The Home of HASTELLOY® and HAYNES® Alloys

金属到金属滑动磨损

在金属材料的情况下,在没有润滑的情况下,钴基合金通常被认为是高负荷下滑动磨损的最188bet金宝搏手机客户端下载耐磨损。在这种条件下,一种称为“陷阱”的伤害形式是常见的;这被认为是由塑性变形,原子粘合(或冷焊接)的塑性变形,然后在一个或两个表面上断裂,导致材料转移。如将显示,测试结果证实,基于钴的合金是耐药性的。188bet金宝搏手机客户端下载此外,它们表明,不锈钢非常容易发生这种形式的损坏,与其原子结构无关。

Galling, however, is not the only form of damage encountered in unlubricated sliding systems. At lower loads, and particularly at high relative velocities (which induce considerable heating of the metallic surfaces), oxide growth and stripping is a possibility. Under such circumstances (sometimes termed “oxidative” wear), the characteristics of the base metal are somewhat masked. This is certainly true at temperatures in excess of about 500°C, where oxides tend to control the sliding wear process, as long as the underlying material is sufficiently supportive. At very high temperatures, very smooth oxide surfaces can be generated on sliding metallic materials; it has been surmised that these so-called “glazes” might involve some form of thermal transformation, or that fine oxide particulates are easily sheared and even out the contact surfaces.

Haynes International(和前公司)涵盖的金属对金属磨损测试史40年。金宝搏app在早期(1978年至1986年)中,使用陷入困境和块块的试验来评估并比较当时公司组合的铸造和焊接覆盖材料(主要是钴和镍和镍)的特点(这项业务的勤奋部门于1986年出售)。建造了一种凸起盘(POD)单元,能够提高温度测试,但得到了可疑的结果,并迅速摆脱了青睐。1981年进行了一些房间和高温,金属到金属合同测试(在加利福尼亚州的一般原子)(骗子和李,1983年),并清楚地表明了钴的益处,即使它涉及焊接覆盖物(坚硬的)材料而不是锻造产品。

在Haynes International的第二期金属对金属测试恰逢Ultimet®合金的开发金宝搏app和推广,首款锻造,基于钴,腐蚀和耐磨材料,从Haynes的实验室出售后,销售面向勤奋的业务。这一时期为1989年至1992年,涉及大多陷入锻造材料的测试,尽管测试了其他形式的Ultimet®合金,特别是由Haynes生产的锻造钢丝耗材制成的焊接覆盖物。金宝搏app

金宝搏app哈伊恩斯国际最近仅进入了第三期金属到金属测试,凭借购买ASTM G99兼容的针头盘式测试仪,加上海恩斯陷入困境试验夹具的重新捕获。更重要的是,哈伊恩斯国际已获得广域,金宝搏app基于激光,3D测量系统,以实现极其准确的表面分析。

符合ASTM G99符合的引脚盘试验和Haynes磨削测试位于金属到金属滑动磨损光谱的相对端。金宝搏app磁盘盘测试模拟高速/低负荷条件(例如,在许多轴承和旋转密封件中发现),而陷入测试模拟低速/高负荷条件(在高扭矩附件和螺栓脱离期间发现,例如)。在没有液体的情况下,可以在高速/低负荷,金属到金属滑动期间产生高表面温度;这些可以导致含有氧化物颗粒的碎屑。

另一方面,陷入困境,可以导致癫痫发作(由于材料的粘合),并且可以在小滑动距离上产生相对大量的损伤(大块材料从一个表面转移到另一个表面,或在界面处释放))。

为了说明合金基础和强化机制对高速/低负载滑动磨损的影响,在哈耶斯国际对ASTM G99兼容的早期作品,针对圆盘测试仪已经专注于(自耦耦合)Haynes®25,金宝搏app230®和282®合金。188bet金宝搏手机客户端下载金宝搏appHaynes®25合金是含有10重量%的钴基合金。%镍以调节其转化趋势。金宝搏appHaynes®230®合金是一种镍基合金,具有相似的合金化添加剂,在类似的水平。金宝搏appHAYNES®282®合金是一种伽玛式加强,基于镍的材料。

三种合金的销磨损程度显示在下列条形图中,这表明钴基Haynes®25合金188bet金宝搏手机客户端下载是三种合金的最耐用于30 n的负载和线性速度金宝搏app2米/秒。

