e).Mikrograf saka bagean salib tandha nyandhang nuduhake anané pit bunder cilik sing diubengi dening microcracks (Gambar 5d), sing bisa uga amarga deformasi plastik sing gedhe banget ing cedhak permukaan.Transfer materi menyang bal aluminium oksida diwatesi, nalika bal tetep utuh (Gambar 5g).
Jembaré lan ambane nyandhang conto tambah kanthi nambah beban (ing 10 N), kaya sing ditampilake ing peta topografi permukaan (Gambar 6a).Abrasion lan oksidasi isih mekanisme nyandhang dominan, lan Tambah ing nomer micro-gores ing trek nyandhang nuduhake yen telung bagean nyandhang uga ana ing 10 N (Fig. 6b).Analisis EDX nuduhake pembentukan pulo oksida sing sugih wesi.Puncak Al ing spektrum dikonfirmasi yen transfer zat saka pasangan menyang sampel dumadi ing 10 N (Gambar 6c lan Tabel 3), nalika ora diamati ing 3 N (Tabel 2).Nyandhang telung awak disebabake partikel nyandhang saka pulo oksida lan analog, ing ngendi analisis EDX sing rinci nuduhake transfer materi saka analog (Tambahan Gambar S3 lan Tabel S1).Pangembangan pulo oksida digandhengake karo pit jero, sing uga diamati ing 3N (Gambar 5).Retak lan fragmentasi karbida utamané dumadi ing karbida sing sugih ing 10 N Cr (Gambar 6e, f).Kajaba iku, V carbide dhuwur flake lan nyandhang matriks lingkungan, kang siji nyebabake nyandhang telung bagean.A pit padha ing ukuran lan wangun kanggo V carbide dhuwur (disorot ing bunder abang) uga katon ing bagean salib trek (Fig. 6d) (ndeleng ukuran karbida lan analisis wangun. 3.1), nuduhake yen V dhuwur. carbide V bisa flake mati matriks ing 10 N. Wangun bunder saka V carbide dhuwur nyumbang kanggo efek narik, nalika agglomerated dhuwur Cr carbide rentan kanggo retak (Fig. 6e, f).Prilaku kegagalan iki nuduhake yen matriks wis ngluwihi kemampuan kanggo nahan deformasi plastik lan struktur mikro ora nyedhiyakake kekuatan impact sing cukup ing 10 N. Retak vertikal ing ngisor permukaan (Gambar 6d) nuduhake intensitas deformasi plastik sing dumadi nalika ngusapake.Nalika beban mundhak ana transfer materi saka trek worn kanggo werni alumina (Fig. 6g), kang bisa dadi negara anteng ing 10 N. Alesan utama kanggo nyuda ing Nilai CoF (Fig. 3).
Profil lumahing (a) lan fotomikrograf (b–f) topografi lumahing lusuh (b–f) saka baja tahan karat martensit karbon dhuwur sing diolah nganggo EBA ing 10 N, nganggo potongan lintas trek ing mode BSE (d) lan permukaan mikroskop optik saka bal alumina ing 10 N (g).
Sajrone nyandhang geser, lumahing kena tekanan compressive lan geser sing disebabake dening antibodi, nyebabake deformasi plastik sing signifikan ing permukaan sing rusak34,48,49.Mulane, hardening karya bisa kedadeyan ing ngisor permukaan amarga deformasi plastik, mengaruhi mekanisme nyandhang lan deformasi sing nemtokake prilaku nyandhang materi.Mulane, pemetaan kekerasan cross-sectional (minangka rinci ing Bagean 2.4) ditindakake ing panliten iki kanggo nemtokake pangembangan zona deformasi plastik (PDZ) ing ngisor jalur nyandhang minangka fungsi beban.Wiwit, kaya sing kasebut ing bagean sadurunge, pratandha sing jelas babagan deformasi plastik diamati ing ngisor jejak nyandhang (Gambar 5d, 6d), utamane ing 10 N.
