DD220123A1

DD220123A1 - TEST METHOD FOR DETERMINING THE ABRASION RESISTANCE OF MATERIALS

Info

Publication number: DD220123A1
Application number: DD25829883A
Authority: DD
Inventors: Guenter Pursche; Dietmar Jahn; Kurt Voigt
Original assignee: Guenter Pursche; Dietmar Jahn; Kurt Voigt
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1985-03-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pruefverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen, vorzugsweise fuer tribologisch beanspruchte Werkstoffoberflaechen. Ziel der Erfindung ist es, unter Verwendung an sich bekannter Pruefeinrichtungen ein tribologisches System derart zu simulieren, dass der Abrasionswiderstand des Werkstoffes bei einem einzigen Pruefvorgang, ohne auf weitere Werkstoffkennwerte zurueckgreifen zu muessen, bestimmbar ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein geometrisch definierter Pruefkoerper einen Probekoerper kontinuierlich ritzt. Die dazu benoetigten Normal- und Tangentialkraefte, das deformierte Werkstoffvolumen und die Ritzenergie werden erfasst. Zur Charakterisierung des Abrasionswiderstandes werden zweckmaessigerweise die tribologisch relevanten Kenngroessen Haerte, Scherfestigkeit, normierte Scherfestigkeit und spezifische Ritzenergie angegeben.The invention relates to a test method for determining the abrasion resistance of materials, preferably for tribologically stressed material surfaces. The aim of the invention is to simulate a tribological system using test devices known per se such that the abrasion resistance of the material can be determined in a single test procedure, without having to resort to further material parameters. The essence of the invention is that a geometrically defined Pruefkoerper continuously scribes a specimen. The normal and tangential forces required for this, the deformed material volume and the pinion energy are recorded. To characterize the abrasion resistance, the tribologically relevant characteristics Haerte, shear strength, normalized shear strength and specific scratch energy are expediently specified.

Description

'.. · Prüfverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von WerkstoffenTest method for determining the abrasion resistance of materials

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Ermittlung· des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen, vorzugsweise für tribologisch beanspruchte, beschichtete oder unbeschichtete WerkstoffOberflächen.The invention relates to a test method for determining the abrasion resistance of materials, preferably for tribologically stressed, coated or uncoated material surfaces.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, das Abrasionsverhalten tribologisch beanspruchter Werkstoff oberflächen dadurch zu''charakterisieren, daß eine übliche Härteprüfung durchgeführt wird. Diese Prüfung hat den Nachteil, daß die Härte allein nicht . /—. den Abrasionswiderstand bestimmt, sondern Härte und Scher-. festigkeit gleichzeitig von Einfluß sind, so daß die Werkstoffhärte allein für die Beurteilung zu Fehlschlüssen führt.It is known that the abrasion behavior of tribologically stressed material surfaces zu''characterize that a conventional hardness test is performed. This test has the disadvantage that the hardness alone is not. / -. determines the abrasion resistance, but hardness and shear. strength are simultaneously influential, so that the material hardness alone leads to the conclusion to erroneous conclusions.

Es sind auch solche Prüfungen bekannt, wie das Schleifpapierverfahren, die Prüfung im Verschleißtopf sowie Strahlverfahren, bei denen der Materialverlust unter den jeweiligen Prüfbedingungen als Kenngröße für den Abrasipnswiderstand gilt. Auch hier besteht der Nachteil darin, daß der Materialverlust nur eine ganz spezielle Kenngröße, für die jeweiligen Prübedingungen geltend, darstellt. Weiterhin ist auch der "Scratch-Test" bekannt, bei dem ein.There are also known such tests as the sandpaper method, the test in the wear pot and blasting method in which the loss of material under the respective test conditions is considered as a parameter for Abrasipnswiderstand. Again, the disadvantage is that the loss of material only a very specific parameter, for the respective Prübedingungen asserted represents. Furthermore, the "scratch test" is known in which a.

