V tem magistrskem delu je bila izvedena raziskava nukleiranja in rasti razpok na površini delovnih valjev, ki nastanejo med procesom vročega valjanja. Pri omenjenem procesu so delovni valji izpostavljeni izmeničnim ciklom segrevanja in hlajenja. Na površini delovnega valja prihaja do hitrih temperaturnih sprememb zaradi stika valja z vročim obdelovancem in hladilnim sredstvom. Omenjeni neprekinjeni cikli na površini materiala delovnega valja povzročijo toplotno utrujenost materiala. To je pomemben dejavnik, ki vodi k razpadanju površine in s tem ogrozi življenjsko dobo valja.
Dva valja iz različnih materialov (CG HSS in HRC) sta bila preizkušena na odpornost proti toplotni utrujenosti. Testiranje odpornosti na toplotno utrujenost je bilo izvedeno na termo-mehanskem simulatorju Gleeble 1500D. Valj iz materiala HCR je bil dodatno hladno deformiran (pri obremenitvah 0.23 in 0.41). Da bi pravilno razumeli pojave nukleacije in rasti razpok, smo vzorce ustrezno testirali pri 250, 750 in 2500 termičnih ciklih. Nato smo na prerezu izmerili dolžino razpok z optičnim mikroskopom. Nato smo izvedli SEM in EDS analize in preučili značilnosti nastanka razpok, njihove rasti in in materialni odred.
Obstaja odvisnost med nukleacijo in rastjo razpok, številom obremenitvenih ciklov, velikostjo, obliko, orientacijo in porazdelitvijo evtektičnih karbidov. Pri obeh materialih smo ugotovili podobne mehanizme za nastanek nukleacije. Nukleacija razpok je v primerjavi z materialom CG HSS večja pri HCR materialu, saj opazimo večjo gostoto razpok. Rast razpok je večja pri materialu CH HSS, saj so se med preizkušanjem razvile večje razpoke. Primarni in evtektični karbidi na površini in tik pod njo so mesta kjer se najpogosteje pojavi nukleacija. Podolgovati karbidi pod površino pospešujejo rast razpok, medtem ko jo kroglasti karbidi zavirajo. Karbidi usmerjeni vporedno z ohajeno površino zmanjšujejo rast razpok.
Deformacija preizkušanca iz materiala HCR pred ciklično toplotno obremenitvijo ponuja pozitivno obnašanje materiala tako pri materialu CG HSS, kot tudi HCR. Nukleacija in rast razpoke se zmanjša, če primerjamo matzeriale brez predhodne deformacije. To ugotovitev podpira dejstvo, da se je v primerjavi z predhodno deformiranim preizkurancem iz HCR (0.41), po 250 ciklih razpoka pri materialu CG HSS povečala za 3.98-krat. Pri 2500 ciklih pa je razpoka večja za 2.34-krat. Prav tako ima preizkušanec iz materiala CG HSS ima 1.3 krat večjo gostoto razpok pri 250 ciklih in 1.04-krat večjo gostoto razpok pri 2500 ciklih, če ga primerjamo z predhodno deformiranim preizkušancem iz materiala HCR (Pri obremenitvi 0.41).
Magistersko delo prispeva k boljšemu razumevanju nukleacije, rasti razpok in pri pogovih, ki se pojavijo med procesom vročega valjanja.
|