Вплив твердої цементації порошком із шкаралупи курячих яєць і вібраційного гартування на механічні властивості сталі AISI 9310

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244118

Ключові слова:

сталь AISI 9310, вібраційне гартування, тверда цементація, число поверхневої твердості, зносостійкість

Анотація

Вивчено вплив вібраційного гартування (ВГ) на вміст вуглецю, мікроструктуру і механічні властивості (число поверхневої твердості, зносостійкість) під час твердої цементації сталі AISI 9310. Метою даного дослідження є підвищення поверхневої твердості та зносостійкості сталі AISI 9310. Частою проблемою під час гартування після твердої цементації є те, що густе охолоджуюче середовище нерівномірно змочує поверхню зразка, що призводить до нерівномірної швидкості охолодження, і в результаті неоднорідного розподілу поверхневої твердості зразка. Отже, необхідні дослідження застосування вібратора під час обробки гартуванням.   

Зразки обробляли твердою цементацією за температури 875 °C, часу витримки 3 години. Цементуюча суміш складалася з порошку шкаралупи курячих яєць (ПШКЯ) та деревного вугілля з рисового лушпиння (ДВРЛ) з різними ваговими співвідношеннями 5 %:95 %, 15 %:85 %, і 30%: 70%. Потім слідує гартування з використанням охолоджуючого середовища з 10% тростинної патоки і вібратора. Випробування на твердість проводилися за допомогою приладу для вимірювання мікротвердості по Віккерсу, випробування на зносостійкість з використанням штифтодискової машини, для спостереження за змінами мікроструктури та вмісту вуглецю на поверхні зразка використовували скануючий електронний мікроскоп (СЕМ-ЕРС).

Результати показали, що застосування ВГ призвело до утворення невеликої мартенситної мікроструктури, в той час як без ВГ в основному мартенситної з невеликою кількістю залишкового фериту. Під час твердої цементації з використанням цементуючої суміші 70 % ДВРЛ, 30% ПШКЯ та ВГ найбільше число поверхневої твердості становить 685 кг/мм2, зносостійкість – 0,32 см/мг. ВГ забезпечує більш рівномірний розподіл охолоджуючого середовища з густої тростинної патоки, що призводить до рівномірної швидкості охолодження зразків. 

Спонсор дослідження

  • The authors thank Prof. Rudy Soenoko, Prof. Wahyono Suprapto are acknowledged for invaluable endless collaborations. Prof. I.G.N Wardhana Director Postgraduated Doctor Mechanical Engineering Program Brawijaya University permission to use of laboratory and other resource materials

