THE EFFECT OF QUENCHING AND TEMPERING HEAT TREATMENT ON ABRASIVE WEAR BEHAVIOR OF VANADIS4 EXTRA AND AISI D2 STEELS

Year 2023, Volume: 64 Issue: 712, 510 - 525, 29.09.2023

İsmail Ovalı

Abstract

This study investigated the effect of quenching-tempering heat treatment on the wear behavior of Vanadis4 Extra material and AISI D2 (1.2379) cold work tool steels produced by powder metallurgy. Wear tests for both steels were performed on a SiC-based abrasive at a constant sliding speed of 3.2 m/s and at three different sliding distances (100, 200 and 300 m). Experimental results showed that the wear resistances of AISI D2 (1.2379) and Vanadis4 Extra steel are similar. According to the wear test results, it has been determined that Vanadis4 Extra steel with excellent toughness properties can be used instead of AISI D2 (1.2379) steel, which has low impact resistance. It has been determined that the heat treatment parameters can optimize the wear resistance of AISI D2 (1.2379) and Vanadis4 Extra steels.

Keywords

Vanadis4, AISI D2, powder metallurgy steels, alloy tool steels, abrasion resistance

SU VERME VE TEMPERLEME ISIL İŞLEMİNİN VANADİS4 EXTRA VE AISI D2 ÇELİKLERİNİN ABRASİF AŞINMA DAVRANIŞINA ETKİSİ

Abstract

Bu çalışma, toz metalürjisi ile üretilen Vanadis4 Extra malzemesi ve AISI D2 (1.2379) soğuk iş takım çeliklerinin aşınma davranışı üzerinde su verme-temperleme ısıl işleminin etkisini araştırmıştır. Her iki çelik için aşınma testleri SiC bazlı bir aşındırıcı üzerinde 3,2 m/s sabit kayma hızında ve üç farklı kayma mesafesinde (100, 200 ve 300 m) gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, AISI D2 (1.2379) ve Vanadis4 Extra çeliğinin aşınma dirençlerinin benzer olduğunu göstermiştir. Aşınma testi sonuçlarına göre darbe dayanımı düşük olan AISI D2 (1.2379) çeliği yerine mükemmel tokluk özelliklerine sahip Vanadis4 Extra çeliğinin kullanılabileceği belirlenmiştir. Isıl işlem parametrelerinin AISI D2 (1.2379) ve Vanadis4 Extra çeliklerinin aşınma direncini optimize edebildiği belirlenmiştir.

Keywords

Vanadis4, AISI D2, toz metalürjisi çelikler, alaşımlı takım çelikleri, aşınma direnci

References

• Baykara, T & Bedir H.F. (2017), Effects of heat treatment on the mechanical properties of the Vanadis 4 extra and Vanadis 10 tool steels, Journal of Material Sciences & Engineering, 6:2, 999-1005. doi:https://doi.org/10.4172/2169-0022.1000330
• Colac, R., Gordo, E., Ruiz-Navas, E. M., Otasevic, M & Vilar, R. (2006), A comparative study of the wear behaviour of sintered and laser surface melted AISI M42 high speed steel diluted with iron, Wear, 260, 949-956. doi:https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.06.006
• Gunes, I., Uzun, M., Cetin, A., Aslantas, K & Cicek, A. (2016), Evaluation of wear performance of cryogenically treated Vanadis 4 Extra tool steel, Kovove Materialy, 54, 195-204. doi:https://doi.org/10.4149/km20163195
• Hagarová, M., Jakubéczyová, D. & Vojtko, M. (2016), PVD Coatings Applied on the Tool Steels, Institute of Materials Science, Slovak Academy of Sciences. https://jmmm.material.chula.ac.th/index.php/jmmm/article/view/268
• Leunda, J., Soriano, C., Sanz, C & García N. V. (2011), Laser cladding of vanadium-carbide tool steels for die repair, Tekniker-IK4, Advance Manufacturing Technologies Unit, Avda. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.phpro.2011.03.044
• Ocak, M. (2015), Toz Metalurjisiyle üretilen Vanadis 4 soğuk iş takım çeliğinin, farklı ısıl işlem sıcaklıklarında mekanik ve mikroyapı özelliklerinin değişiminin incelenmesi, (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Orazi, L., Fortunato, A., Cuccolini, G & Tani, G. (2010) An efficient model for laser surface hardening of hypoeutectoid steels. Applied Surface Science, 256(6), 1913-1919. doi:https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.10.037
• Ovalı, İ. (2012), Küresel grafitli dökme demirlerin yüzeyinde çil oluşumu ve östemperleme ısıl işleminin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerine etkisi (Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Podgornik, B., Hogmark, S., Sandberg, O & Leskovsek, V. (2003) Wear resistance and anti-sticking properties of duplex treated forming tool steel. The Tribomaterials Group Uppsala University, Box. Sarıkaya, E. (2011) Plastik kalıp malzemelerinin özelliklerine farklı yüzey işlemlerinin etkisinin incelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Denizli.
• Shib, H., Yan, F., Fan J & Xu Z. (2007), An investigation of secondary carbides in the spray-formed high alloyed Vanadis 4 steel during tempering. Materials Characterization, 59(7), 883-889. doi:https://doi.org/10.1016/j.matchar.2007.07.009
• Sobotová, J., Jurci P, Adámek J, Salabová P, Prikner O, Šuštaršič, B & Feizpour, D. (2013), Diagnostics of the microstructural changes in sub-zero-processed Vanadis 6 P/M ledeburitic tool steel. Materials and Technologies, 47(1), 93-98. Erişim Adresi: https://www.dlib.si/stream/URN:NBN:SI:DOC-IJYMRQUT/501dc201-521f-48fc-a656-40aa72c385fe/PDF
• Surzhenkov A., Kulu P., Viljus M., Vallikivi A & Latokartano J. (2010), Microstructure and wear resistance of the laser hardened pm tool steel Vanadis 6. 7th International DAAAM Baltic Conference: Industrial Engineering, Estonia.
• Yan, F., Xu Z., Shib, H & Fan J. (2008), Microstructure of the spray formed Vanadis 4 steel and its ultrafine structure. Materials Characterization, 59(5), 592-597. doi:https://doi.org/101016/jmatchar200704019