Fig. 5a shows the variation of friction coefficient with time during the dry sliding contact for the three conditions of the 4140 flat specimens. Both the baseline material and the heat hardened samples showed relatively low-friction coefficient at the beginning of the test. In both cases friction gradually increased for the duration of the test. The FSP treated sample on the other hand started sliding at a much higher friction coefficient. Although noisy, the friction was nearly constant for the duration of the test. By the end of the test, friction for the three was all trending toward each other, although the FSP specimen friction is still higher. The average friction coefficient for the entire duration of the test for the three materials is shown in Fig. 5b indicating the higher dry friction with FSP and about similar friction for baseline and heat treated specimens.
Although, the FSP treatment increased the friction during sliding contact, it showed much lower wear in both the flat and the ball counterface. Fig. 6a and b shows the amount of wear in the 52100 steel ball counterface and the 4140 flat specimens respectively. The heat treated flat produced much more wear on the counterface ball compared to the baseline flat. This can be attributed to higher hardness of the heat treated material. The FSP treated flat however produced the least amount of wear on the counterface ball in spite of having the highest surface hardness of the three. This may be the result of microstructural refinement of the near surface layer by FSP. Both thermal heat treatment and the FSP treatment reduced wear in the flat specimens as shown in Fig. 6b, again with FSP treated surface showing the lowest amount of wear. Optical micrographs of the wear track on the three flat specimens are shown in Fig. 7. Both the baseline material and the heat treated specimen showed identical wear mechanism. There is evidence of abrasion, possible sliding fatigue wear and formation of transfer layer in patches (Fig. 7a and b). For the FSP treated flat, wear occurred primarily by abrasion and some limited amount of transfer layer patches (Fig. 7c). Compared to the other two flats, the extent of surface damage and wear was much reduced.
Under oil lubrication with PAO, the friction behavior is essentially the same for three materials, i.e., baseline, heat treated and FSP treated. This is true for the three loads tested. Fig. 8a and b shows the variation of friction coefficient with time for tests conducted at 25 and 75 N, respectively. The measured friction coefficients are between 0.1 and 0.12 for all the contact pairs. The friction of the baseline material is slightly noisier compared to the hardened surfaces, especially at the low load of 25 N. This may be indicative of more local plasticity at the asperity contacts of the softer annealed material compared to harder surfaces. The average friction coefficient for the entire duration of each of the lubricated tests is shown in Fig. 8c. There was a slight reduction in average friction with load, but little difference between the three conditions of the flat specimen.
In spite of minimal differences in the lubricated friction during test with the three different flats, the wear behaviors in both the counterface ball and the flat specimens were very different. Fig. 9a shows the measured amount of wear at the conclusion of test for different flats at different loads. For the baseline material, the amount of on the 52100 ball increased with increasing load. For the hardened surfaces however, the least amount of wear on the ball was observed at load of 75 N. This was observed to coincide with the formation of an oxide layer as shown in Fig. 10 and verified with EDS analysis. Much more significant differences were observed in the flat specimen wear (Fig. 9b). Significant reduction was observed in the wear of hardened surfaces compared to the baseline material. FSP treatment reduced the wear much more than thermal hardening. In all the flats, it is observed that the amount of wear increases with increasing load, but at much lower rate for FSP treatment. In general, the heat treatment reduced 4140 steel flat wear by about 5× compared to the baseline, while FSP reduced the wear by more than 30×.
Examination of the worn surface showed that wear in the baseline material involves significant amount of plastic deformation as indicated by material pile-up at the edge of track in Fig. 11b. SEM analysis indicates the wear mechanisms in the baseline material consist of abrasion, as shown by scratches in the direction of sliding, as displayed in Fig. 12a and fatigue as illustrated by cracks formation and material loss, as seen in Fig. 12b. In heat hardened flats, less plastic deformation occurred. There is no evidence of material pile-up at the edge and material removal occurred primarily by abrasion, as shown Fig. 12a. The increase in hardness is expected to reduce the amount of plastic deformation, which also reduces the extent of fatigue damage. Nonetheless, considerable amount of material removal did occur. In the FSP flat, minimal surface damage and material removal occurred. There were only a few scratches and minimal plastic deformation, as shown in Fig. 13. Indeed SEM analysis show occurrence of only superficial damage and material removal. An original grinding mark running across the wear track can still be clearly seen in Fig. 14; illustrating minimal material removal.
