Oksigenadkonduto de reloj dum muelanta procezo
Dum la interago inter abrasivoj kaj reloj, la plasta deformado de la reloj generas varmegon, kaj la frotado inter abrasivoj kaj fervojaj materialoj ankaŭ generas muelantan varmon. La muelado de ŝtalaj reloj estas efektivigita en natura atmosfero, kaj dum la muelanta procezo, la ŝtala fervoja materialo neeviteble oksidiĝas sub la varmego de muelado. Estas proksima rilato inter surfaca oksigenado de ŝtalreloj kaj fervojbrulvundoj. Tial necesas studi la oksigenadkonduton de la fervojsurfaco dum la muelanta procezo.
Estis raportite ke tri specoj de muelŝtonoj kun kunpremaj fortoj estis preparitaj, kun fortoj de 68.90 MPa, 95.2 MPa, kaj 122.7 MPa, respektive. Laŭ la ordo de muelŝtono-forto, GS-10, GS-12.5, kaj GS-15 estas uzataj por reprezenti ĉi tiujn tri grupojn de muelŝtonoj. Por la ŝtalrelaj specimenoj muelitaj per tri aroj da muelŝtonoj GS-10, GS-12.5 kaj GS-15, ili estas respektive reprezentitaj per RGS-10, RGS-12.5 kaj RGS-15. Faru muelajn provojn sub muelantaj kondiĉoj de 700 N, 600 rpm kaj 30 sekundoj. Por akiri pli intuiciajn eksperimentajn rezultojn, la relo-muelŝtono adoptas pinglan diskon-kontaktan reĝimon. Analizu la oksigenadkonduton de la fervojsurfaco post muelado.
La surfaca morfologio de la grunda ŝtala relo estis observita kaj analizita uzante SM kaj SEM, kiel montrite en Fig.1. La SM-rezultoj de la grunda fervojsurfaco montras ke kiam la muelŝtonoforto pliiĝas, la koloro de la grunda fervojsurfaco ŝanĝiĝas de blua kaj flava bruno al la origina koloro de la relo. La studo de Lin et al. montris, ke kiam la muela temperaturo estas sub 471 ℃, la surfaco de la relo aperas normala koloro. Kiam la muela temperaturo estas inter 471-600 ℃, la relo montras helflavajn brulvundojn, dum kiam la muela temperaturo estas inter 600-735 ℃, la surfaco de la relo montras bluajn brulvundojn. Tial, surbaze de la kolorŝanĝo de la tera fervojsurfaco, oni povas konkludi, ke kiam la forto de la muelŝtono malpliiĝas, la muelanta temperaturo iom post iom pliiĝas kaj la grado de fervoja brulvundo pliiĝas. EDS kutimis analizi la elementan kunmetaĵon de la grunda ŝtala fervojsurfaco kaj derompaĵfundsurfaco. La rezultoj montris, ke kun la pliiĝo de muelŝtono-forto, la enhavo de O-elemento sur la surfaco de la relo malpliiĝis, indikante redukton de la ligado de Fe kaj O sur la surfaco de la relo, kaj malpliiĝon de la grado de oksidiĝo. de la relo, kongrua kun la tendenco de kolorŝanĝo sur la surfaco de la relo. Samtempe, la enhavo de O-elemento sur la malsupra surfaco de la muelantaj derompaĵoj ankaŭ malpliiĝas kun la pliiĝo de muelŝtono-forto. Indas rimarki, ke por la surfaco de la ŝtala relo grundo per la sama muelŝtono kaj la malsupra surfaco de la muelanta derompaĵoj, la enhavo de O-elemento sur la surfaco de ĉi-lasta estas pli alta ol tiu de la unua. Dum la formado de derompaĵoj, plasta deformado okazas kaj varmo estas generita pro la kunpremado de abrasivoj; Dum la procezo de derompaĵo elfluo, la malsupra surfaco de la derompaĵo frotas kontraŭ la antaŭa finsurfaco de la abrasivo kaj generas varmecon. Tial, la kombinita efiko de derompaĵo deformado kaj frikcia varmo kondukas al pli alta grado de oksigenado sur la malsupra surfaco de la derompaĵoj, rezultigante pli altan enhavon de O-elemento.