Біографії авторів

Sinarep Sinarep, University of Mataram

Master of Tehnical Sciences, Lecturer

Department of Mechanical Engineering

Sujita Darmo, University of Mataram

Doctor of Technical Sciences, Senior Lecturer

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Xie, L., Palmer, D., Otto, F., Wang, Z., Jane Wang, Q. (2014). Effect of Surface Hardening Technique and Case Depth on Rolling Contact Fatigue Behavior of Alloy Steels. Tribology Transactions, 58 (2), 215–224. doi: https://doi.org/10.1080/10402004.2014.960957
  2. Nedeloni, L., Korka, Z. I., Pascal, D. T., Kazamer, N., Nedeloni, M. D. (2018). Comparative Study on Dry Sliding Wear Resistance of Carbon Steel, Alloyed Steel and Cast Iron. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 416, 012026. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/416/1/012026
  3. The Effect of Liquid Nitriding and Carborizing on Adhesive Wear Resistance of Carbon Steel 1020 (2011). Engineering and Technology Journal, 29 (5), 231–240. Aailable at: https://etj.uotechnology.edu.iq/article_30781.html
  4. Hawas, M. N. (2013). Effect of Ageing Time on Adhesive Wear of AL Alloy AA6061-T6. Journal of Kerbala University, 11 (4), 145–152. Aailable at: https://www.researchgate.net/publication/320546383_Effect_of_Ageing_Time_on_Adhesive_Wear_of_AL_Alloy_AA6061-T6
  5. Singh, S., Singh, D., Sachan, K., Arya, A. (2013). Effect of Soaking Time And Applied Load On Wear Behavior of Carburized Mild Steel. IOSR Journal of Engineering, 03 (02), 10–19. doi: https://doi.org/10.9790/3021-03211019
  6. Ihom, A. P., Nyior, G. B., Alabi, O. O., Segun, S., Nor Iv, J., Ogbodo, J. (2012). The Potentials of Waste Organic Materials for Surface Hardness Improvement of Mild Steel. International Journal of Scientific & Engineering Research, 3 (11). Aailable at: https://www.ijser.org/researchpaper/The-Potentials-of-Waste-Organic-Materials-for-Surface-Hardness-Improvement-of-Mild-Steel.pdf
  7. García Molleja, J., Milanese, M., Piccoli, M., Moroso, R., Niedbalski, J., Nosei, L. et. al. (2013). Stability of expanded austenite, generated by ion carburizing and ion nitriding of AISI 316L SS, under high temperature and high energy pulsed ion beam irradiation. Surface and Coatings Technology, 218, 142–151. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.12.043
  8. Morita, T., Hirano, Y., Asakura, K., Kumakiri, T., Ikenaga, M., Kagaya, C. (2012). Effects of plasma carburizing and DLC coating on friction-wear characteristics, mechanical properties and fatigue strength of stainless steel. Materials Science and Engineering: A, 558, 349–355. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.08.011
  9. Awogbemi, O., Inambao, F., Onuh, E. I. (2020). Modification and characterization of chicken eggshell for possible catalytic applications. Heliyon, 6 (10), e05283. doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e05283
  10. Arunlertaree, C., Kaewsomboon, W., Kumsopa, A., Pokethitiyook, P., Panyawathanakit, P. (2007). Removal of lead from battery manufacturing wastewater by egg shell. Songklanakarin Journal of Science and Technology, 29 (3), 857–868. Aailable at: https://www.researchgate.net/publication/26469281_Removal_of_lead_from_battery_manufacturing_wastewater_by_egg_shell
  11. Wei, Y., Zurecki, Z., Sisson, R. D. (2015). Optimization of processing conditions in plasma activated nitrogen–hydrocarbon carburizing. Surface and Coatings Technology, 272, 190–197. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.04.006
  12. Alsultan, S., Quitzke, C., Cheng, Z., Krüger, L., Volkova, O., Wendler, M. (2021). Strain‐Induced Martensite Formation and Mechanical Properties of Fe–19Cr–4Ni–3Mn–0.15N–0.15C Austenitic Stainless Steel at Cryogenic Temperature. Steel Research International, 92 (6), 2000611. doi: https://doi.org/10.1002/srin.202000611
  13. Nwoke, V. U., Nnuka, E. E., Odo, J. U., Obiorah, S. M. O. (2014). Effect of Process Variables On The Mechanical Properties Of Surface Hardened Mild Steel Quenched In Different Media. International Journal of Scientific & Technology Research, 3 (4), 388–398. Aailable at: https://www.ijstr.org/final-print/apr2014/Effect-Of-Process-Variables-On-The-Mechanical-Properties-Of-Surface-Hardened-Mild-Steel-Quenched-In-Different-Media.pdf
  14. Darmo, S., Sinarep, S., Soenoko, R. (2021). A study of the pack carburizing quenching treatment with cane molasses cooling medium effect on the wear resistance of low carbon steel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (110)), 32–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.228627
  15. Jiang, X., Zhou, Y., Shi, C., Mao, D. (2018). Effects of Ultrasonic-Aided Quenching on the Corrosion Resistance of GB 35CrMoV Steel in Seawater Environment. Metals, 8 (2), 104. doi: https://doi.org/10.3390/met8020104
  16. Zhao, W., Liu, D., Chiang, R., Qin, H., Zhang, X., Zhang, H. et. al. (2020). Effects of ultrasonic nanocrystal surface modification on the surface integrity, microstructure, and wear resistance of 300M martensitic ultra-high strength steel. Journal of Materials Processing Technology, 285, 116767. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116767
  17. Llano, J. F., Pérez, E. A., Cárdenas, A. (2019). Husk rice used in the pack carburizing process of the AISI 1020 steel. International Journal of Engineering & Technology, 8 (3), 333–336. Aailable at: https://www.sciencepubco.com/index.php/ijet/article/view/29484
  18. Redmann, R., Kessler, O. (2012). Ultrasonic assisted water quenching of aluminium and steel cylinders. International Heat Treatment and Surface Engineering, 6 (3), 115–121. doi: https://doi.org/10.1179/1749514812z.00000000021
  19. Barbosa, J., Puga, H. (2017). Ultrasonic melt processing in the low pressure investment casting of Al alloys. Journal of Materials Processing Technology, 244, 150–156. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.01.031
  20. Dodo, M. R., Dauda, E. T., Adamu, M. A. (2016). Investigating the cooling rate of cane molasses as quenching medium for 0.61% C high carbon steels. Metallurgical and Materials Engineering, 22 (1), 39–50. doi: https://doi.org/10.30544/139
  21. Komarov, S. (2016). Cavitation Phenomena in Ultrasonic Casting and Their Industrial Application. Tetsu-to-Hagane, 102 (3), 179–185. doi: https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.tetsu-2015-097

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-22

Як цитувати

Sinarep, S., & Darmo, S. (2021). Вплив твердої цементації порошком із шкаралупи курячих яєць і вібраційного гартування на механічні властивості сталі AISI 9310 . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(12 (114), 12–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244118

Номер

Том 6 № 12 (114) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Sinarep Sinarep, Sujita Darmo

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.