The Influence of the Depth of Cut in Single-Pass Grinding on the Microstructure and Properties of the C45 Steel Surface Layer - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

The Influence of the Depth of Cut in Single-Pass Grinding on the Microstructure and Properties of the C45 Steel Surface Layer

Abstrakt

The paper contains the results of a metallographic examination and nanoindentation test conducted for the medium carbon structural steel with low content of Mn, Si, Cu, Cr, and Ni after its grinding to a depth ranging from 2 μm to 20 μm, at constant cutting speed (peripheral speed) of vs = 25 ms−1 and constant feed rate of vft = 1 m/min. Applied grinding parameters did not cause the surface layer hardening, which could generate an unfavorable stress distribution. The increase in the surface hardness was obtained due to the work hardening effect. Microstructure, phase composition, and chemical composition of the grinded surface layer were examined using an X‐ray diffractometer, light microscope, and scanning microscope equipped with X‐ray energy‐dispersive spectroscopy, respectively. Hardness on the grinded surface and on the cross‐section was also determined. It was shown that the grinding of C45 steel causes work hardening of its surface layer without phase transformation. What is more, only grinding to a depth of 20 μm caused the formation of an oxide scale on the work‐hardened surface layer. Nanoindentation test on the cross‐ section, at a short distance from the grinded surface, has shown that ferrite grains were more susceptible to work hardening than pearlite grains due to the creation of an equiaxed cellular microstructure, and that different dislocation substructure was created in the work‐hardened surface layer after grinding to different depths.

