Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The structure and properties of iron alloys with various chemical compositions after diffusional boronizing

Pertek-Owsianna A.

Tribologia

|

2017

|

nr 5

65--71

EN

The purpose of the paper was to test how the content of carbon and alloying elements in steels influence the structure and properties of boronized layers. The following grades of steels were used during the tests: C45, C99U, 41Cr4, 42CrMo4, 45SG, 50HS, 60G, and 102Cr6. In the process of boronizing, the two-phase layer of borides of FeB and Fe2B were obtained on the tested steels with a hardness from 1900 HV0.1 for boride FeB to 1600 HV0.1 for Fe2B, irrespective of the chemical composition of the core/substrate. As the content of carbon and alloying elements in steels increase, the structure of borides becomes more compact, and the needles are thicker. The richer in alloying elements the core and the more carbon in steel, the thinner is the boride layer. After boronizing, the layer of FeB and Fe2B with a thickness of approx. 110 μm for C45 steel to approx. 90 μm for 102Cr6 steel was obtained. The test results indicate that the brittleness of borides increases in steels with the addition of Cr, and it decreases in steels containing Si and Mn. The highest wear resistance was obtained in steel 102Cr6.

PL

Zbadano wpływ zawartości węgla i dodatków stopowych w stali na strukturę i właściwości warstw borowanych. Do badań zastosowano stale: C45, C99U, 41Cr4, 42CrMo4, 45SG, 50HS, 60G i 102Cr6. W procesie borowania na badanych stalach uzyskano dwufazową warstwę borków żelaza FeB i Fe2B o twardości ok. 1900 HV0.1 dla borku FeB i 1600 HV0.1 dla Fe2B, niezależnie od składu chemicznego podłoża. Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali oraz dodatków stopowych struktura borków jest bardziej zwarta, igły są grubsze. Im bogatsze jest podłoże w dodatki stopowe i im więcej węgla w stali, tym warstwa jest cieńsza. Po borowaniu otrzymano warstwę borków żelaza FeB-Fe2B o grubości od ok. 110 μm dla stali C45 do ok. 90 μm dla stali 102Cr6. Z przeprowadzonych badań wynika, że kruchość warstw borków rośnie dla stali z dodatkiem Cr, a maleje dla stali zawierających Si oraz Mn. Najwyższą odporność na zużycie uzyskano w stali 102Cr6.

2

The influence of laser boronizing parameters on the mechanism of formation and properties of surface layers produced on iron alloys with various carbon content

Pertek-Owsianna A., Wiśniewska K., Bartkowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 6

266--271

EN

This paper analyses the boronizing treatment which was performed by means of CO2 molecular laser with a power of 2600 W. Boron was introduced by remelting the paste with a thickness of 40÷120 mm, containing amorphous boron or iron-boron, use the material of the substrate, such as Armco iron or C45 and C90 types of steel. The influence of the boron paste thickness, variable P power from P = 0.78 kW to 1.82 kW, with the constant laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min and material type on the mechanism of formation, microstructure, microhardness and frictional wear resistance of the formed layers (surface structure). After laser boronizing the surface layer consists of zone-structured tracks: melted zone, heat affected zone and the substrate. The melted zone contains boride-martensitic eutectic, in C45 and C90 types of steel there under the remelted zone there is a heat affected zone which is composed of a martensitic structure. With the increase in the laser power, width and depth of laser tracks increases in all the iron alloys with variable thickness of the applied amorphous boron paste. With the increase in the thickness of the boron paste, width of the laser tracks increases and depth of the laser tracks decreases with the constant beam power. The maximum dimensions of the remelted zone for C45 steel were: approx. 600 μm (width) and 350 μm (depth). The highest average microhardness of the surface layer reaches approx. 1500 HV0.1 and it decreases with the increase in power for all the iron alloys. Microhardness and frictional wear resistance of the layer boronized by means of laser with the use of the paste containing iron-boron is lower than that of the layer boronized with the use of the paste containing only boron.

PL

W pracy przeanalizowano mechanizm procesu borowania z użyciem lasera molekularnego TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2. Bor wprowadzano przez przetopienie laserem pasty zawierającej bor z materiałem podłoża w postaci żelaza Armco oraz stali C45 i C90. Badania miały na celu określenie wpływu zawartości węgla w stopie żelaza oraz parametrów obróbki (moc lasera, prędkość posuwu wiązki, rodzaj i grubość warstwy pasty borującej) na mikrostrukturę, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy wierzchniej.

3

The iron boride wear-resistant layers on constructional C45 steel, modified by chromium and the laser process

Pertek-Owsianna A.