(a) Malaltforta muelŝtono grunda ŝtala fervoja surfaco (RGS-10)

(b) Surfaco de ŝtala relo grundo kun mezforta muelŝtono (RGS-12.5)
(c) Alta fortika muelŝtono surgrunda ŝtala fervoja surfaco (RGS-15)
Fig. 1. Surfaca morfologio, derompaĵmorfologio kaj EDS-analizo de ŝtalreloj post muelado kun malsamaj intensecoj de muelŝtonoj.
Por plue esplori la oksidiĝajn produktojn sur la surfaco de ŝtalaj reloj kaj la variadon de oksidiĝaj produktoj kun la grado de fervoja surfacbruligo, X-radia fotoelektrona spektroskopio (XPS) estis uzata por detekti la kemian staton de elementoj en la proksima surfaca tavolo. el muelitaj ŝtalreloj. La rezultoj estas montritaj en Fig.2. La plenaj spektraj analizrezultoj de la fervojsurfaco post muelado kun malsamaj intensecoj de muelŝtonoj (Fig.2 (a)) montras ke ekzistas C1s, O1s, kaj Fe2p-pintoj sur la tera fervojsurfaco, kaj la procento de O-atomoj malpliiĝas kun la grado de brulvundo sur la fervojsurfaco, kiu kongruas kun la ŝablono de EDS-analizrezultoj sur la fervojsurfaco. Pro la fakto ke XPS detektas la elementajn statojn proksime de la surfactavolo (ĉirkaŭ 5 nm) de la materialo, ekzistas certaj diferencoj en la specoj kaj enhavoj de elementoj detektitaj per XPS-plena spektro kompare kun la ŝtala fervojsubstrato. La C1s-pinto (284.6 eV) estas plejparte uzita por kalibri la devigajn energiojn de aliaj elementoj. La ĉefa oksigena produkto sur la surfaco de ŝtalaj reloj estas Fe-oksido, do la mallarĝa spektro de Fe2p estas detale analizita. Fig.2 (b) al (d) montras la mallarĝan spektran analizon de Fe2p sur la surfaco de ŝtalreloj RGS-10, RGS-12.5, kaj RGS-15, respektive. La rezultoj indikas ke ekzistas du devigaj energiopintoj ĉe 710.1 eV kaj 712.4 eV, atribuitaj al Fe2p3/2; Estas devigaj energipintoj de Fe2p1/2 je 723.7 eV kaj 726.1 eV. La satelita pinto de Fe2p3/2 estas je 718.2 eV. La du pintoj je 710.1 eV kaj 723.7 eV povas esti atribuitaj al la liga energio de Fe-O en Fe2O3, dum la pintoj je 712.4 eV kaj 726.1 eV povas esti atribuitaj al la deviga energio de Fe-O en FeO. La rezultoj indikas ke Fe3O4 Fe2O3. Dume, neniu analiza pinto estis detektita ĉe 706.8 eV, indikante la foreston de elementa Fe sur la grunda fervojsurfaco.

(a) Plena spektra analizo

(b) RGS-10 (blua)

(c) RGS-12.5 (helflava)

(d) RGS-15 (origina koloro de ŝtala relo)
Fig.2. XPS-analizo de fervojsurfacoj kun malsamaj gradoj da brulvundoj
La pintareoprocentoj en la Fe2p mallarĝa spektro montras ke de RGS-10, RGS-12.5 ĝis RGS-15, la pintareoprocentoj de Fe2+2p3/2 kaj Fe2+2p1/2 pliiĝas, dum la pintareoprocentoj de Fe3+ 2p3/2 kaj Fe3+2p1/2 malpliiĝas. Tio indikas ke kiam la grado da surfacbrulvundo sur la relo malpliiĝas, la Fe2+ enhavo en la surfacaj oksigenadproduktoj pliiĝas, dum la Fe3+enhavo malpliiĝas. La malsamaj komponentoj de la oksigenadproduktoj rezultigas malsamajn kolorojn de la grunda relo. Ju pli alta la grado de surfaca brulvundo (blua), des pli alta la enhavo de Fe2O3-produktoj en la oksido; Ju pli malalta la grado de surfaca brulvundo, des pli alta la enhavo de FeO-produktoj.