Obecność fazy ciekłej w obszarze kontaktu narzędzia z odkuwką ze stopu tytanu jako źródło katastrofalnego mechanizmu zużycia

Celem niniejszej pracy było określenie mechanizmu zużywania się materiału matrycy, jak i odkuwki tytanowej podczas procesu kucia matrycowego. Materiałem do badań była stal narzędziowa 55NiCrMoV7 z warstwą napawaną o pod-wyższonej zawartości Cr i Mo oraz odkuwka ze stopu Ti6Al4V. W wyniku kucia w temperaturze 940ºC na powierzchni obu materiałów pojawiły się wyraźne wy-żłobienia. Analiza metalograficzna pozwoliła stwierdzić, iż na powierzchni materiałów występują porowate struktury tlenkowe. Analiza chemiczna z tych obsza-rów wykazała obecność w produktach zużycia występujących na materiale matrycy – zwiększonej zawartości tytanu i aluminium. Wzajemne mieszanie materiału odkuwki i matrycy skutkowało powstaniem na powierzchni materiału niskotopliwej eutektyki. Zwiększenie temperatury na powierzchni styku najprawdopodob-niej związane było z efektem egzotermicznym od odkształcenia, jak i tarciem występującym podczas procesu kucia. Zwiększony udział fazy α na powierzchni odkuwki skutkował powstawaniem w obszarach przypowierzchniowych siatki pęknięć. Pęknięcia te powodowały dodatkową intensyfikację procesu zużycia.

---

The wear mechanisms of titanium alloy forging and tool steel used for die forging are presented. Materials for the investigations were 55NiCrMoV7 tool steel and Ti6Al4V titanium alloy. The die forging process was performed at 940ºC on backward hammer BECHE. On the surface of the die and forging, a groove net was observed after the process. Metallographic analysis indicated the presence of oxidation products on the surfaces of the tested materials. A net of micro-cracks and an increase in the α phase volume fraction was observed in the subsurface area of the titanium alloy. Chemical microanalysis from the die surface area and on the cross section revealed the presence of titanium and aluminium in the wear products. Mutual mixing of materials resulted in the formation of low-temperature eutectics on the surfaces. The exothermic effect of titanium alloy plastic deformation and the friction resulted in a temperature increase. The liquid phase cased gridding of materials surfaces. The higher volume fraction of the α phase and presence of cracks in the subsurface area of titanium alloy also probably intensify wear.