รูปที่ 43 แสดงความผันแปรของสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานกับเวลาในช่วงบริการเลื่อนติดต่อสามเงื่อนไขของการแบนตัวอย่าง ทั้งวัสดุพื้นฐานและความร้อนแข็งตัวอย่าง พบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่จุดเริ่มต้นของการทดสอบ ในทั้งสองกรณีแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นสำหรับระยะเวลาของการทดสอบFSP ปฏิบัติ ตัวอย่าง บนมืออื่น ๆที่เริ่มเลื่อนสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมากขึ้น ถึงแม้ว่าหนวกหู แรงเสียดทานก็เกือบคงที่สำหรับระยะเวลาของการทดสอบ โดยจุดสิ้นสุดของการทดสอบแรงเสียดทานสำหรับสามเป็นแนวโน้มที่มีต่อแต่ละอื่น ๆ แม้ว่า FSP ชิ้นงานแรงเสียดทานจะยังคงสูงขึ้นสัมประสิทธิ์ความเสียดทานเฉลี่ยสำหรับระยะเวลาทั้งหมดของการสอบสามวัสดุที่แสดงไว้ในรูปที่ 5B ซึ่งสูงกว่าแห้งเสียดสีกับ FSP เกี่ยวกับแรงเสียดทานและความร้อนได้รับการรักษาก่อนและกันนะครับ
ถึงแม้ว่าการรักษา FSP เพิ่มแรงเสียดทานระหว่างเลื่อนติดต่อ พบสวมล่างมาก ทั้งแบน และลูก counterface . ภาพประกอบ6a และ B แสดงจํานวนใส่ใน 52100 ลูกเหล็ก counterface และการแบนตัวอย่างตามลำดับ ความร้อนถือว่าแบนผลิตใส่มากขึ้นใน counterface บอลเมื่อเทียบกับเส้นแบน นี้สามารถนำมาประกอบกับความแข็งของวัสดุสูงความร้อนรักษาFSP ถือว่าแบนแต่ผลิตจํานวนน้อยสวมใส่บน counterface บอลแม้ว่ามีพื้นผิวที่มีความแข็งของทั้งสาม นี้อาจเป็นผลของการปรับแต่งโครงสร้างจุลภาคของชั้นพื้นผิวใกล้ FSP . ทั้งความร้อนการรักษาและการรักษาลดลงใน FSP ใส่ชิ้นงานแบนดังแสดงในรูปที่ 6B ,อีกครั้งกับ FSP รักษาพื้นผิวแสดงปริมาณต่ำสุดของสวมใส่ แสง micrographs ของสวมบนสามแบนตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 7 ทั้งพื้นฐานและตัวอย่างวัสดุความร้อนรักษา พบกลไกใส่เหมือนกัน มีหลักฐานของการเกิดความเมื่อยล้าและสวมได้เลื่อนชั้นโอนในแพทช์ ( รูปที่ 0 และ B ) สำหรับ FSP ถือว่าแบนใส่ที่เกิดขึ้นเป็นหลัก โดยการ จำกัด ปริมาณของการถ่ายโอนและแพทช์ Layer ( รูปที่ 5 ) เมื่อเทียบกับอีกสองแฟลต , ขอบเขตของความเสียหายผิวและสวมใส่มากลดลง
ภายใต้น้ำมันกับเปา พฤติกรรมการเสียดสีเป็นหลักเดียวกันสำหรับวัสดุ 3 ชนิด คือ พื้นฐาน ความร้อนได้รับการรักษาและ FSP รักษา นี้เป็นจริงสำหรับสามโหลดทดสอบ ภาพประกอบเอและบี แสดงการเปลี่ยนแปลงของสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานกับเวลาสำหรับการทดสอบที่ 25 และ 75 N ตามลำดับ การวัดสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่าง 0.1 และ 0.2 สำหรับทุกคู่ที่ติดต่อ แรงเสียดทานของวัสดุพื้นฐานเล็กน้อย noisier เมื่อเทียบกับพื้นผิวแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่โหลดต่ำ 25 ม.