Cytowania

  • 1

    CrossRef

  • 1

    Web of Science

  • 1

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 22 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
Materials nr 13, strony 1 - 17,
ISSN: 1996-1944
Język:
angielski
Rok wydania:
2020
Opis bibliograficzny:
Szkodo M., Chodnicka-Wszelak K., Deja M., Stanisławska A., Bartmański M.: The Influence of the Depth of Cut in Single-Pass Grinding on the Microstructure and Properties of the C45 Steel Surface Layer// Materials -Vol. 13,iss. 5 (2020), s.1-17
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/ma13051040
Bibliografia: test
  1. Ullah, A.S.; Caggiano, A.; Kubo, A.; Chowdhury, M.A.K. Elucidating Grinding Mechanism by Theoretical and Experimental Investigations. Materials 2018, 11, 274. otwiera się w nowej karcie
  2. Bardin, J.A.; Eisen, E.A.; Tolbert, P.E.; Hallock, M.F.; Hammond, S.K.; Woskie, S.R.; Smith, T.J.; Monson, R.R. Mortality studies of machining fluid exposure in the automobile industry. V: A case-control study of pancreatic cancer. Am. J. Ind. Med. 1997, 32, 240-247. otwiera się w nowej karcie
  3. Dzionk, S.; Ścibiorski, B.; Przybylski, W. Surface Texture Analysis of Hardened Shafts after Ceramic Ball Burnishing. Materials 2019, 12, 204. otwiera się w nowej karcie
  4. Jerez-Mesa, R.; Landon, Y.; Travieso-Rodriguez, J.A.; Dessein, G.; Llumà, J.; Wagner, V. Topological surface integrity modification of AISI 1038 alloy after vibration-assisted ball burnishing. Surf. Coatings Technol. 2018, 349, 364-377. otwiera się w nowej karcie
  5. Korzynski, M.; Dudek, K.; Kruczek, B.; Kocurek, P. Equilibrium surface texture of valve stems and burnishing method to obtain it. Tribol. Int. 2018, 124, 195-199. otwiera się w nowej karcie
  6. Shiou, F.-J.; Chen, C.-H. Freeform surface finish of plastic injection mold by using ball-burnishing process. J. Mater. Process. Technol. 2003, 140, 248-254. otwiera się w nowej karcie
  7. Alonso, U.; Ortega, N.; Sanchez, J.A.; Pombo, I.; Izquierdo, B.; Plaza, S. Hardness control of grind- hardening and finishing grinding by means of area-based specific energy. Int. J. Mach. Tools Manuf. 2015, 88, 24-33. otwiera się w nowej karcie
  8. Uhlmann, E.; Lypovka, P.; Hochschild, L.; Schröer, N. Influence of rail grinding process parameters on rail surface roughness and surface layer hardness. Wear 2016, 366-367, 287-293. otwiera się w nowej karcie
  9. Foeckerer, T.; Zaeh, M.; Zhang, O. A three-dimensional analytical model to predict the thermo- metallurgical effects within the surface layer during grinding and grind-hardening. Int. J. Heat Mass Transf. 2013, 56, 223-237. otwiera się w nowej karcie
  10. Baumgart, C.; Heizer, V.; Wegener, K. In-process workpiece based temperature measurement in cylindrical grinding. Procedia CIRP 2018, 77, 42-45. otwiera się w nowej karcie
  11. Mohamed, A.-M.O.; Warkentin, A.; Bauer, R. Use of surface roughness measurements to improve the estimation of the heat partition in grinding. J. Mater. Process. Technol. 2011, 211, 566-572. otwiera się w nowej karcie
  12. Salonitis, K.; Chryssolouris, G. Thermal analysis of grind-hardening process. Int. J. Manuf. Technol. Manag. 2007, 12, 72. otwiera się w nowej karcie
  13. Salonitis, K.; Stavropoulos, P.; Kolios, A. External grind-hardening forces modelling and experimentation. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2013, 70, 523-530. otwiera się w nowej karcie
  14. Deja, M.; Stanisławska, A.; Szkodo, M.; Wszelak, K. Forming the surface layer properties during grinding. Mechanik 2019, 10, 661-663. otwiera się w nowej karcie
  15. Alberro, A.N.; Rojas, H.A.G.; Egea, A.J.S.; Hameed, S.; Aguilar, R.M.P. Model Based on an Effective Material-Removal Rate to Evaluate Specific Energy Consumption in Grinding. Materials 2019, 12, 939.
  16. Khan, A.M.; Jamil, M.; Mia, M.; Pimenov, D.Y.; Gasiyarov, V.; Gupta, M.K.; He, N. Multi-Objective Optimization for Grinding of AISI D2 Steel with Al2O3 Wheel under MQL. Materials 2018, 11, 2269. otwiera się w nowej karcie
  17. Kruszyński, B.W.; Wójcik, R. Residual stress in grinding. J. Mater. Process. Technol. 2001, 109, 254-257. otwiera się w nowej karcie
  18. Rasmussen, C.J.; Faester, S.; Dhar, S.; Quaade, J.V.; Bini, M.; Danielsen, H.K. Surface crack formation on rails at grinding induced martensite white etching layers. Wear 2017, 384-385, 8-14. otwiera się w nowej karcie
