Results of the present study show t

Results of the present study show that FSP is an effective, rapid and energy efficient means of hardening steel surfaces, especially if the carbon content is about 0.4% and higher. Such steel composition can be thermally hardened without the need to change the near surface carbon content as usually done in carburizing heat treatment. Indeed, FSP was observed to enable hardening of 4140 steel surface layer to a level higher than the maximum hardness expected for the alloy, based on its carbon content. For steel with 0.4% carbon content, the maximum hardness achievable by heat treatment of austenitizing and quenching is about 7.0 GPa. That was in fact, that hardness achieved by the thermal treatment in the present study. With FSP, surface hardness of about 7.8 GPa was obtained.

This remarkable surface hardening by FSP is attributed to three mechanisms; namely phase transformation, grain refinement and increased C solubility. From the measured tool temperature of 940 °C observed in the present study and reported temperatures well in excess of 1000 °C during friction stir welding of steel materials, the FSP material will experience rapid heating to temperatures, well in excess of the austenitizing temperature for 4140 steel (780 °C). Once the tool passes, rapid cooling occurs resulting in the transformation of the austenite to much harder martensite phase. Microstructural analysis of FSP in the present study verified occurrence of this phase transformation. The severe plasticity involved in the FSP process also leads to substantial grain refinement. Such grain refinement of the austenite phase will produce ultra-fine grained martensite upon phase transformation. According to the Hall–Patch relationship, such ultra-fine grained martensite will exhibit enhanced strength (hardness) and ductility.

Another common way of increasing steel hardness besides grain refinement is to increase the carbon content in the austenite phase before transformation to martensite. During convention heat treatment, parts are often soaked at the austenitizing temperature to allow dissolution of carbide particle and cementite in the pearlite. This often results in grain growth, unless extraordinary measures are taken as in rapid heat treatment [18]. It is also well known the severe plastic deformation increases the dissolution of cementite in steel [19] and [20]. Since FSP involves severe plastic deformation, enhanced dissolution of the cementite is expected, thereby increasing the carbon content in the austenite even though the process time is short. The increased carbon content will increase the hardenability of the processed material and consequently higher hardness upon quenching. Thus, the grain refinement and the enhanced carbon dissolution accounts for higher hardness of FSP treated steel compared to traditional heat treatment.

Although, the present study demonstrates that FSP is a potential method to rapidly harden steel surfaces by creating a case layer of hard processed material, some major technical barriers exist. One of the main technical challenges for the process is the tool material, especially for steels with high hardenability. The most common tool material used for FSP include different grades of tool steel, some tungsten alloys, such as Densimet, and tungsten carbide (WC). These tool materials are adequately durable for relatively soft materials. However for hard materials such as alloy steel with good hardenability, the current crop of tool materials is not durable enough. Consequently, the tool materials that have been used for FSP of steel thus far include PCBN, high refractory alloys, such as W–Re alloys; all of which are very expensive. Because of the high temperatures the tools will experience during FSP of steel material, the durability of even these expensive tool material is not assumed. There is therefore a need for new generation tool material for large industrial scale FSP processing of tribological steel materials.

