AN INVESTIGATION OF THE FRICTION AND WEAR BEHAVIOUR OF 15B35H BORON STEEL UNDER DRY SLIDING CONDITIONS

Abstract

Recently, boron steels are the materials getting more widely used in engineering applications. It is the fact that investigations of tribological properties of the materials have economically great importance. In this study, dry sliding wear behaviour of untreated, hardened with water quenching and tempered after hardening 15B35H boron steel specimens were experimentally investigated in the laboratory conditions. Surface hardnesses, mean coefficient of frictions and specific wear rates were measured and also microstructure analyses of specimens were conducted. It is observed that, while all the specimens showed similar and relatively stable friction behaviour, hardness values and wear resistance of the heat treated specimens were significantly improved. As a result of the study, it is concluded that the 15B35H boron steel can be good alternative to other widely known machine manufacturing steels in engineering applications where sliding wear exist.  

Keywords

• Boron steels,15B35H,dry sliding wear,friction,heat treatment

15B35H BORLU ÇELİĞİNİN KURU KAYMA KOŞULLARINDA SÜRTÜNME VE AŞINMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Abstract

Borlu çelikler, son zamanlarda çeşitli mühendislik uygulamalarında kullanımı gün geçtikçe artmakta olan malzemelerdir. Bu tip malzemelerin tribolojik özelliklerinin incelenmesi üzerine yapılan araştırmaların ekonomik anlamda büyük önem taşıdığı da bir gerçektir. Bu çalışmada; işlemsiz, suda su verilerek sertleştirilmiş ve sertleştirme sonrası temperlenmiş 15B35H borlu çelik malzemelerin sürtünme ve aşınma davranışları deneysel olarak kuru kayma koşullarında incelenmiştir. Numunelerin yüzey sertlik değerleri, ortalama sürtünme katsayıları ve aşınma oranları ölçülmüş ve ayrıca mikroyapı analizleri de yapılmıştır. Numunelerin tümünde benzer ve kararlı sürtünme davranışları gözlemlenirken, ısıl işlemli numunelerin sertlik değerlerinde ve aşınma dayanımlarında önemli artışlar elde edilmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda, 15B35H borlu çeliğinin, kayma aşınmasına maruz mühendislik uygulamalarında bilinen diğer makine imalat çeliklerine göre iyi bir alternatif olabileceği anlaşılmıştır.

Keywords

• Borlu çelikler,15B35H,kuru kayma aşınması,sürtünme,ısıl işlem

References

1. [1] W. Crafts, “Deep-hardening boron steels”, United States Patent Office, Patent No: 2.280.283, 4 p. (1942).
2. [2] J. Hardell, E. Kassfeldt and B. Prakash, “Friction and wear behaviour of high strength boron steel at elevated temperatures of up to 800 °C”, Wear, 264, 788-799 (2008).
3. [3] J. Cai, J. Lin, J. Wilsius and T. A. Dean, “Theoretical and experimental investigations on austenization of a boron steel”, Metal Forming, 2, 183-189 (2008).
4. [4] B. M. Kapadia, “Effect of boron additions on the toughness of heat-treated low-alloy steels”, J. Heat Treat., 5(1), 41-53 (1987).
5. [5] E. P. Degarmo, J. T. Black and R. A. Kohser, “Materials and processes in manufacturing”, Collier Macmillan Canada, 1038 p. (1984).
6. [6] A. Özsoy, “Çeliğin borlanmasında borür tabakası, geçiş zonu ve ana matriksin özelliklerinin iyileştirilmesi”, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 100 s. (1991).
7. [7] M. M. Arıkan ve G. Başman, “Otomotiv endüstrisi için yeni çelik ürünler ve özellikleri”, I. Ulusal Demir-Çelik Sempozyumu, Karadeniz Ereğli Zonguldak, 387-400 (2001).
8. [8] Ü. Er, “Borlu çelikler ve tarımsal mekanizasyonda kullanım alanları”, 25. Ulusal Tarımsal Mekanizasyon Kongresi, Isparta, 425-428 (2009).

9. [9] E. Kassfeldt and J. Lundmark, “Tribological properties of hardened high strength boron steel at combined Rolling and sliding condition”, Wear, 267, 2287-2293 (2009).
10. [10] M. Merklein, J. Lechier and M. Geiger, “Characterisation of the flow properties of the quenchenable ultra high strength steel 22MnB5”, Ann. CIRP, 55(1), 229-236 (2006).
11. [11] M. Naderi, L. Durrenberger, A. Molinari and W. Bleck, “Costitutive relationships for 22MnB5 boron steel deformed isothermelly at high temperatures”, Materials Science and Engineering A, 478, 130-139 (2008).
12. [12] Z. W. Xing, J. Bao and Y. Y. Yang, “Numerical simulation of hot stamping of quenchable boron steel”, Materials Science and Engineering A, 499, 28-31 (2009).
13. [13] M. Naderi, V. Uthaisangsuk, U. Prahl and W. Bleck, “A numerical and experimental investigation into hot stamping of boron alloyed heat treated steels”, Steel Research Int., 79(2), 77-84 (2008).
14. [14] H. Karbasian and A. E. Tekkaya, “A review on hot stamping”, Journal of Materials Processing Technology, 210, 2103-2118 (2010).
15. [15] A. Turetta, S. Bruschi and A. Ghiotti, “Investigation of 22MnB5 formability in hot stamping operations”, Journal of Materials Processing Technology, 177, 396-400 (2006).
16. [16] D. Mohr and F. Ebnoether, “Plasticity and fracture of martensitic boron steel under plane stress conditions”, International Journal of Solids and Structures, 46, 3535-3547 (2009).
17. [17] O. Kurumahmut, “22MnB5 çelik sacların elektrikli ısıtma ile sıcak şekillendirilmesinin deneysel analizleri”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 147 s. (2009).
18. [18] X. M. Wang and X. L. He, “Effect of boron addition on structure and properties of low carbon bainitic steels”, ISIJ Intenational, 42(S), 38-46 (2002).
19. [19] N. I. Kobasko, M. A. Aronov, J. A. Powell, L. C. F. Canale and G. E. Totten, “Improved production of automotive parts by intensive quench processing”, La Metallurgia Italiana, 2, 13-22 (2006).
20. [20] Anonymous, “Raex®B Boron Steels”, Rautaruukki Steel, 8 p. (2004).
21. [21] E. L. Chipres, I. Mejia, C. Maldonado, A. B. Jacuinde and J. M. Cabrera, “Hot ductility behavior of boron microalloyed steels”, Materials Science and Engineering A, 460-461, 464-470 (2007).
22. [22] M. Uslu, “Docol 22MnB5 çeliğinin balistik özelliklerinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 132 s. (2007).
23. [23] Ü. Er ve H. Gaşan, “Bazı borlu çeliklerin toprak işleme aletlerinin uç demirlerinde kullanımının laboratuar koşullarında incelenmesi”, 23. Ulusal Tarımsal Mekanizasyon Kongresi, Çanakkale, 293-296 (2006).
24. [24] Ü. Er, “The abrasive wear behaviour of boron steels”, Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 17(2), 59-70 (2004).
25. [25] Online: http://www.arcelormittal.com/fce/repository/transfer/EN_Update3_040105.pdf, “Quenchable boron steel”, Arcelor FCS Commercial Magazine, (2011).
26. [26] B. Bhushan, “Principles and applications of tribology”, John Wiley and Sons USA, 1020 p. (1999).