Effect of Heat-Treatment under Changeable Applied Load on Wear Response of Agricultural Grade Medium Carbon Steel: a Multiple Range Analysis

Abstract

Low alloy medium carbon steels have tremendous potential for agricultural application because of its low cost and obtaining excellent combination of various properties after heat treatment. In the present study abrasive wear response of medium carbon steel used for soil working components of agricultural implements i.e. rotavator blade, cultivator sweep, plough share etc. was studied under three heat treatment processes and three load conditions. Micro structural, mechanical, and tribological properties of medium carbon SAE-6150 steel were altered by annealing, inter-critical annealing and quenching and tempering heat-treatment processes. A rotating rubber wheel type test apparatus was used to measure the wear rate of heat-treated and control specimen at 75, 200 and 375 N loads. This technique of wear measurement is very similar to working condition of soil working components of agricultural implements. The study revealed that under low load (75 N) condition, both the inter-critically annealed and quenched and tempered SAE-6150 medium carbon steels gave identical wear resistance. However, inter-critically annealed material under medium load (200 N) condition and quenched and tempered material under high load (375 N) condition exhibited supremacy in terms of abrasive wear resistance.

Nisko legirani srednje ugljenični čelici imaju značajan potencijal za upotrebu u poljoprivredi zbog svoje niske cene i postizanja odlične kombinacije različitih svojstava posle toplotnog tretmana. U ovom istraživanju je proučavano abrazivno habanje srednje ugljeničnog čelika od koga su izrađeni radni organi priključaka za obradu zemljišta, kao što su nož roto sitnilice, motičica kultivatora, raonik pluga i sl., posle tri toplotna tretmana i u uslovima tri nivoa opterećenja. Mikro strukturne, mehaničke i tribološke osobine srednje ugljeničnog čelika SAE-6150 su izmenjene žarenjem, inter-kritičnim žarenjem sa naglim hlađenjem i toplotnim tretmanom površinskog kaljenja. Uređaj sa testiranje sa rotacionim gumenim točkom je upotrebljen za merenje stepena habanja toplotno tretiranog i kontrolnog uzorka pod opterećenjima od 75, 200 i 375 N. Ova tehnika merenja habanja je veoma slična radnim uslovima u kojima se nalaze radni organi priključaka za obradu zemljišta. Istraživanje je pokazalo da pod malim opterećenjem (75 N) i inter-kritično žaren pa naglo hlađen i pogvršinski kaljen srednje ugljenični čelik SAE-6150 daje jednak otpor habanju. Ipak, inter-kritično žareni material pod srednjim opterećenjem (200 N) i hlađeni i kaljeni material pod visokim opterećenjem (375 N) pokazali su najveće otpore abrazivnom habanju.