REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Obraba je ena ključnih težav v mnogih vrstah inženirskih komponent, ki določa njihovo življenjsko dobo. Enako velja za orodja in orodna jekla, ki so osrednja tema te doktorske disertacije. Odziv in obrabno obnašanje orodja v različnih proizvodnih procesih in delovnih pogojih je v veliki meri povezano z njihovo končno mikrostrukturo in lastnostmi. Večina obstoječe literature je osredotočena na komercialno dostopna jekla, kjer so režimi toplotne obdelave izbrani tako, da se doseže največja trdota materiala za zmanjšanje obrabe. Vendar upoštevanje specifične mikrostrukture pri različnih trdotah in razumevanje vpliva na tribološke lastnosti še ni ustrezno razjasnjeno. Zraven tega je pomembno, da se tribološko ovrednoti konvencialna orodna jekla do potankosti, saj so bolj specialni materiali veliko dražji. Zato je bil cilj te doktorske disertacije raziskati in opisati vpliv različnih mikrostruktur konvencionalnih orodnih jekel (različna morfologija karbida, usmerjenost, delež, velikost, tip) in trdote martenzitne matrice na obrabne lastnosti in obnašanje med obrabo. Razlika v volumskih deležih, tipu in velikosti trdih delcev v matrici, tj. karbidov je posledica različnih kemijskih sestav jekel. Poleg tega smo na mikrostrukturo vplivali s spremembo toplotne obdelave.
Rezultati so pokazali, da ima najboljše obrabne lastnosti fino zrnata matrica z velikostjo zrn ASTM 5 ali manjše, doseženo s primerno temperaturo avstenitizacije. Po drugi strani pa lahko nepravilna avstentizacija materiala vodi do rasti avstenitnih zrn ali prisotnosti neraztopljenih karbidov, kar posledično poslabšala mehanske lastnosti in odpornost proti obrabi.
Prisotnost karbidov različnega tipa, deleža in velikosti (morfologije) v martenzitni matrici ima različne učinke na obrabo, kar pa je tudi odvisno od trdote matrice. Pri višjih trdotah matrice večji delež velikih evtektičnih karbidov (tipa M7C3) pripomore k izboljšani obrabni odpornosti. Po drugi strani pa, kadar trdota pade pod določeno vrednost (<54 HRC), večji delež in bolj homogena distribucija manjših karbidov (M23C6 in MC tipa) v kombinaciji z manjšim deležem večjih, da najboljše lastnosti. Trdota matrice je pomembna za preprečevanje odstranjevanja karbida iz matrice, zlasti pri mehanizmu abrazivne obrabe. Obraba se poveča zaradi plastične deformacije popuščene martenzitne matrice, kar vodi v pokanje velikih karbidov in njihove odstranitve iz matrice.
Pri adhezijski obrabi se odpornost proti obrabi na splošno izboljša s povečanim deležem karbidov, zlasti velikih. Kadar pa so kontaktni pogoji milejši, lahko ti karbidi delujejo kot rezalni robovi, pasti za obrabne delce in območja kopičenja prenesenega materiala, kar vodi do visoke stopnje adhezijske obrabe.
Toplotna obremenitev jekla za delo v vročem znatno zmanjša natezno trdnost in mejo tečenja pri določeni trdoti. Mehanizem obrabe pri povišanih temperaturah ni odvisen le od sprememb mehanskih lastnosti, temveč tudi od oksidacije površine, ki se obrablja. Mehkejša matrica pospeši oksidacijo površine, kar zavre abrazijsko obrabo.