The surface hardening produced by FSP in the present study translated to significant improvement in tribological performance under both dry and boundary lubricated condition. The effect of FSP treatment on friction is minimal, especially under lubricated conditions in comparison with heat hardened and annealed material. However, it produced substantial reduction in wear of the 4140 steel material. More than 30× reduction in wear was observed with FSP treatment when compared to conventional thermal treatment. The remarkable improvement is associated with the microstructural modification of the near surface material by FSP as compared to thermal treatment. Wear mechanisms were observed to be primarily by abrasion and fatigue. The enhanced hardness of FSP is expected to reduce the extent of abrasion and the grain refinement resulting from the process is expected to reduce level of damage and wear by fatigue when compared to surface hardening by thermal treatment.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แสดงผลการศึกษาปรากฏว่า FSP เป็นที่มีประสิทธิภาพ รวดเร็ว และพลังงานมีประสิทธิภาพวิธีการเข้มงวดกว่าพื้นผิวเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าปริมาณคาร์บอน ประมาณ 0.4% และสูงกว่า องค์ประกอบเช่นเหล็กสามารถจะแข็งโดยไม่ต้องเปลี่ยนใกล้ผิวคาร์บอนเนื้อหาเป็นปกติทำ carburizing ชุบแพ แน่นอน FSP ถูกสังเกตให้แข็งของเหล็กกล้า 4140 ชั้นผิวระดับสูงกว่าค่าสูงสุดที่คาดไว้สำหรับโลหะผสม ตามเนื้อหาคาร์บอน สำหรับเหล็กที่มีคาร์บอน 0.4% ความแข็งสูงสุดที่ทำได้ ด้วยความร้อนของ austenitizing และการชุบเป็น 7.0 เกี่ยวกับเกรดเฉลี่ย ที่มีความเป็นจริง ความแข็งนั้นทำได้ โดยการรักษาความร้อนในการศึกษาปัจจุบัน มี FSP ผิวแข็งประมาณ 7.8 GPa ได้รับการบันทึกนี้แข็งผิวโดดเด่น โดย FSP เป็นกลไกสาม คือ ระยะการเปลี่ยนแปลง เมล็ดพืช และการละลาย C เพิ่มขึ้น จากเครื่องมือวัด อุณหภูมิของ 940 ° C ในการศึกษาปัจจุบัน และรายงานอุณหภูมิดีเกินกว่า 1000 ° C ระหว่างแรงเสียดทานผัดเชื่อมวัสดุเหล็ก วัสดุ FSP จะได้สัมผัสกับความร้อนอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิ ดีเกินกว่าอุณหภูมิ austenitizing สำหรับเหล็ก 4140 (780 ° C) เมื่อเครื่องมือผ่าน ระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นเป็นผลลัพธ์ในการเปลี่ยนแปลงของ austenite martensite ชัดระยะ วิเคราะห์ microstructural FSP ในการศึกษาปัจจุบันตรวจสอบเหตุการณ์การเปลี่ยนแปลงระยะนี้ Plasticity รุนแรงที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ FSP ยังนำไปสู่การพบเมล็ดรีไฟน์เมนท์ ละเอียดลออเช่นเมล็ดของเฟสที่ austenite จะผลิต martensite grained ดีทันตามการเปลี่ยนแปลงขั้นตอน ตามความสัมพันธ์ ศาลา – ปรับปรุง martensite grained ดีพิเศษดังกล่าวจะแสดงความแข็งแรงเพิ่มขึ้น (ความแข็ง) และเกิดความเหนียวโดยอีกวิธีที่เพิ่มความแข็งเหล็กนอกรีไฟน์เมนท์เมล็ดข้าวจะเพิ่มปริมาณคาร์บอนใน austenite ระยะก่อนการเปลี่ยนแปลงเพื่อ martensite ในระหว่างการประชุมรักษาความร้อน ชิ้นส่วนมัก soaked อุณหภูมิ austenitizing ให้ยุบของอนุภาคคาร์ไบด์ cementite ใน pearlite จะ นี้มักจะส่งผลในการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าว ยกเว้นว่ามีดำเนินมาตรการพิเศษในการรักษาความร้อนอย่างรวดเร็ว [18] ยังดีเรียกว่า แมพพลาสติกรุนแรงเพิ่มยุบ cementite ในเหล็ก [19] [20] ตั้งแต่ FSP เกี่ยวข้องกับแมพพลาสติกรุนแรง คาดว่ายุบเพิ่มของ cementite ที่ จึงช่วยเพิ่มคาร์บอนใน austenite แม้เวลาจะสั้น ปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นจะเพิ่มชุบแข็งแปรรูปวัสดุและความแข็งสูงดังนั้นเมื่อการชุบ ดังนั้น เมล็ดข้าวและการบัญชียุบคาร์บอนเพิ่มสูงขึ้นความแข็งของ FSP ถือเหล็กเมื่อเทียบกับการรักษาความร้อนแบบดั้งเดิมแม้ว่า การศึกษานำเสนอแสดงให้เห็นว่า FSP วิธีการอาจจะเริ่มผิวเหล็ก โดยการสร้างชั้นกรณีวัสดุหนักประมวลผลอย่างรวดเร็ว บางอุปสรรคทางเทคนิคหลัก ๆ อยู่ หนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคหลักสำหรับกระบวนการวัสดุเครื่องมือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ steels มีสูงชุบแข็งได้ วัสดุเครื่องมือทั่วไปที่ใช้ FSP รวมเกรดต่าง ๆ เครื่องมือเหล็ก โลหะผสมบางทังสเตน Densimet และทังสเตนไฮไดรด์ (สุขา) วัสดุเครื่องมือเหล่านี้จะทนทานเพียงพอสำหรับวัสดุค่อนข้างอ่อน อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุแข็งเช่นเหล็กโลหะผสมที่มีการชุบแข็งดี พืชปัจจุบันวัสดุและเครื่องมือไม่ทนทานพอ ดังนั้น วัสดุเครื่องมือที่ใช้สำหรับ FSP เหล็กฉะนี้ รวม PCBN สูง refractory โลหะผสม เช่นโลหะผสม W – Re ทั้งหมดมีราคาแพงมาก เนื่องจากอุณหภูมิสูงจะได้สัมผัสมือระหว่าง FSP วัสดุเหล็ก ไม่มีสันนิษฐานอายุการใช้งานของวัสดุเหล่านี้แม้แต่เครื่องมือมีราคาแพง ดังนั้นไม่จำเป็นสำหรับวัสดุเครื่องมือรุ่นใหม่สำหรับการประมวลผล FSP ขนาดใหญ่อุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก tribologicalแปลแข็งผิวที่ผลิต โดย FSP ในการศึกษามีการปรับปรุงที่สำคัญใน tribological ประสิทธิภาพการทำงานทั้งสองแห้งและเงื่อนไขขอบเขต lubricated ผลของการรักษา FSP ในแรงเสียดทานน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไข lubricated เมื่อเปรียบเทียบกับความร้อนที่แข็ง และ annealed วัสดุ อย่างไรก็ตาม มันผลิตลดพบสวมวัสดุเหล็ก 4140 ลดซื้อมากกว่า 30 ชุดได้สังเกต ด้วย FSP รักษาเมื่อเทียบกับปลาแซลมอนความร้อน การปรับปรุงที่โดดเด่นจะเกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยน microstructural ใกล้กับพื้นผิววัสดุ โดย FSP เมื่อเทียบกับการรักษาความร้อน ใส่กลไกสุภัคเป็นหลัก โดยการขัดถูและความเมื่อยล้า เพิ่มความแข็งของ FSP คาดว่าจะลดขอบเขตของรอยขีดข่วน และรีไฟน์เมนท์เมล็ดที่เกิดจากกระบวนการคาดว่าจะลดระดับความเสียหาย และการสวมใส่ ด้วยความอ่อนเพลียเมื่อเทียบกับแข็งผิว โดยการรักษาความร้อน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ผลการศึกษาในปัจจุบันที่ FSP ที่มีประสิทธิภาพหมายถึงอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานของพื้นผิวแข็งเหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าปริมาณคาร์บอนประมาณ 0.4% และสูงกว่า องค์ประกอบเหล็กดังกล่าวสามารถแข็งความร้อนโดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนพื้นผิวใกล้กับปริมาณคาร์บอนที่เป็นมักจะทำใน carburizing การรักษาความร้อน อันที่จริง FSP พบว่าการเปิดใช้งานการแข็งตัวของชั้นผิว 4140 เหล็กระดับที่สูงกว่าความแข็งสูงสุดที่คาดไว้สำหรับผสมขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนของ สำหรับเหล็กที่มี 0.4% ปริมาณคาร์บอนที่มีความแข็งสูงสุดทำได้โดยการรักษาความร้อนของ austenitizing และดับเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 