PIN磨损30N,2M-S线性速度

在这些条件下发现γ-Prime强化Haynes®2金宝搏app82®合金比固体溶液加强,基于镍的Haynes®230®合金在这些条件下耐磨性更大。此外,发现282®合金在10和20n的载荷下表现出非常低的摩擦系数,而25和230®合金的摩擦系数通常与在10至30n的范围内的负荷无关,如图10所示188bet金宝搏手机客户端下载下面的图表。

对Haynes®282®合金摩擦系数的连续测量金宝搏app
10,20和30次牛顿的负载(线性滑动速度2 m / s)

Haynes®282®合金的摩擦系数连续测量金宝搏app

Haynes®25合金的摩擦系数连续测量金宝搏app
10,20和30次牛顿的负载(线性滑动速度2 m / s)

Haynes®25合金的摩擦系数连续测量金宝搏app

Haynes®230®合金摩擦系数的连续测量金宝搏app
10,20和30次牛顿的负载(线性滑动速度2 m / s)

Haynes®230®合金摩擦系数的连续测量金宝搏app

第一个难堪的海恩斯国际使用的测试金宝搏appl was of simple design, and involved the rotation (through 360°) of a 9.5 mm diameter pin (the sliding surface being a flat section, perpendicular to the cylindrical axis) against a block of dimensions 102 mm x 102 mm x 12.7 mm, under various loads (applied using a tensile testing machine, in compression mode). The main problem with this test, apart from load variations associated with deformation and fracture events at the sliding interface and the pin-to-machine coupling, was the subjective nature of the analysis.

分析涉及对滑动表面的视觉检查和确定是否发生“gall”。在各种载荷下进行测试,使用表观接触区域转换为应力,并确定阈值应力(观察到良性的最低)。This first test was unable to differentiate between the various wear-resistant, cobalt-based STELLITE® alloys in the Company’s product portfolio at that time, and scanning electron microscopy suggested that the visual inspection was revealing only the scale of the damage, i.e. surfaces purported to be free of galling exhibited the same signs of damage, only on a micro-scale.

为了解决第一次测试的一些局限性,制定了更改(特别是在使用类似测试的Armco的司法学实验室之后,但使用顺时针逆时针,多旋转技术)。最重要的变化是使用表面轮廓测定来替换视觉检查,以定量测定块表面的峰谷幅度的变化。通常,销和块表面似乎表现出类似的变化;因此,它被认为仅分析嵌段表面,其更常好于轮廓测定法(没有边缘掉落)。其他变化包括较大直径(15.9mm)的销,以适应顶部的较大的凹形锥形(以将用于从拉伸机器传递的滚珠轴承夹住),并且通过120的10行程顺时针逆旋转旋转技术°弧。

除了旁边,ASTM标准(G98)材料的抗粘附性的试验方法类似于ARMCO使用的,其具有强烈的ASTM表示。然而,它需要销的单一旋转(其被称为标准中的按钮),并且对阈值粘合应力的主观判断(已被认为是不可接受的,用于排序钴基合金)。188bet金宝搏手机客户端下载

在以下三个数字(每个对应于特定负载)中,给出了使用1981年引入的测试和涉及表面轮廓测定的金宝搏app测试的自耦/交配的陷阱数据(用于涉及表面轮廓的许多锻造产品)。

1361千克负荷造成1361千克损伤的程度
*年龄硬化
316L,410和2205遭受了总癫痫发作(损伤程度超过200μm)

磨损程度的损伤(UM)2722千克负荷
*年龄硬化
316L,410和2205未在2722千克的负载下进行测试
17-4 pH太粗糙,测量(具有超过200μm的损伤程度)

4082千克负荷的粘土损伤程度
*年龄硬化
316L,410和2205未在4082千克的负载下进行测试
17-4 pH太粗糙,测量(具有超过200μm的损伤程度)
230®和HR-120®合金的值超过200μm188bet金宝搏手机客户端下载

审查这些数字表示:

  1. 基于钴的材料6B合金,ULTIMET®合金和25合金在所有三个载荷时都有非常高的抗磨损性。
  2. Nitronic®合金60(由Armco开发的高硅,200型,奥氏体不锈钢)在最低载荷下表现出非常高的陷阱,但在较高载荷下造成良好的耐药性。
  3. 镍对钴合金的粘性抗性有害,如188合金(22重量%Ni)相对于Ultimet®合金(9重量%Ni)和25合金(10重量%Ni188bet金宝搏手机客户端下载)的性能所示的性能所示)。
  4. 在测试的镍基合金中,最耐磨损的是年龄硬化188bet金宝搏手机客户端下载的718合金;这种BODE适用于其他伽马 - 双重素或伽马素加强的超合金。188bet金宝搏手机客户端下载
  5. The nickel-chromium-molybdenum (C-type) alloys and 625 alloy exhibit moderate resistance to galling over the range of loads studied.
  6. 除了Nitronic®合金60,不锈钢非常容易发生磨损;实际上,除了年龄硬化的17-4 pH合金外,不锈钢倾向于如此强烈地粘合,以至于它们在自交配测试期间抓住(如此多,因此甚至没有考虑在较高载荷的测试中的测试。