harter, spitzer Prüfkörper bei ständig steigender Belastung so lange über die Werkstoffoberfläche geführt wird, bis diese geritzt ist. Die Last, bei welcher das RitzenHard, pointed test specimen with constantly increasing load over the surface of the material until it is scratched. The load at which the scratches

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" beginnt, wird als Kriterium für das Abrasionsverhalten benutzt. Der Mangel dieser Methode besteht darin, daß sie nur zu unmittelbaren Vergleichen herangezogen werden kann, das Abrasionsverhalten im tribologisehen Sinne aber nicht '- 5 charakterisiert. The shortcoming of this method is that it can only be used for direct comparisons, but does not characterize abrasion behavior in a tribological sense.

Bei allen bisher .bekannten Prüfverfahren besteht der Mangel darin, daß der Abrasionswiderstand tribologisch beanspruchter Werkstoffoberflächen nicht durch solche, Werk-' stoff- und Systemkenngroßen angegeben wird, die tribologisch relevant sind. ,In all previously known. Test method, the defect is that the abrasion resistance of tribologically stressed material surfaces is not specified by those 'material' and system characteristics that are tribologically relevant. .

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Ziel der Erfi-ndungPurpose of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, den Abrasionswiderstand von .· Werkstoffen'.in .einem abgegrenzten Prüf bereich derart zu ermitteln, daß während nur eines PrüfVorganges die Normal- und Tangentialkraft sowie das deformierte Volumen hinreichend genau erfaßt werden, so daß daraus komplexe Kenngrö-The object of the invention is to determine the abrasion resistance of materials in a delimited test area in such a way that the normal and tangential forces and the deformed volume are detected with sufficient accuracy during only one test procedure, so that complex characteristic values are determined.

^;ßen des Abrasionswiderstandes ermittelt werden können, ohne auf vorher an anderen Prüflingen ermitt'elte Y/erkst off kenngrößen, wie Härte und Festigkeit, Bezug nehmen zu müssen, somit auch Werkstoffe mit ihrem Abrasionswiderstand wesentlich differenzierter beurteilen zu können. ^; Abrasion resistance can be determined without having to make reference to characteristics such as hardness and strength previously determined on other test specimens, thus also being able to assess materials with their abrasion resistance in a significantly more differentiated manner.

Darlegung des,.Wesens der ErfindungExplanation of the, .Wesens of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren zur Ermittlung des Abrasionswiderstandes von ?/erkstoffen zu schaffen, mit dem während nur eines PrüfVorganges Normal- und Tangentialkräfte sowie· das deformierte Volumen/ erfaßt 7/erden, so daß daraus komplexe Kenngrößen des Abrasionswiderstandes (Härte, Scherfestigkeit, normierte Scherfestigkeit und spezifische Ritzenergie) ermittelt werdenThe invention has for its object to provide a test method for determining the Abrasionswiderstandes of? / Erkstoffen, with the normal and tangential forces during only one PrüfVorgang and · the deformed volume / detected / 7, so that from it complex characteristics of Abrasionswiderstandes (hardness , Shear strength, normalized shear strength and specific scratch energy)

können· . . ' .can· . , '.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Verwendung an sich bekannter Einrichtungen, z. B, Ritzhärteprüfgeräte, dadurch gelöst, daß in der Randschicht eines Probekörpers beim Eindringen und Verschieben eines Prüfkörpers ein Abrasionsme-This object is achieved according to the invention using known devices, for. B, Ritz hardness testers, achieved in that in the boundary layer of a specimen during penetration and displacement of a specimen Abrasionsme-

'35 chanismus abläuft und ein Einzelkontakt simuliert wird.'35 run mechanism and a single contact is simulated.

