An Investigation of the Tribological Behaviour of High-Speed Tool Steels at Elevated Temperatures *

Abstract: The tribological behaviour of work roll materials is a key issue during hot rolling process of metals. The characteristics of the material (hardness and wear resistance) at elevated temperatures are of great interest for many industrial applications. The study investigates the mechanical properties and the sliding wear behaviour of HS 6-5-3-5 (HSS) high-speed tool steel, which is a common work roll material of the intermediate and finishing stands of hot rolling manufacturing lines. Experimental analysis focuses on the mechanical properties of steel HS 6-5-3-5 at elevated temperatures and on the microstructural surface changes of this material during metallic sliding wear. The results give an overview about the absolute hardness value of HS 6-5-3-5 at elevated temperatures and its evolution at constant operating temperatures. To conclude interdependencies between mechanical properties, microstructure and wear behaviour at elevated temperatures, results are discussed and connected with wear investigations. Findings reveal that high temperature wear behaviour is mainly dependent on the formation of a tribochemical wear layer on the wear bodies' surfaces. Layers suppress direct metallic contact and change the characteristics of the tribological system. Discussed issues of high temperature sliding wear are the formation and stability of tribochemical wear layers, their connection to and support by the bulk material, as well as the fracturing and damage of the layer-bulk-material compound.
Das tribologische Verhalten von Walzenwerkstoffen ist ein Schlüsselthema im Kontext des Warmwalzprozesses von metallischen Halbzeugen. Die Eigenschaften (Härte und Verschleißwiderstand) von Walzenwerkstoffen bei erhöhten Temperaturen sind von großem Interesse für diverse industrielle Anwendungen. Die vorliegende Studie untersucht die mechanischen Eigenschaften und das Hochtemperaturgleitverschleißverhalten des Schnellarbeitsstahls HS 6-5-3-5 (HSS), welcher als konventioneller Walzenwerkstoff der Mittel- und Fertiggerüste von Warmwalzstraßen metallischer Halbzeuge eingesetzt wird. Die experimentellen Untersuchungen konzentrieren sich auf die mechanischen Hochtemperatureigenschaften und auf die verschleißinduzierten, mikrostrukturellen Änderungen der Werkstoffmikrostruktur durch eine Gleitverschleißbeanspruchung bei erhöhter Temperatur. Die Ergebnisse geben einen Überblick über die Härte des Stahls HS 6-5-3-5 sowie über den zeitlichen Verlauf der Härte bei konstanten Prüftemperaturen. Um Zusammenhänge zwischen mechanischen Eigenschaften, Mikrostruktur des Werkstoffs und dem temperaturabhängigen Verschleißverhalten ableiten zu können, werden die Ergebnisse mit detaillierten Verschleißtests verknüpft und diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass das Hochtemperaturverschleißverhalten hauptsächlich durch Bildung von tribochemischen Verschleißschichten auf der Werkstoffoberfläche bestimmt wird. Diese Verschleißschichten verringern den direkten metallischen Kontakt der Verschleißkörper und ändern die Charakteristika des tribologischen Systems grundlegend. Thematisierte Aspekte sind die Entstehung und Stabilität der Verschleißschichten, ihre Anbindung an den Grundwerkstoff sowie die Schädigung und das Versagen von Grundwerkstoff und Verschleißschicht.

Object Details

• Alternative title: Untersuchung des tribologischen Verhaltens von Schnellarbeitsstählen bei erhöhter Temperatur
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch

References and Relationships

• Bibliographic citation: An Investigation of the Tribological Behaviour of High-Speed Tool Steels at Elevated Temperatures * ; volume:71 ; number:4 ; year:2016 ; pages:148-153 ; extent:6 ; HTM - journal of heat treatment and materials ; 71, Heft 4 (2016), 148-153 (gesamt 6)

Contributors, Places and Time

• Creator: Walter, M. ; Egels, G. ; Boes, J. ; Röttger, A. ; Theisen, W.

Further information

• DOI: 10.3139/105.110290
• URN: urn:nbn:de:101:1-2501260417580.460115532184
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:31 AM CEST