ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПЕРЕХІДНОГО ШАРУ ЗІ СТАЛІ SKH51, СФОРМОВАНОМУ ЕЛЕКТРОІСКРОВИМ ЛЕГУВАННЯМ В КОМПОЗИТНОМУ ГРАДІЄНТНОМУ ПОКРИТТІ
Анотація
В зв’язку з технологічними обмеженнями максимальної товщини наплавленого методом електроіскрового легування шару все частіше застосовуються багатошарові композитні покриття. Важливу роль в забезпечені експлуатаційних параметрів композитного покриття відіграє якість перехідного шару. В статті досліджуються властивості перехідного шару зі сталі SKH51, яка є швидкоріжучою інструментальною сталлю, легованою вольфрамом і молібденом та містить в своїй структурі до матеріалів на основі вольфраму та молібдену і є високошвидкісною інструментальною сталлю з дрібними та однорідними частинками карбіду. Перевагами цієї сталі є: висока твердість, хороша ударна в’язкість і зносостійкість, може використовуватися як проміжний шар між вуглецевою сталлю та надтвердим металокерамічним покриттям. При цьому, в композитному покритті формується градієнтна структура. У даній статті дослідження особливостей формування проміжного шару з сталі SKH51, що нанесений на поверхню сталі 45 методом електроіскрового легування. Було проведено серію з 16 експериментів, в яких було встановлено 4 рівні значень для чотирьох параметрів процесу електроіскрового легування. Контролювалися наступні параметри: товщина покриття, шорсткість поверхні та максимальна ширина зносу 16 зразків. Встановлено, що при зношуванні поверхні покриття SKH51 відбувається переважно абразивне зношування та окислювальна корозія, які виникають в умовах внаслідок сухого тертя призводить до високих температур на поверхні. Для порівняння зносостійкості зразків використовується ширина сліду зносу, що дозволило зменшити похибку вимірювання в порівнянні з ваговим зносом в наслідок пористості отриманого покриття. Метод нормалізації було використано для об’єднання різних цілей оцінки одиничних покриттів в єдину метрику. Було визначено три групи вагових коефіцієнтів з використанням вимог перехідних покриттів до показників ефективності покриття. Отримані значення було підставлено в цільову функцію, і для кожної експериментальної групи визначено нормалізовані розрахункові параметри. В результаті було отримано три різні набори максимальних значень цільових функцій. Оптимальне значення цільової функції відповідало 12-й групі зразків. Таким чином, параметри процесу електроіскрового легування 12-го зразка приймаємо як оптимальні для процесу формування перехідного покриття зі сталі SKH51.
Посилання
2. Aghajani, H., Hadavand, E., Peighambardoust, N.-S., & Khameneh-asl, S. (2020). Electro spark deposition of WC–TiC–Co–Ni cermet coatings on St52 steel. Surfaces Interfaces, 18, 100392. doi:https://doi.org/10.1016/j.surfin.2019.100392
3. Bai, H., Zhong, L., Kang, L. B., Liu, J., Zhuang, W., Lv, Z., & Xu, Y. (2021). A review on wear-resistant coating with high hardness and high toughness on the surface of titanium alloy. Journal of Alloys Compounds, 882, 160645. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom. 2021.160645
4. Chuang, M.-H., Tsai, M.-H., Wang, W.-R., Lin, S.-J., & Yeh, J.-W. J. A. M. (2011). Microstructure and wear behavior of AlxCo1. 5CrFeNi1. 5Tiy high-entropy alloys. 59 (16), 6308–6317. doi:https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.06.041
5. Dragičević, T., & Novak, M. (2018). Weighting factor design in model predictive control of power electronic converters: An artificial neural network approach. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 66 (11), 8870–8880. doi: https://doi.org/10.1109/TIE.2018.2875660.