  19. Zhou, N.; Peng, R.L.; Schönning, M.; Pettersson, R. SCC of 2304 Duplex Stainless Steel-Microstructure, Residual Stress and Surface Grinding Effects. Materials 2017, 10, 221. otwiera się w nowej karcie
  20. Heinzel, C.; Bleil, N. The Use of the Size Effect in Grinding for Work-hardening. CIRP Ann. 2007, 56, 327- 330. otwiera się w nowej karcie
  21. Ehle, L.; Kohls, E.; Richter, S.; Spille, J.; Schwedt, A.; Mayer, J. Grind hardening: Correlations between surface modifications and applied internal loads. Procedia CIRP 2018, 71, 341-347. otwiera się w nowej karcie
  22. Mughrabi, H. On the role of strain gradients and long-range internal stresses in the composite model of crystal plasticity. Mater. Sci. Eng. A 2001, 317, 171-180. otwiera się w nowej karcie
  23. Mughrabi, H. Dislocation wall and cell structures and long-range internal stresses in deformed metal crystals. Acta Met. 1983, 31, 1367-1379. otwiera się w nowej karcie
  24. Deja, M.; Stanisławska, A.; Szkodo, M.; Wszelak, K. Influence of parameters of deep grinding on nanohardness and surface roughness of C45 steel. Mechanik 2018, 91, 1026-1028. otwiera się w nowej karcie
  25. Khowash, P.K.; Ellis, D.E. Defect structure in transition-metal monoxides. Phys. Rev. B 1989, 39, 1908-1913. otwiera się w nowej karcie
  26. Kim, H.-J.; Park, J.-H.; Vescovo, E. Oxidation of the Fe (110) surface: An Fe3O4(111)/Fe(110) bilayer. Phys. Rev. B 2000, 61, 15284-15287. otwiera się w nowej karcie
  27. Genève, D.; Rouxel, D.; Pigeat, P.; Weber, B.; Confente, M. Surface composition modification of high-carbon low-alloy steels oxidized at high temperature in air. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 5348-5358. otwiera się w nowej karcie
  28. Chang, Y.N.; I Wei, F. High temperature oxidation of low alloy steels. J. Mater. Sci. 1989, 24, 14-22. otwiera się w nowej karcie
  29. Rao, V.S. High temperature oxidation behaviour of Fe-Al-C alloys: an overview. Mater. Sci. Eng. A 2004, 364, 232-239. otwiera się w nowej karcie
  30. Darken, L.S.; Gurry, R.W. The System Iron-Oxygen. II. Equilibrium and Thermodynamics of Liquid Oxide and Other Phases. J. Am. Chem. Soc. 1946, 68, 798-816. otwiera się w nowej karcie
  31. Takeda, M.; Onishi, T.; Nakakubo, S.; Fujimoto, S. Physical Properties of Iron-Oxide Scales on Si-Containing Steels at High Temperature. Mater. Trans. 2009, 50, 2242-2246. otwiera się w nowej karcie
  32. Deng, G.; Tieu, A.; Su, L.; Zhu, H.; Zhu, Q.; Zamri, W.; Kong, C. Characterizing deformation behaviour of an oxidized high speed steel: Effects of nanoindentation depth, friction and oxide scale porosity. Int. J. Mech. Sci. 2019, 155, 267-285. otwiera się w nowej karcie
  33. Nix, W.D.; Gao, H. Indentation size effects in crystalline materials: A law for strain gradient plasticity. J. Mech. Phys. Solids 1998, 46, 411-425. otwiera się w nowej karcie
  34. Wang, Y.; Raabe, D.; Klüber, C.; Roters, F. Orientation dependence of nanoindentation pile-up patterns and of nanoindentation microtextures in copper single crystals. Acta Mater. 2004, 52, 2229-2238. otwiera się w nowej karcie
  35. Dao, M.; Chollacoop, N.; Van Vliet, K.; Venkatesh, T.; Suresh, S. Computational modeling of the forward and reverse problems in instrumented sharp indentation. Acta Mater. 2001, 49, 3899-3918. otwiera się w nowej karcie
  36. Durst, K.; Backes, B.; Franke, O.; Göken, M. Indentation size effect in metallic materials: Modeling strength from pop-in to macroscopic hardness using geometrically necessary dislocations. Acta Mater. 2006, 54, 2547-2555. otwiera się w nowej karcie
  37. Pharr, G.; Oliver, W.; Brotzen, F. On the generality of the relationship among contact stiffness, contact area, and elastic modulus during indentation. J. Mater. Res. 1992, 7, 613-617. otwiera się w nowej karcie
  38. Alcalá, J.; Barone, A.; Anglada, M. The influence of plastic hardening on surface deformation modes around Vickers and spherical indents. Acta Mater. 2000, 48, 3451-3464. otwiera się w nowej karcie
  39. Qiu, X.; Huang, Y.; Nix, W.; Hwang, K.; Gao, H. Effect of intrinsic lattice resistance in strain gradient plasticity. Acta Mater. 2001, 49, 3949-3958. otwiera się w nowej karcie
Źródła finansowania:
  • Działalność statusowa
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 57 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi