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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 12/2016

08.09.2016

Relations of Counterface Hardness with Wear Behavior and Tribo-Oxide Layer of AISI H13 Steel

verfasst von: Q. Y. Zhang, S. Q. Wang, X. X. Li, Y. Zhou, K. M. Chen, X. H. Cui

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 12/2016

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Abstract

Dry sliding wear tests of AISI H13 steel (50 HRC) against AISI D2 steel counterface with three hardness levels (55, 50, and 42 HRC) were performed at 298 K to 873 K (25 °C to 600 °C). The relations of counterface hardness with the wear behavior and tribo-oxide layer of AISI H13 steel were explored. When sliding against the different-hardness counterface, H13 steel presents appreciably changed wear behavior as a function of temperature. For H d/H p (the hardness ratio of disk to pin) > 1, the wear rate increases with the increase of temperature, but the wear rate variation is roughly inversed for H d/H p < 1. For H d/H p = 1, the wear rate first decreases to reach the lowest value at 473 K (200 °C) and then rapidly increases with the increase of temperature. The lowest wear rate appears at 298 K (25 °C) for H d/H p > 1, at 474 K (200 °C) for H d/H p = 1, and at 673 K (400 °C) for H d/H p < 1. As no-oxide tribolayer exists below 473 K (200 °C), the wear behavior roughly complies with Archard’s equation; adhesive and abrasive wear prevail, regardless of H d/H p. As tribo-oxide layer exists at 473 K (200 °C) or above, the wear behavior depends on the tribo-oxide layer and thermal strength of the substrate, i.e., the stability of the tribo-oxide layer. Oxidative mild wear prevails at 473 K to 873 K (200 °C to 600 °C) for H d/H p < 1 and merely at 473 K (200 °C) for H d/H p = 1. However, a mild-to-severe transition of oxidative wear occurs at 473 K to 873 K (200 °C to 600 °C) for H d/H p > 1 and at 673 K to 873 K (400 °C to 600 °C) for H d/H p = 1. These findings suggest that the tribo-oxide layers are liable to exist stably for H d/H p ≤ 1 but to readily delaminate for H d/H p > 1.

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Metadaten
Titel
Relations of Counterface Hardness with Wear Behavior and Tribo-Oxide Layer of AISI H13 Steel
verfasst von
Q. Y. Zhang
S. Q. Wang
X. X. Li
Y. Zhou
K. M. Chen
X. H. Cui
Publikationsdatum
08.09.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 12/2016
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-016-3689-y

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