นี่อาจจะบ่งบอกถึงพลาสติกมากขึ้นในท้องถิ่นที่ asperity รายชื่อของนุ่มอบวัสดุเทียบกับหนักพื้นผิว สัมประสิทธิ์ความเสียดทานเฉลี่ยสำหรับระยะเวลาทั้งหมดของแต่ละการทดสอบจะแสดงในรูปที่ 8 ซี หล่อลื่น มีการลดลงเล็กน้อยในค่าเฉลี่ยแรงเสียดทานกับโหลดแต่แตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างสามเงื่อนไขของตัวแบน
ทั้งๆที่มีความแตกต่างที่น้อยที่สุดในการหล่อลื่นแรงเสียดทานระหว่างการทดสอบกับที่แตกต่างกันสามแฟลต , ใส่พฤติกรรมทั้งใน counterface บอลและทำการแบน แตกต่างกันมาก รูปแสดงการวัดจำนวนปริมาณของสวมใส่ที่บทสรุปของการทดสอบสำหรับแฟลตต่าง ๆที่โหลดที่แตกต่างกัน วัสดุพื้นฐาน ปริมาณที่เพิ่มขึ้น 52100 บอลกับโหลดที่เพิ่มขึ้นสำหรับการชุบแข็งพื้นผิวอย่างไรก็ตาม จํานวนน้อยสวมใส่บนลูกบอลพบโหลดของ 75 . นี้ซึ่งตรงกับการสะสมของชั้นออกไซด์ดังแสดงในรูปที่ 10 และตรวจสอบกับวิเคราะห์การศึกษา . มากแตกต่างจากที่ใส่ ( รูปตัวอย่างแบน 9B )ลดลงและพบในการสึกหรอของพื้นผิวแข็ง เมื่อเทียบกับวัสดุพื้นฐาน การลดการสึกหรอ FSP มากกว่าความร้อนการแข็งตัว ในแฟลตทั้งหมด พบว่า ปริมาณเพิ่มขึ้นใส่กับโหลดเพิ่มขึ้น แต่ในอัตราที่ต่ำกว่ามากสำหรับ FSP รักษา โดยทั่วไป , การรักษาความร้อนลดลง 4140 แบนใส่ประมาณ 5 ×เมื่อเทียบกับพื้นฐานในขณะที่ FSP ลดใส่มากกว่า 30 × .
การใส่พื้นผิวให้ใส่ในวัสดุพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับจำนวนเงินที่สำคัญของการเสียรูปพลาสติก ( วัสดุกองขึ้นที่ขอบของเส้นทางในรูป 11B การวิเคราะห์ SEM พบว่ากลไกการสึกหรอในวัสดุพื้นฐานประกอบด้วยขัดถู , ที่แสดงโดย รอยขีดข่วนใน ทิศทางของการเลื่อน ตามที่ปรากฏในฟิคชั้น 12A และความเหนื่อยล้าที่แสดงโดยรอยแตกเกิดการสูญเสียวัสดุ ตามที่เห็นในรูปความร้อนแข็ง 12A ในแฟลตพลาสติกน้อย ความผิดปกติที่เกิดขึ้น ไม่มีหลักฐานจากกองวัสดุที่ขอบ และการกำจัดวัสดุที่เกิดขึ้นเป็นหลักโดยการขัดถู ดังรูปที่ 12 . เพิ่มความแข็ง คาดว่าจะลดปริมาณของการเสียรูปพลาสติกซึ่งยังช่วยลดขอบเขตของความเสียหายล้า อย่างไรก็ตาม ปริมาณวัสดุกำจัดไม่ได้เกิดขึ้น ใน FSP แบน , ความเสียหายผิวน้อยที่สุดและการกำจัดวัสดุที่เกิดขึ้น มีเพียงไม่กี่รอยขีดข่วนและการเสียรูปพลาสติกน้อย ดังแสดงในรูปที่ 13 แน่นอน SEM พบเกิดความเสียหายเพียงผิวเผิน และถอดวัสดุเดิมคัฟมาร์ควิ่งข้ามสวมยังสามารถเห็นได้ในรูปที่ 14 แสดงวัสดุกำจัด
; น้อยที่สุด
การแปล กรุณารอสักครู่..