关于不同的配对材料的效果,在下图中的锻造Ultimet®合金说明了这些。对于所有这些测试,销是由Ultimet®杆制成的,并且块由配对面材料的板制成(沿X轴表示)。Ultimet®合金与许多不同的材料兼容,以陷入意义;这对于其他钴合金不一定是正确的。188bet金宝搏手机客户端下载请注意,除304和410不锈钢的情况外,损坏程度的负荷的影响不强。

Ultimet合金与逆面材料的粘合损伤程度(UM)

为了识别耐磨钴合金的许多应用涉及焊接覆盖(临界表面),下图描绘了稀释对Ultimet®焊缝的血液抗性的影响,如汽油钨弧(或188bet金宝搏手机客户端下载TIG)焊接过程。这些数据(Crack,1993使用一种不寻常的方法产生,涉及制造预混合的耗材,它们的沉积在冷却的铜嵌段上,以产生已知和均质组合物的“全焊金属”样品。

确认稀释效果取决于基材的类型,选择了两种组成不同的材料,用于与Ultimet®合金预混合。这些是1040碳钢和316L不锈钢。关于研究所选择的稀释水平(9.1%和16.7%),这些表示“覆盖到底物”的比率为10:1和5:1(稀释被定义为焊接珠粒中的基材的百分比)。还制备并测试了Ultimet®合金的未稀释样品。

为了使预混合耗材(直径为4.8mm的焊条),利用高频炉和架空吸引铸造系统。电荷材料锻造坯料(在Ultimet®合金的情况下),切割锻造板(在碳钢和不锈钢的情况下)。

From these data, it is evident that dilution (at the 9.1% and 16.7% levels, which would be considered low to moderate) has little effect upon the galling resistance of ULTIMET® alloy.

用于稀释的自带Ultimet GTA焊接覆盖层的磨损程度(UM)

虽然1981年在一般原子进行了上述金属到金属滑动试验,但涉及面向硬盘(不是锻造)材料的性能,它们确实表明合金基础和温度的重要性。因此,所得到的图表是值,并且如下所示。

含有不同CO,Ni,Fe水平的188bet金宝搏手机客户端下载合金磨损率

磨损率500摄氏度接触压力,用于CO,Ni,Fe的不同水平188bet金宝搏手机客户端下载

最后,重要的是表明在海恩斯国际上现代磨损测试的复杂性和准确性。金宝搏app最近 (Krishnamurthy和Crook,2018),进行粘合试验以量化钴作为磨损合金基础的益处,并研究γ-主要强化(镍基合金)的优点。188bet金宝搏手机客户端下载为此,比较了HAYNES®25,230®金宝搏app和282®合金。188bet金宝搏手机客户端下载使用广域,基于激光的3D测量系统产生的结果如下图所示。这些涉及2722千克(6000磅)和1981个多冲程手术的负荷。

块疤痕粗糙度,自耦合

块疤痕粗糙度,UM 316L不锈钢块

从这些图表中,很明显:

  1. 钴(作为锻造合金基座)提供比镍的粘合更高的耐药性,无论是山谷粗糙度的峰值均衡,还是斜纹疤痕的均匀平均粗糙度。
  2. 这适用于自耦耦合系统和316L反面。
  3. 伽玛 - 主要加强对自耦合条件下的高温镍合金的粘性电阻非常有益,而316L不锈钢。188bet金宝搏手机客户端下载

重要的是,上述条形图中的值表示总瘢痕区域的基于激光的读数,而不是沿着两直径的基于触控笔的读数(如上次时)。而且,所有夫妻都经过两次测试,并且结果平均。

如下所示的最终图是Haynes®230®块瘢痕的激光生成的图像(由1500x放大),颜色编码,以指示表面特征的高度和深度。金宝搏app

激光生成的Haynes®230®块疤痕图像金宝搏app

最佳