Tribologia

|

2016

|

nr 5

147--157

EN

The paper presents the influence of diffusional boronizing, borochromizing processes, and laser modification on microstructure, microhardness, and frictional wear resistance of C45 constructional steel. The borochromizing process consists of two stages: first the boronizing was applied, and then chromizing was carried out as a second step. The boronizing was performed at 900°C for 4h, and then chromizing at 1020°C for 7h using the gas-contact method in powder containing amorphous boron and ferrochrome. Then, the boronized and borochromized layer was modified by remelting it using a TRUMPH CO2 2600W-power laser. The microstructure after diffusional boronizing and borochromizing consists of needle-like iron borides with a thickness of 80 μm and 100 μm and with a microhardness of 1400 HV0.1–1850 HV0.1. Three zones are formed after laser modification: the remelted zone MZ (eutectic mixture of borides and martensite) with a thickness of 100–120 μm, a martensitic heat affected zone (HAZ), and the core. The microhardness in the remelted zone is approx. 1200 HV0.1, as a result of which there appears a milder hardness gradient between the surface and the core. It was found that the frictional wear resistance of the boride layers modified by chromium and laser is higher than that of the layers after diffusional boronizing.

PL

W pracy przedstawiono wpływ procesu borowania i borochromowania dyfuzyjnego oraz laserowej modyfikacji na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali konstrukcyjnej C45. Proces borochromowania składa się z dwóch etapów: borowania, a następnie chromowania. Borowanie przeprowadzono w temperaturze i czasie wynoszącym 900°C i 4 h, a chromowanie w 1020°C i 7 h w mieszaninie proszkowej zawierającej bor amorficzny i żelazo-chrom. Warstwy borowane i borochromowane następnie poddano modyfikacji przez przetopienie laserem CO2 firmy TRUMPH o mocy 2600 W. Mikrostruktura warstw borowanych i borochromowanych dyfuzyjnie zawiera iglaste borki żelaza o grubości ok. 80 μm i 100 μm oraz mikrotwardości 1400–1850 HV0.1. Po laserowej modyfikacji otrzymuje się trzy strefy: przetopioną MZ o grubości 100–120 μm (mieszanina eutektyczna borków i martenzytu), martenzytyczną strefę wpływu ciepła HAZ, a następnie rdzeń. Mikrotwardość w strefie przetopionej wynosi ok. 1200 HV0.1, stąd wynika łagodniejszy gradient twardości między powierzchnią a rdzeniem. Stwierdzono, że warstwy borków modyfikowane chromem i laserem wykazują wyższą odporność na zużycie przez tarcie od borowanych dyfuzyjnie.

4

Diffusion and laser boriding of Hardox 450 steel

Kapcińska-Popowska D., Pertek-Owsianna A., Bartkowska A.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2015

|

Vol. 60, nr 2

40-42

EN

The effect of diffusion and laser boriding on the microstructure, microhardness and wear resistance of Hardox 450 steel compared to initial state is the subject of this article. After the boron modification process of Hardox 450 steel microhard-ness and wear resistance increased. After the diffusion boriding a needle-like microstructure of microhardness about 1800-1500 HV0.1 was obtained. As a result of laser boronizing the microstructure consisted of a remelted zone (MZ), heat-affected zone (HAZ) and core. In the remelted zone enriched of boron microhardness was about 1500-1600 HV0.1 The wear resistance tests showed the higher wear resistance of the diffusion borided layers, whereas the lower were in initial state but the lowest was for laser borided layer.

PL

W pracy przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość oraz odporność na zużycie przez tarcie stali Hardox 450 w porównaniu do stali w stanie wyjściowym. Po procesie modyfikacji stali Hardox 450 borem uzyskano zwiększenie mikrotwardości i odporności na zużycie przez tarcie. W wyniku procesu borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą strukturę o mikrotwardości ok. 1800-1500 HV0,1. Natomiast w wyniku borowania laserowe-go uzyskano budowę strefową składającą się ze strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. W strefie przetopionej wzbogaconej w bor mikrotwardość wynosiła ok. 1500-1600 HV0,1. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykazały, że najlepszą odporność posiada warstwa borowana dyfuzyjnie, natomiast mniejszą stal w stanie wyjściowym a najmniejszą warstwa borowana laserowo.