7.0 จีพี นั่นคือในความเป็นจริงความแข็งที่ประสบความสำเร็จโดยการรักษาความร้อนในการศึกษาในปัจจุบัน . กับ FSP แข็งพื้นผิวประมาณ 7.8 จีพีที่ได้รับนี้ชุบแข็งพื้นผิวที่โดดเด่นโดยFSP ประกอบกับสามกลไก; คือการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการปรับแต่งและเพิ่มเม็ดละลาย C จากอุณหภูมิเครื่องมือวัดของ 940 ° C สังเกตในการศึกษาปัจจุบันและรายงานอุณหภูมิได้ดีในส่วนที่เกินจาก 1,000 ° C ระหว่างการเชื่อมผัดแรงเสียดทานของวัสดุเหล็กวัสดุ FSP จะได้สัมผัสกับความร้อนอย่างรวดเร็วกับอุณหภูมิที่ดีในส่วนที่เกินจากอุณหภูมิ austenitizing สำหรับ 4140 เหล็ก (780 ° C) เมื่อเครื่องมือที่ผ่านไปอย่างรวดเร็วเกิดการระบายความร้อนที่เกิดขึ้นในการเปลี่ยนแปลงของ austenite เพื่อเฟส martensite ยากมาก การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของ FSP ในการศึกษาครั้งนี้ได้รับการยืนยันการเกิดขึ้นของการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนนี้ ปั้นรุนแรงที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ FSP ยังนำไปสู่การปรับแต่งที่สำคัญเม็ด การปรับแต่งเม็ดดังกล่าวของเฟส austenite จะผลิต martensite เนื้อพิเศษปรับเมื่อเปลี่ยนเฟส ตามความสัมพันธ์ที่ฮอลล์แพทช์, martensite เนื้อพิเศษปรับดังกล่าวจะแสดงความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น (ความแข็ง) และเหนียว. อีกวิธีหนึ่งที่พบบ่อยของการเพิ่มความแข็งเหล็กนอกเหนือจากการปรับแต่งข้าวคือการเพิ่มปริมาณคาร์บอนในระยะ austenite ก่อนการเปลี่ยนแปลงการ martensite ในระหว่างการประชุมการรักษาความร้อนส่วนมักจะมีการแช่ที่อุณหภูมิ austenitizing เพื่อให้การสลายตัวของอนุภาคคาร์ไบด์และซีเมนใน pearlite นี้มักจะส่งผลในการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวเว้นแต่มาตรการพิเศษถูกนำมาเป็นในการรักษาความร้อนอย่างรวดเร็ว [18] นอกจากนี้ยังเป็นที่รู้จักกันดีเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกที่รุนแรงเพิ่มการสลายตัวของซีเมนเหล็ก [19] และ [20] ตั้งแต่ FSP เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกรุนแรงสลายตัวที่เพิ่มขึ้นของซีเมนที่คาดว่าจะช่วยเพิ่มปริมาณคาร์บอนใน austenite แม้ว่าระยะเวลาดำเนินการเป็นระยะสั้น ปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มการชุบแข็งของวัสดุการประมวลผลและส่งผลให้มีความแข็งสูงเมื่อดับ ดังนั้นการปรับแต่งเม็ดและบัญชีสลายคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นสำหรับความแข็งที่สูงขึ้นของ FSP รับการรักษาเหล็กเมื่อเทียบกับการรักษาความร้อนแบบดั้งเดิม. แม้ว่าการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า FSP เป็นวิธีการที่มีศักยภาพที่จะแข็งขึ้นอย่างรวดเร็วพื้นผิวเหล็กโดยการสร้างชั้นกรณีของวัสดุการประมวลผลอย่างหนัก อุปสรรคทางเทคนิคบางที่สำคัญอยู่ หนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับกระบวนการเป็นวัสดุเครื่องมือโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการชุบแข็งเหล็กที่มีสูง วัสดุเครื่องมือที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับ FSP รวมถึงการเรียนแตกต่างกันของเครื่องมือเหล็กบางโลหะผสมทังสเตนเช่น Densimet และทังสเตนคาร์ไบด์ (ห้องสุขา) วัสดุเครื่องมือเหล่านี้มีความคงทนอย่างเพียงพอสำหรับวัสดุที่อ่อนนุ่มค่อนข้าง อย่างไรก็ตามสำหรับวัสดุแข็งเช่นโลหะผสมเหล็กที่มีการชุบแข็งที่ดี, การเพาะปลูกในปัจจุบันของวัสดุเครื่องมือที่ไม่แข็งแรงพอที่ ดังนั้นวัสดุเครื่องมือที่มีการใช้ FSP เหล็กป่านนี้ PCBN รวมถึงการผสมวัสดุทนไฟสูงเช่นโลหะผสม W-Re; ซึ่งทั้งหมดนี้มีราคาแพงมาก เพราะอุณหภูมิที่สูงเครื่องมือที่จะได้สัมผัสในช่วง FSP ของวัสดุเหล็กทนทานของวัสดุเหล่านี้แม้เครื่องมือที่มีราคาแพงไม่ได้สันนิษฐานว่า จึงมีความจำเป็นสำหรับวัสดุเครื่องมือรุ่นใหม่สำหรับการประมวลผล FSP ระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ของวัสดุเหล็ก tribological. พื้นผิวที่แข็งกระด้างผลิตโดย FSP ในการศึกษาปัจจุบันแปลเป็นสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของ tribological ภายใต้สภาพที่แห้งและหล่อลื่นเขตแดน ผลของการรักษาใน FSP แรงเสียดทานมีน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขการหล่อลื่นในการเปรียบเทียบกับความร้อนแข็งและวัสดุอบ แต่ก็ผลิตลดลงมากในการสึกหรอของวัสดุเหล็ก 4140 กว่า 30 ×ลดลงในการสวมใส่เป็นข้อสังเกตกับการรักษา FSP เมื่อเทียบกับการรักษาความร้อนธรรมดา การปรับปรุงที่โดดเด่นมีความเกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของวัสดุพื้นผิวใกล้ FSP เมื่อเทียบกับการรักษาความร้อน กลไกการสึกหรอถูกตั้งข้อสังเกตที่จะเป็นหลักโดยการขัดถูและความเหนื่อยล้า ความแข็งที่เพิ่มขึ้นของ FSP คาดว่าจะลดขอบเขตของการขัดสีและการปรับแต่งเมล็ดพืชที่เกิดจากกระบวนการที่คาดว่าจะลดระดับของความเสียหายและการสวมใส่โดยความเมื่อยล้าเมื่อเทียบกับการชุบแข็งพื้นผิวโดยการรักษาความร้อน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ผลของการแสดงการศึกษาที่ FSP ที่มีประสิทธิภาพ รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพของพลังงานหมายถึงผิวเหล็กชุบแข็งโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าปริมาณคาร์บอนประมาณ 0.4% และสูงกว่า ส่วนประกอบเหล็กดังกล่าวสามารถแชแข็งโดยไม่ต้องเปลี่ยนใกล้พื้นผิวคาร์บอนเนื้อหาที่เป็นมักจะทำใน Carburizing การรักษาความร้อน แน่นอนFSP ซึ่งช่วยให้แข็งตัว 4140 ชั้นผิวให้อยู่ในระดับที่สูงกว่าคาดความแข็งสูงสุดสำหรับโลหะผสม ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนของ สำหรับเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอน 0.4 เปอร์เซ็นต์ ความแข็งสูงสุดได้โดยการรักษาความร้อนของ austenitizing ดับประมาณ 7.0 และ เกรดเฉลี่ยสะสม นั่นคือในความเป็นจริงที่ความแข็งได้โดยการรักษาความร้อนในการศึกษาปัจจุบัน FSP ด้วย ,ความแข็งผิวประมาณ 7.8 GPA ได้

งานนี้โดดเด่นขึ้นโดย FSP จากสามกลไก คือการเปลี่ยนเฟส , การปรับแต่งและเพิ่มการละลายเม็ด C . จากเครื่องมือวัดอุณหภูมิของ 940 ° C ) ในการศึกษาและรายงานอุณหภูมิได้ดีเกิน 1000 องศา C ในระหว่างการเชื่อมเสียดทานแบบกวนวัสดุเหล็กวัสดุ FSP จะได้สัมผัสความร้อนอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิ คือในส่วนของวิศวกรรมเพิ่มขึ้นสำหรับ 4140 ( 780 ° C ) เมื่อเครื่องมือผ่าน เย็นอย่างรวดเร็วจะเกิดขึ้นเป็นผลในการเปลี่ยนแปลงของ austenite จะหนักมากมาร์เทนไซต์เฟส การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของ FSP ในการศึกษาตรวจสอบการเกิดนี้ขั้นตอนการแปลงที่รุนแรงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการปั้นเม็ดละเอียด FSP ยังทําให้เป็นชิ้นเป็นอัน การปรับแต่งเม็ดดังกล่าวของ austenite เฟสจะผลิตเม็ด Ultra - มาร์เทนไซต์เมื่อระยะการเปลี่ยนแปลง ตามทางเดินและความสัมพันธ์ของแพทช์ , เช่น Ultra - เม็ดมาร์เทนไซต์จะแสดงความแข็งแกร่ง ( ความแข็งและความเหนียว .