Dabei wird bei konstanter ilormalkraft nach dem Aufsetzen des Prüfkörpers auf die Oberfläche des Probekörpers die .Tangentialkraft des mit konstanter Geschwindigkeit und linear ablaufenden Prüfvorganges kontinuierlich gemessen. Nach dem Prüfvorgang wird die Spurgeometrie und die für die Verschiebung erforderliche'Energie bestimmt.At a constant ilormal force, after the test specimen has been placed on the surface of the specimen, the tangential force of the constant speed and linear test procedure is continuously measured. After the test procedure, the track geometry and the energy required for the displacement are determined.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Mit dem Prüfverfahren zur (\j 10 Ermittlung des Abrasionswiderstandes von Werkstoffen'ist der Abrasiong-widerstand zweier tribologisch beanspruchter Werkstoffe zu charakterisieren. Es sollen Pederstahl 65SiMn7, vergütet auf 1200 bis 1300 1.IPa, sowie eine 7er-' schleißschutzschicht aus TiC, im CVD-Verfahren auf Stahl¹ 210Cr46, in einer Dicke von 10 /um abgeschieden, miteinander verglichen werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. 10 to characterize determining the abrasion resistance of the Werkstoffen'ist Abrasiong-resistant materials of two tribologically loaded with the test methods for (\ j. It should Peder 65SiMn7 steel, heat treated to 1200 to 1300 1.IPa and a 7er 'schleißschutzschicht of TiC, in CVD method on steel ¹ 210Cr46, deposited in a thickness of 10 / um, compared with each other.

Srfindungsgemäß wird unter Verwendung eines Ritzhärteprüfgerätes, ein nichtdeformierbarer,. mit einer bestimmten Geometrie versehener Prüfkörper durch eine aufge- brachte konstante Prüflast in die Oberfläche des zu prüfenden Probekörp^ers eingedrückt und mit konstanter Geschwindigkeit linear verschoben. Die während des Abrav_/ ' sionsvorganges zur Verschiebung erforderliche Tangentialkraft wird kontinuierlich erfaßt und die am Probekörp.er erzeugte Spur volumetrisch bestimmt.According to the invention, using a scratch hardness tester, a nondeformable. With a certain geometry, the test specimen was pressed into the surface of the specimen to be tested by means of a constant test load and linearly displaced at a constant speed. The tangential force required for displacement during the abrav_ / sionsvorganges is continuously detected and the track generated at Probekörp.er determined volumetrically.

Erfindungsgemäß werden nun die Kennwerte der Härte, Scherfestigkeit, normierte Scherfestigkeit und spezifische Ritzenergie berechnet. Dabei wird festgestellt, daß die normierte Scherfestigkeit von ,65SiMn7 nur halb,so groß ist wie die von TiC und die spezifische Ritzenergie nur ein Achtel der von TiC beträgt, wobei bei 65SiMn7 die Härte etwa doppelt so groß wie die Scherfestigkeit ist,· während bei TiC Härte und Scherfestigkeit etwa gleich sind.According to the invention, the characteristics of hardness, shear strength, normalized shear strength and specific scratch energy are now calculated. It is found that the normalized shear strength of, 65SiMn7 is only half as large as that of TiC and the specific scoring energy is only one-eighth of that of TiC, with 65SiMn7 the hardness being approximately twice as high as the shear strength TiC hardness and shear strength are about the same.

Durch diese komplexe Betrachtungsweise ist der Abrasionswiderstand der Randschicht eines Werkstoffes durch Kenn-Due to this complex approach, the abrasion resistance of the surface layer of a material is

werte tribologisch relevanter Kenngrößen quantifizierbar und somit sind "Werkstoffe in ihrem Abrasionswiderstand differenzierter als bisher zu -bewerten.values of tribologically relevant parameters can be quantified and thus "materials are more differentiated in their abrasion resistance than previously evaluated.

Claims

Invention claim.

Test method for determining the abrasion resistance of materials, preferably for tribologically stressed, coated or uncoated material surfaces, using test devices known per se, such as, for example, hardness testers, characterized in that during a single test procedure in a separate test

.. rich in the penetration of a geometrically determined, nondeformable specimen, runs into the workpiece surface and subsequent constant linear displacement of the specimen abrasion mechanism, and in addition to the Uormalkraft also the tangential force continuously detected and the track geometry and the err erratic energy for the displacement are determined , , ν