D2,
D6 and Calmax cold work tool steels were heat treated in vacuum hardening, made
grinding and plasma nitrided in 75% N2 + 25% H2
atmosphere at 450 °C for 12 h at 2 mbar.
Characterization of samples has been carried out by means of surface roughness,
microstructure, microhardness and wear-friction. Wear-friction characteristics
of samples have been investigated using a ball-on-disc tribosystem with a WC-Co ball.
Plasma nitriding increased the surface roughness of samples. However, this
effect was decreased with higher surface roughness of base metal. Fe4N
(γ'), Fe3N (ε) and CrN phases were obtained on the surfaces of
samples. Higher surface hardness was obtained in the plasma nitrided D2 and D6
steels. No significant mass loss was observed in the ball on-disc tribosystem. So,
the wear of samples was characterized
with the worn surfaces using a
scanning electron microscope (SEM). Plasma nitriding improved the wear
resistance and decreased the friction coefficient of steels. Plasma nitrided D2
steel showed the highest wear resistance, whereas plasma nitrided Calmax steel
exhibited the lowest wear resistance. However, plasma nitrided Calmax tool
steel had relatively lower friction coefficient than the other plasma nitrided
steels. In general, brittle layer fractures have determined the friction
coefficient.
Cold work tool steels Plasma nitriding Microhardness Friction coefficient Wear surface characterization
TUBITAK
Project No. 3180859
This work was funded by Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) (Project No. 3180859). The authors acknowledge to TUBITAK for financial support.
D2,
D6 ve Calmax soğuk iş takım çelikleri vakum altında sertleştirildi, taşlandı ve
75% N2 + 25% H2 atmosferinde 450 °C sıcaklıkta ve 2 mbar
basınç altında 12 saat süre ile plazma nitrürlendi. Numuneler yüzey
pürüzlülüğü, mikroyapı, mikrosertlik ve aşınma-sürtünme testleri ile
karakterize edildi. Aşınma-sürtünme karakteristiklerinin belirlenmesinde WC-Co
bilyasına sahip ball-on-disk sürtünme-aşınma sistemi kullanıldı. Plasma
nitrürleme numunelerin yüzey pürüzlülüğünü arttırmıştır. Ancak, bu etki temel
malzemenin daha yüksek yüzey pürüzlülüğü ile azalmıştır. Plazma nitrürlenmiş numunelerin
yüzeylerinde Fe4N (γ'), Fe3N (ε) ve CrN
fazları elde edilmiştir. Plazma nitürlenmiş D2 ve D6 çeliklerinde daha yüksek
yüzey sertlikleri elde edilmiştir. Ball-on-disk sürtünme-aşınma sisteminde
numunelerde önemli bir kütle kaybı meydana gelmemiştir. Bu yüzden,
numunelerdeki aşınma taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize
edilmiştir. Plazma nitrürleme çeliklerin aşınma dayanımını iyileştirmesinin
yanında sürtünme katsayısını da düşürmüştür. Plazma nitürlenmiş D2 çeliği en
yüksek aşınma dayanımına sahip olurken, plazma nitrülenmiş Calmax çeliği ise en
düşük aşınma dayanımı sergilemiştir. Ancak, plazma nitrürlenmiş Calmax çeliği
diğer plazma nitrülenmiş çeliklere nazaran nispeten daha düşük sürtünme
katsayısına sahip olmuştur. Genel olarak, aşınma ürünü kırılgan nitrür
parçacıkları sürtünme katsayısını belirleyici rol oynamıştır.
Soğuk iş takım çelikleri Plazma nitrürleme Mikrosertlik Sürtünme katsayısı Aşınma yüzeyi karakterizasyonu
Project No. 3180859
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Materials Engineering (Other) |
Journal Section | Research Articles |
Authors | |
Project Number | Project No. 3180859 |
Publication Date | April 30, 2020 |
Submission Date | October 7, 2019 |
Acceptance Date | April 21, 2020 |
Published in Issue | Year 2020 Volume: 25 Issue: 1 |
Announcements:
30.03.2021-Beginning with our April 2021 (26/1) issue, in accordance with the new criteria of TR-Dizin, the Declaration of Conflict of Interest and the Declaration of Author Contribution forms fulfilled and signed by all authors are required as well as the Copyright form during the initial submission of the manuscript. Furthermore two new sections, i.e. ‘Conflict of Interest’ and ‘Author Contribution’, should be added to the manuscript. Links of those forms that should be submitted with the initial manuscript can be found in our 'Author Guidelines' and 'Submission Procedure' pages. The manuscript template is also updated. For articles reviewed and accepted for publication in our 2021 and ongoing issues and for articles currently under review process, those forms should also be fulfilled, signed and uploaded to the system by authors.