Analiza odporności na zużycie materiałów gradientowych typu Fe-Al

Przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne spiekanych materiałów gradientowych na osnowie faz intermetalicznych z układu Fe-Al. Materiał badawczy wytworzono w dwóch wariantach: z płynną i skokową zmianą zawartości aluminium. Pomiary odporności na zużycie ścierne przeprowadzono metodą "pin on disc" dla skojarzeń materiał gradientowy od strony Fe50Al-stal 0H18N9 i gradient od strony Fe-stal 0H18N9. Podczas prób zużyciowych rejestrowano zmiany współczynnika tarcia w funkcji czasu trwania próby. Przeprowadzono analizę współpracujących powierzchni próbki i przeciwpróbki, rejestrując profil chropowatości oraz mikroskopowe obrazy topograficzne. Analizę oceny jakościowej badanych powierzchni przeprowadzono w oparciu o parametry profilu chropowatości Ra i Rz. Stwierdzono, że współczynnik tarcia w przypadku pary ciernej Fe-przeciwpróbka i Fe50Al-przeciwpróbka ma porównywalną wartość wynoszącą około 0,5. Analiza powierzchni próbek (strony Fe50Al i Fe) po zużyciu w warunkach tarcia suchego wskazuje na dominujący charakter zużycia adhezyjnego. Na powierzchni Fe50Al widoczne są liczne zaciągnięcia materiału próbki, zaobserwowano również przenoszenie materiału z przeciwpróbki na próbkę i odwrotnie. Mechanizm zużycia przeciwpróbki (stal 0H18N9) był nieco inny, powierzchnia nosi ślady mikroskrawania i mikrobruzdowania, których główną przyczyną mogły być wykruszone z próbki cząstki tlenków.

---

The analysis of wear resistance of Fe-Al graded materials was presented in this paper. The materials were produced by the laminar batch preparation of the matrix, by the use of the numerically controlled batch head. Cold compressed compacts were sintered under the periodically changing load, and then were annealing at the temperature of 1200°C in the inert gas atmosphere. Two technological variants of Fe-Al graded materials were manufactured: continuous and discrete (three samples for every variant). Wear abrasion test was performed in air temperature on a pin-on-disc T10 apparatus. The samples were prepared by electric discharge machining. The dimensions of the Fe-Al gradient pin were 3.5 mm in diameter by 4.2 mm in height. The pin was pushed against counter face (0H18N9 alloy, average hardness 30 HRC) with a pressure of 1.6 MPa at sliding velocity of 0.2 m/s during 2 hours. Every gradient samples wearing off from two sides: "pure iron" and Fe50Al phase. The results of wear test was presented as loss linear dimension and change of friction coefficient versus time of sliding. Additionally, the surfaces of the each frictional couple (pin and face counter) were examined by profilometer (analysis of roughness profiles - Ra and Rz parameters) and observed by SEM using BSE method. It was found the friction coefficient was comparable for all investigated friction couples, and its value was about 0.5. Additionally, wear level of continuous and discrete Fe-Al gradient was the same both pure iron side and Fe50Al side. Therefore further investigation carried out only one technological variant. It was stated the loss linear dimension for of Fe-0H18N9 couple is about 600 μm versus of 30 μm wear of Fe50-Al-0H18N9. Analysis of the surfaces of "pure Fe" and Fe50Al side and after dry-friction wearing, indicates that dominant mechanism of wearing is adhesive. The wearing of counter sample (0H18N9 steel) is quite different. Analysis of wear traces micrographs for indicates wear of counter face is a combination of adhesive wear, abrasion and erosion. The mechanism of wearing is near abrasive for counter face mated with Fe50Al side of Fe-Al gradient.