Effect of microstructure on oxidative wear of a dual-phase low-alloy steel under different gaseous atmospheres, sliding speeds, and oxidation temperatures
Effet de la microstructure sur l’usure par oxydation d’un acier biphasé faiblement allié sous différentes atmosphères gazeuses, vitesses de glissement et températures d’oxydation
Abstract
The tribological behavior of dual-phase steels was investigated at the effects of different martensite volume fraction (MVF), gaseous environments, and sliding velocities, using a ball-on-disk tribometer, under constant load and dry friction sliding conditions. Furthermore, the tribological behavior of oxide layers formed at different temperatures and MVF was investigated by nanoindentation and scratching tests. Dry sliding experiments demonstrated that lower MVF, higher sliding velocities, and CO2 environments significantly reduce wear rates due to improved oxidation as well as the formation of protective oxide layers on the worn surfaces. Scratch tests of oxide layers revealed that the wear rate of same composition oxide layers decreased with increasing MVF. The wear resistance of the FeO-dominated oxide layer is the worst. Under the same conditions, the oxide scale formed on martensite has higher specific wear resistance than that formed on ferrite.
Le comportement tribologique des aciers à double phase a été étudié aux effets de différentes fractions volumiques de martensite (MVF), d'environnements gazeux et de vitesses de glissement, à l'aide d'un tribomètre à bille sur disque, dans des conditions de charge constante et de glissement par friction sèche. Par ailleurs, le comportement tribologique des couches d'oxyde formées à différentes températures et MVF a été étudié par nanoindentation et par des expériences de grattage. Les expériences de glissement à sec ont démontré qu'une MVF plus faible, des vitesses de glissement plus élevées et des environnements CO2 réduisent considérablement les taux d'usure en raison d'une meilleure oxydation ainsi que de la formation de couches d'oxyde protectrices sur les surfaces usées. Les essais de grattage des couches d'oxyde ont montré que le taux d'usure des couches d'oxyde de même composition diminuait à mesure que le MVF augmentait. La résistance à l'usure de la couche d'oxyde dominée par FeO est la plus mauvaise. Dans les mêmes conditions, la couche d'oxyde formée sur la martensite présente une résistance spécifique à l'usure plus élevée que celle formée sur la ferrite.
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