Ing anjir.Figure 7 nuduhake diagram atose cross-sectional tandha nyandhang saka HCMSS dianggep karo ELP ing 3 N lan 10 N. Wigati dicathet menawa nilai atose iki digunakake minangka indeks kanggo ngevaluasi efek hardening karya.Owah-owahan ing atose ngisor tandha nyandhang saka 667 kanggo 672 HV ing 3 N (Fig. 7a), nuduhake yen hardening karya dijarno.Dianggep, amarga resolusi peta microhardness sing kurang (yaiku jarak antarane tandha), metode pangukuran kekerasan sing ditrapake ora bisa ndeteksi owah-owahan kekerasan.Kosok baline, zona PDZ kanthi nilai kekerasan saka 677 nganti 686 HV kanthi ambane maksimal 118 µm lan dawane 488 µm diamati ing 10 N (Gbr. 7b), sing ana hubungane karo jembar trek nyandhang ( Gambar 6a)).Data sing padha babagan variasi ukuran PDZ kanthi beban ditemokake ing studi nyandhang ing SS47 sing diobati karo L-PBF.Asil nuduhake yen anané austenite ditahan mengaruhi daktilitas baja digawe kanthi aditif 3, 12, 50, lan austenit sing ditahan dadi martensit sajrone deformasi plastik (efek plastik transformasi fase), sing ningkatake hardening kerja baja.baja 51. Wiwit sampel VCMSS ngemot austenite ditahan sesuai karo pola difraksi sinar-X sing dibahas sadurunge (Fig. 2e), disaranake supaya austenit sing ditahan ing struktur mikro bisa dadi martensit sajrone kontak, saéngga nambah kekerasan PDZ ( Gambar 7b).Kajaba iku, tatanan slip kedadean ing trek nyandhang (Fig. 5e, 6f) uga nuduhake deformasi plastik disebabake slip dislokasi ing tumindak kaku geser ing kontak geser.Nanging, tegangan geser sing diakibatake ing 3 N ora cukup kanggo ngasilake kapadhetan dislokasi sing dhuwur utawa transformasi austenit sing ditahan dadi martensit sing diamati kanthi cara sing digunakake, mula hardening kerja diamati mung ing 10 N (Gambar 7b).
Diagram kekerasan cross-sectional saka trek nyandhang saka baja tahan karat martensit karbon dhuwur sing kena mesin discharge listrik ing 3 N (a) lan 10 N (b).
Panaliten iki nuduhake prilaku nyandhang lan karakteristik mikrostruktur baja tahan karat martensit karbon dhuwur anyar sing diolah nganggo ELR.Tes nyandhang garing ditindakake kanthi ngusapake ing macem-macem beban, lan conto sing rusak ditliti kanthi nggunakake mikroskop elektron, profilometer laser lan peta kekerasan saka salib-bagean trek nyandhang.
Analisis mikrostruktur ngungkapake distribusi seragam karbida kanthi kandungan kromium sing dhuwur (~ 18,2% karbida) lan vanadium (~ 4,3% karbida) ing matriks martensit lan austenit sing ditahan kanthi microhardness sing relatif dhuwur.Mekanisme nyandhang sing dominan yaiku nyandhang lan oksidasi ing beban sing sithik, dene nyandhang telung awak sing disebabake dening karbida V dhuwur lan oksida gandum sing longgar uga nyumbang kanggo nyandhang nalika nambah beban.Tingkat nyandhang luwih apik tinimbang L-PBF lan baja tahan karat austenitik mesin konvensional, lan malah padha karo baja alat mesin EBM kanthi beban sing sithik.Nilai CoF mudhun kanthi nambah beban amarga transfer materi menyang awak ngelawan.Nggunakake metode pemetaan kekerasan cross-sectional, zona deformasi plastik ditampilake ing ngisor tandha nyandhang.Kemungkinan panyulingan gandum lan transisi fase ing matriks bisa luwih diselidiki nggunakake difraksi backscatter elektron kanggo luwih ngerti efek hardening karya.Résolusi kurang saka peta microhardness ora ngidini visualisasi saka atose zona nyandhang ing kathah Applied kurang, supaya nanoindentation bisa nyedhiyani owah-owahan atose resolusi sing luwih dhuwur nggunakake cara sing padha.