6. Hazra, S., Mohanty, S., Kumar, S., Basak, R., & Das, A. K. (2022). Experimental investigation of powder mixed microelectrical discharge drilling on SS304 substrate. Materials Today: Proceedings, 62, 270–275. doi:https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.258
7. Kayali, Y., & Talaş, Ş. (2021). Investigation on wear behavior of steels coated with WC by ESD technique. International Journal of Surface Science, 57, 106–112. doi:https://doi.org/10.1134/S2070205120060131
8. Khadem, M., & Kim, D.-E. (2021). Friction and wear behaviors of bare and diamond-like carbon/chromium bi-layer coated SKH51 steel at low temperatures. Surface Coatings Technology, 412, 127018. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127018
9. Kilic, G. B., & Cakan, M. (2006). The analysis of the impact of individual weighting factor on individual scores. Assessment Evaluation in Higher Education, 31 (6), 639–654. doi: https://doi.org/10.1080/02602930600760843
10. Landes, J., Zhou, Z., Lee, K., & Herrera, R. (1991). Normalization method for developing curves with the function. Journal of Testing Evaluation, 19 (4), 305–311. doi: https://doi.org/10.1520/JTE12574J
11. Lawanwong, K., Pornputsiri, N., & Luangsopapun, G. (2011). An investigation of adhesion wear behavior of tool steel on blanking die. Paper presented at the 2011 international conference on advanced materials engineering.
12. Liu, Z. R., Xu, Y. X., Peng, B., Wei, W., Chen, L., & Wang, Q. (2019). Structure and property optimization of Ni-containing AlCrSiN coatings by nano-multilayer construction. Journal of Alloys Compounds, 808, 151630. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.07.342
13. Onan, M., Şahin, O., Yıldırım, E., & Talaş, Ş. (2021). Effect of WC based coatings on the wear of CK45 sheet metal forming dies. International Journal of Surface Science Engineering Failure Analysis, 15 (4), 265–280. doi: https://doi.org/10.1504/IJSURFSE.2021.120959
14. Rolland, G., Cossange, C., Andrieu, A., Blat-Yrieix, M., Sallamand, P., Duband, M., Marlaud, T. (2019). Coating toughness estimation through a Laser Shock Testing in Ni-Cr-B-Si-C Coatings. Materials Science Forum, 941, 1886–1891. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.941.1886
15. Shafyei, H., Salehi, M., & Bahrami, A. (2020). Fabrication, microstructural characterization and mechanical properties evaluation of Ti/TiB/TiB2 composite coatings deposited on Ti6Al4V alloy by electro-spark deposition method. Ceramics International, 46 (10), 15276–15284. doi:http://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.03.068
16. Sharafi, M., & ELMekkawy, T. Y. (2014). Multi-objective optimal design of hybrid renewable energy systems using PSO-simulation based approach. Renewable energy, 68, 67–79. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2014.01.011
17. Shiozawa, K., Morii, Y., Nishino, S. J. J. I. J. S. A. S. M., & Engineering, M. (2006). Subsurface crack initiation and propagation mechanism under the super-long fatigue regime for high speed tool steel (JIS SKH51) by fracture surface topographic analysis. 49 (1), 1–10. doi: http://doi.org/10.1299/jsmea.49.1
18. Thammachot, N., Taweejun, N., Praditja, T., & Homjabok, W. (2023). Effects of Nitrocarburization on the Surface Morphology and Tribology of SKH51 High-Speed Tool Steel. Journal of Materials Engineering Performance, 1–11. doi: http://doi.org/10.1007/s11665-023-08651-5
19. WANG, W., DU, M., ZHANG, X., & GENG, M. (2021). Microstructure and tribological properties of WC-Ni matrix cermet coatings prepared by electrospark deposition on H13 steel substrate. Acta Metall Sin, 57 (8), 1048–1056. doi: https://doi.org/10.11900/0412.1961.2020.00360
20. Yang, W.-C., Chon, S.-H., Choe, C.-M., & Yang, J.-Y. (2021). Materials selection method using TOPSIS with some popular normalization methods. Engineering Research Express, 3 (1), 015020. doi: https://doi.org/10.1088/2631-8695/abd5a7
21. Zhang, Z., Tarelnyk, V., Konoplianchenko, I., Liu, G., Wang, H., Du, X., . . . Li, Z. (2023). New evaluation method for the characterization of coatings by electroerosive alloying. Materials Research Express. doi:http://doi.org/DOI10.1088/2053-1591/acc15b
22. Zhao, W., Su, H., He, W., Wang, X., Cui, X., & Luo, S. (2023). Defect Control of Electro-spark Deposition WC–Co Coatings via Adjusting Pulse Energy and Deposited Layer Number. Journal of Materials Engineering Performance, 32 (3), 1402–1411. doi: https://doi.org/10.1007/s11665-022-07204-6
ISSN 
ISSN 
