Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xử lý Cryogenic Sâu cho Thép Công Cụ AISI M2 và Tối ưu Hóa Các Đặc Tính Chịu Mài Mòn của Nó Sử Dụng Phương Pháp Taguchi
Tóm tắt
Bài báo nghiên cứu này tập trung vào tối ưu hóa các tham số thử nghiệm mài mòn cho các vật liệu thép công cụ AISI M2 được xử lý cryogenic sâu khác nhau. Vật liệu thép công cụ AISI M2 có sẵn trên thị trường được gia công theo tiêu chuẩn ASTM G99-05 và đã trải qua quá trình xử lý cryogenic sâu với các thời gian giữ khác nhau là 12, 24 và 36 giờ, tiếp theo là quá trình tôi ở 150 °C trong 2 giờ. Các mẫu thử được kiểm tra độ chịu mài mòn của chúng bằng cách sử dụng thiết lập thử nghiệm mài mòn kiểu chốt trên đĩa, áp dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm của Taguchi. Các biến điều khiển được chọn là thời gian giữ chữa trị cryogenic sâu, tốc độ của đĩa quay và tải trọng áp dụng lên chốt mẫu. Thử nghiệm mài mòn được thực hiện theo các thử nghiệm được tạo ra bởi mảng trực giao của Taguchi L27, và các kết quả được phân tích bằng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và phân tích phương sai. Kết quả cho thấy thời gian giữ cryogenic có ảnh hưởng lớn đến độ chịu mài mòn, tiếp theo là tải trọng lên chốt và tốc độ đĩa. Cũng nhận thấy rằng thời gian giữ 24 giờ để xử lý cryogenic sâu mang lại độ chịu mài mòn tốt hơn so với 12 và 36 giờ. Phân tích vi cấu trúc và nhiễu xạ X-ray của các mẫu được xử lý cryogenic cho thấy sự chuyển đổi của austenit giữ lại thành martensit và sự hình thành các carbide tinh thể trong cấu trúc mạng martensit sau quá trình xử lý cryogenic sâu, điều này chịu trách nhiệm cho sự gia tăng độ chịu mài mòn. Ngoài ra, phân tích bề mặt mài mòn cho thấy mài mòn bám dính, mài mòn oxy hóa và mài mòn mài là các cơ chế mài mòn chủ yếu được quan sát dưới các điều kiện thử nghiệm khác nhau.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Sindi, C.T.; Najafabadi, M.A.; Salehi, M.: Investigation of surface damages during sheet metal forming using acoustic emission. Proc. Inst. Mech. Eng. Part J J. Eng. Tribol. 227(3), 286–296 (2013)
Ebner, R.; Leitner, H.; Jeglitsch, F.; Caliskanoglu, D.: Methods of property oriented tool steel design. In: Proceeding of 5th International Conference on Tooling, Leoben, Sept. 29th to October 1st (pp. 3–24) (1999, October)
Podgornik, B.; Leskovšek, V.: Microstructure and origin of hot-work tool steel fracture toughness deviation. Metall. Mater. Trans. A 44(13), 5694–5702 (2013)
Billur, E.; Altan, T.: Challenges in forming advanced high strength steels. In: Proceedings of New Developments in Sheet Metal Forming, pp. 285–304 (2012)
Leskovšek, V.; Podgornik, B.: Vacuum heat treatment, deep cryogenic treatment and simultaneous pulse plasma nitriding and tempering of P/M S390MC steel. Mater. Sci. Eng. A 531, 119–129 (2012)
Surberg, C.H.; Stratton, P.; Lingenhöle, K.: The effect of some heat treatment parameters on the dimensional stability of AISI D2. Cryogenics 48(1–2), 42–47 (2008)
Li, S.; Deng, L.; Wu, X.: The mechanism investigation of deep cryogenic treatment on high alloy martensitic steel by low frequency internal friction. Cryogenics 50(8), 433–438 (2010)
Das, D.; Sarkar, R.; Dutta, A.K.; Ray, K.K.: Influence of sub-zero treatments on fracture toughness of AISI D2 steel. Mater. Sci. Eng. A 528(2), 589–603 (2010)
Thornton, R.; Slatter, T.; Ghadbeigi, H.: Effects of deep cryogenic treatment on the dry sliding wear performance of ferrous alloys. Wear 305(1–2), 177–191 (2013)
Podgornik, B.; Majdic, F.; Leskovsek, V.; Vizintin, J.: Improving tribological properties of tool steels through combination of deep-cryogenic treatment and plasma nitriding. Wear 288, 88–93 (2012)
Amini, K.; Akhbarizadeh, A.; Javadpour, S.: Investigating the effect of quench environment and deep cryogenic treatment on the wear behavior of AZ91. Mater. Des. 1980–2015(54), 154–160 (2014)
Li, S.; Min, N.; Li, J.; Wu, X.: Internal friction measurements of phase transformations during the process of deep cryogenic treatment of a tool steel. Cryogenics 57, 1–5 (2013)
Li, S.; Min, N.; Li, J.; Wu, X.; Li, C.; Tang, L.: Experimental verification of segregation of carbon and precipitation of carbides due to deep cryogenic treatment for tool steel by internal friction method. Mater. Sci. Eng. A 575, 51–60 (2013)
Carlson, E.: Cold treating and cryogenic treatment of steel. ASM Int. ASM Handb. 4, 203–206 (1991)
Jia-shan, G.E.; Xian-guo, Y.A.N.; Hong, G.U.O.; Haizhen, Z.; Xiawei, D.: Stochastic characteristics analysis on mechanical properties of W6Mo5Cr4V2 high-speed steel. Heat Treat. Met. 1, 052 (2015)
Leskovšek, V.; Kalin, M.; Vižintin, J.: Influence of deep-cryogenic treatment on wear resistance of vacuum heat-treated HSS. Vacuum 80(6), 507–518 (2006)
Lal, D.M.; Renganarayanan, S.; Kalanidhi, A.: Cryogenic treatment to augment wear resistance of tool and die steels. Cryogenics 41(3), 149–155 (2001)
Collins, D.N.: Deep cryogenic treatment of a D2 cold work tool steel. Heat Treat. Met. 3, 71–74 (1997)
Molinari, A.; Pellizzari, M.; Gialanella, S.; Straffelini, G.; Stiasny, K.H.: Effect of deep cryogenic treatment on the mechanical properties of tool steels. J. Mater. Process. Technol. 118(1–3), 350–355 (2001)
Yan, X.G.; Li, D.Y.: Effects of the sub-zero treatment condition on microstructure, mechanical behavior and wear resistance of W9Mo3Cr4V high speed steel. Wear 302(1–2), 854–862 (2013)
Stratton, P.F.: Optimising nano-carbide precipitation in tool steels. Mater. Sci. Eng. A 449, 809–812 (2007)
Candane, D.; Alagumurthi, N.; Palaniradja, K.: Effect of cryogenic treatment on microstructure and wear characteristics of AISI M35 HSS. Int. J. Mater. Sci. Appl. 2(2), 56–65 (2013)
Thornton, P.A.: Fundamentals of Engineering Materials, p. 144. Prentice-Hall, Upper Saddle River (1985)
Akincioğlu, S.; Gökkaya, H.; Uygur, İ.: A review of cryogenic treatment on cutting tools. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 78(9–12), 1609–1627 (2015)
Bongale, A.; Kumar, S.; Sachit, T.S.; Jadhav, P.: Wear rate optimization of Al/SiCnp/E-glass fibre hybrid metal matrix composites using Taguchi method and genetic algorithm and development of wear model using artificial neural networks. Mater. Res. Express 5, 035005 (2018)