Panaliten iki pisanan nampilake analisis lengkap babagan resistensi nyandhang lan sifat gesekan saka baja tahan karat martensit karbon dhuwur anyar sing diolah nganggo ELR.Ngelingi kamardikan desain geometris saka AM lan kamungkinan kanggo ngurangi langkah mesin karo AM, riset iki bisa mbukak dalan kanggo produksi materi anyar iki lan nggunakake piranti-related nyandhang saka shafts kanggo cetakan injeksi plastik karo saluran cooling rumit.
Bhat, BN Aerospace Materials and Applications, vol.255 (American Society of Aeronautics and Astronautics, 2018).
Bajaj, P. et al.Baja ing manufaktur aditif: review babagan struktur mikro lan sifat.almamater.ngelmu.proyek.772, (2020).
Felli, F., Brotzu, A., Vendittozzi, C., Paolozzi, A. lan Passeggio, F. Karusakan lumahing nyandhang EN 3358 stainless steel komponen aerospace sak ngusapake.seduluran.Ed.Integral Strut.23, 127–135 (2012).
Debroy, T. et al.Aditif Manufaktur Komponen Logam - Proses, Struktur, lan Kinerja.pemrograman.almamater.ngelmu.92, 112–224 (2018).
Herzog D., Sejda V., Vicisk E. lan Emmelmann S. Produksi aditif logam.(2016).https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019.
ASTM International.Terminologi standar kanggo teknologi manufaktur aditif.Produksi cepet.Asisten profesor.https://doi.org/10.1520/F2792-12A.2 (2013).
Bartolomeu F. et al.Sifat mekanik lan tribologi saka baja tahan karat 316L - mbandhingake leleh laser selektif, tekanan panas lan casting konvensional.Tambah menyang.pabrikan.16, 81–89 (2017).
Bakhshwan, M., Myant, KW, Reddichoff, T., lan Pham, MS Microstructure Kontribusi kanggo Additively Fabricated 316L Stainless Steel Garing Sliding Wear Mekanisme lan Anisotropi.almamater.dec.196, 109076 (2020).
Bogelein T., Drypondt SN, Pandey A., Dawson K. lan Tatlock GJ Tanggepan mekanik lan mekanisme deformasi struktur baja hardened karo dispersi wesi oksida sing diduweni dening leleh laser selektif.majalah.87, 201–215 (2015).
Saeidi K., Alvi S., Lofay F., Petkov VI lan Akhtar, F. Kekuwatan mekanik sing luwih dhuwur sawise perawatan panas SLM 2507 ing suhu kamar lan dhuwur, dibantu dening udan sigma hard / ductile.Logam (Basel).9, (2019).
Lashgari, HR, Kong, K., Adabifiroozjaei, E., lan Li, S. Mikrostruktur, reaksi pasca-panas, lan sifat tribologi saka baja tahan karat 17-4 PH sing dicithak 3D.Nganggo 456–457, (2020).
Liu, Y., Tang, M., Hu, Q., Zhang, Y., lan Zhang, L. Perilaku Densifikasi, evolusi mikrostruktur, lan sifat mekanik komposit baja tahan karat TiC / AISI420 sing digawe kanthi leleh laser selektif.almamater.dec.187, 1–13 (2020).
Zhao X. et al.Fabrikasi lan karakterisasi baja tahan karat AISI 420 nggunakake peleburan laser selektif.almamater.pabrikan.proses.30, 1283–1289 (2015).
Sun Y., Moroz A. lan Alrbey K. Sliding nyandhang karakteristik lan prilaku karat saka leleh laser Milih saka 316L stainless steel.J. Alma mater.proyek.nglakokaké.23, 518–526 (2013).
Shibata, K. et al.Gesekan lan nyandhang baja tahan karat bubuk-bed ing pelumasan lenga [J].Tribiol.internal 104, 183-190 (2016).
Wektu kirim: Jun-09-2023