อีกวิธีการทั่วไปของการเพิ่มความแข็งของเหล็ก นอกจากนี้การปรับแต่งเกรนคือการเพิ่มปริมาณคาร์บอนใน austenite เฟสก่อนที่จะแปลงเพื่อเทนไซต์ ในระหว่างการประชุมการรักษาความร้อน , อะไหล่มักจะแช่ในวิศวกรรมเพิ่มขึ้นเพื่อให้มีการละลายของคาร์ไบด์อนุภาคซีเมนไตต์ใน pearlite . นี้มักจะส่งผลในการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชนอกจากมาตรการพิเศษจะได้รับในการรักษาความร้อนอย่างรวดเร็ว [ 18 ] มันเป็นที่รู้จักการเสียรูปพลาสติกรุนแรงเพิ่มการละลายของซีเมนไตต์ในเหล็ก [ 19 ] และ [ 20 ] เพราะ FSP เกี่ยวข้องกับการเสียรูปพลาสติกรุนแรง การเพิ่มขึ้นของซีเมนไตต์คาดว่า จึงเพิ่มปริมาณคาร์บอนใน austenite แม้ว่ากระบวนการจะใช้เวลาสั้น ๆปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มการชุบแข็งของวัสดุและการประมวลผลจึงสูงกว่าความแข็งเมื่อดับ ดังนั้น การปรับแต่งและเพิ่มการละลายของเม็ดคาร์บอนบัญชีสูงกว่าความแข็งของเหล็กเมื่อเทียบกับ FSP รักษาความร้อนแบบดั้งเดิม

ถึงแม้การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า เป็นวิธีการที่มีศักยภาพ FSP อย่างรวดเร็วแข็งพื้นผิวเหล็กโดยการสร้างกรณีชั้นของการประมวลผลวัสดุหนัก อุปสรรคทางเทคนิคบางสาขาไม่มี หนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคหลักสำหรับกระบวนการ วัสดุ เครื่องมือ โดยเฉพาะกับการชุบแข็งเหล็กสูง เครื่องมือที่พบบ่อยที่สุดสำหรับ FSP รวมถึงวัสดุที่ใช้เกรดที่แตกต่างกันของเครื่องมือเหล็กโลหะผสมทังสเตนบาง เช่น densimet และทังสเตนคาร์ไบด์ ( WC ) วัสดุอุปกรณ์เหล่านี้มีความทนทานเพียงพอสำหรับวัสดุที่นุ่มที่สุด อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุแข็ง เช่น เหล็กกล้าผสมกับการชุบแข็ง , การเพาะปลูกในปัจจุบันของวัสดุที่ไม่ได้เป็นเครื่องมือทนทานพอ ดังนั้น เครื่องมือ วัสดุ ที่ใช้สำหรับ FSP ของเหล็กจึงห่างไกล รวมถึง pcbn สูงวัสดุทนไฟโลหะเช่น W ) เป็นโลหะผสม ; ทั้งหมดที่มีราคาแพงมาก เพราะอุณหภูมิสูงเครื่องมือจะพบในระหว่าง FSP ของวัสดุเหล็ก , ความคงทนของวัสดุเหล่านี้มีราคาแพง แม้เครื่องมือจะไม่ถือว่า ดังนั้นจึงมีความต้องการวัสดุเครื่องมือรุ่นใหม่สำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ FSP การประมวลผลของวัสดุเหล็ก tribological .

การชุบผิวแข็งที่ผลิตโดย FSP ในปัจจุบันศึกษาแปลอย่างมีนัยสําคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพ tribological ภายใต้ทั้งแห้งและการหล่อลื่นขอบเขตเงื่อนไข ผลของการรักษาใน FSP แรงเสียดทานน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขในการเปรียบเทียบกับการหล่อลื่นความร้อนแข็งและอบวัสดุ อย่างไรก็ตามมันผลิตมากในการลดการสึกหรอของวัสดุ 4140 . มากกว่า 30 ×การใส่ค่า FSP เมื่อเทียบกับการรักษาด้วยการรักษาความร้อนปกติ การปรับปรุงที่เกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของวัสดุพื้นผิวใกล้ FSP เมื่อเทียบกับการใช้ความร้อน .ชุดกลไกที่พบเป็นหลักโดยการขัดถูและความเมื่อยล้า เพิ่มความแข็งของ FSP คาดว่าจะลดขอบเขตของการขัดถูและเกรนละเอียดที่เกิดจากกระบวนการที่คาดว่าจะลดระดับของความเสียหายและการสึกหรอจากความเหนื่อยล้า เมื่อเทียบกับการชุบผิวแข็งโดยการใช้ความร้อน .