5

Zastosowanie boru i miedzi do laserowej modyfikacji powierzchni stali C45

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Popławski M., Bartkowski D.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

276--280

PL

Zbadano wpływ miedzi na procesy borowania dyfuzyjnego i laserowego. Analizowano mikrostrukturę oraz wybrane właściwości stali konstrukcyjnej C45. Miedź nanoszono na stal przed procesami borowania w postaci powłoki galwanicznej. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono metodą gazowo-kontaktową w proszku zawierającym bor amorficzny, w temperaturze 950°C przez 4 h. Natomiast proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: moc wiązki lasera P = 1,04 kW, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Laserową obróbkę cieplną przeprowadzono dwoma metodami: 1) przetapiania laserowego warstwy galwaniczno-dyfuzyjnej, 2) stopowania laserowego, które polegało na przetopieniu powłoki galwanicznej z pastą borującą. W wyniku borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą mikrostrukturę borków żelaza o twardości 1600÷1800 HV0,1, natomiast mikrostruktura warstwy borowanej laserowo była złożona ze strefy przetopionej zawierającej eutektykę borkowo–martenzytyczną, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia o mikrotwardości w strefie przetopionej ok. 1400÷1600 HV0,1. Zastosowanie boru i miedzi oraz laserowej modyfikacji spowodowało uzyskanie warstw powierzchniowych o mikrotwardości rzędu 1200÷1800 HV0,1, które charakteryzowały się dobrą kohezją.

EN

The influence of copper on diffusion and laser boriding processes was investigated. Microstructure and selected properties of C45 steel were analyzed. Copper in the form of galvanic coating was applied on steel prior to the boriding process. Diffusion boriding process was performed at 950°C for 4 h in powder comprising amorphous boron using gas-contact method. Whereas laser boriding process consisted of applied a paste with amorphous boron on steel substrate, and then remelting using laser beam. TLF 2600 Turbo technological CO2 laser from TRUMPH with a rated output of 2.6 kW was used to laser heat treatment. In these studies, the following constant parameters of the laser heat treatment were used: laser beam power P = 1.04 kW, scanning speed v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and the distance between tracks f = 0.50 mm. Laser heat treatment was carried out by two methods: 1) remelting the galvanic-diffusion layer by laser, 2) laser alloying, which consisted of remelted galvanic coating with boriding paste. As a result of diffusion boriding process the layer had needle-shape microstructure of iron borides with a hardness in the range from 1600 to 1800 HV0.1, whereas microstructure of laser borided layer was composed of remelted zone (containing boride–martensitic eutectic), heat affected zone and core. Microhardness in remelted zone was in the range from 1400 to 1600 HV0.1. Application boron, copper and laser modification leads to obtain microhardness of surface layers with the value from 1200 to 1800 HV0.1, and their good cohesion with substrate.

6

Odporność korozyjna stali C45 po borowaniu dyfuzyjnym i laserowym

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

78--81

PL

Zbadano wpływ procesu borowania dyfuzyjnego i laserowego na odporność korozyjną stali C45. Borowanie dyfuzyjne prowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h. Proces borowania laserowego polegał na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką światła lasera. Warstwy pasty z borem amorficznym miały grubość 40 μm i 80 μm. Laserowe borowanie wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 33,12 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 2,88 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Odporność korozyjną warstw borowanych badano w trzech ośrodkach: w 5% roztworze NaCl, w 5% roztworze HCl i w 5% roztworze NaOH. W wyniku borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą mikrostrukturę borków żelaza o twardości 1600÷1800 HV0,1. Natomiast mikrostruktura warstwy borowanej laserowo była złożona ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. Mikrotwardość warstwy borowanej laserowo była uzależniona od grubości warstwy pasty borującej i wynosiła w strefie przetopionej 1200÷1800 HV0,1. Badania odporności korozyjnej w roztworach NaCl i NaOH wykazały, że warstwy borowane laserowo są bardziej odporne niż warstwy borowane dyfuzyjnie.

EN

The influence of the diffusion and laser boriding on corrosion resistance of C45 steel was investigated. The diffusion boriding was carried out at 950°C for 4 h. The laser boriding process consisted of applying paste with amorphous boron on the surface of the steel, which was followed by remelting the coating with a laser beam. The layers of paste with amorphous boron had thickness 40 μm and 80 μm. Laser boriding was carried out with a CO2 technology using TRUMPH TLF 2600 Turbo laser of nominal power of 2.6 kW. The following constant parameters of laser heat treatment were used: laser beam density power q = 33.12 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and distance between tracks f = 0.50 mm. Corrosion resistance of borided layers was studied in three media: a 5% solution of NaCl, in 5% solution of HCl, and in 5% solution of NaOH. As a result of diffusion boriding the layer had a needle-like microstructure of iron borides with a hardness of 1600 to 1800 HV0.1. However, the microstructure of laser borided layer consisted of remelted zone containing boride-martensite eutectic, heat affected zone and substrate. The hardness of the laser borided layer was correlated to the thickness of boriding paste coating and was 1200÷1800 HV0.1 in the remelted zone. The investigation of corrosion resistance in solutions of NaCl and NaOH showed that laser borided layers were more corrosion resistant that diffusion borided layer.

7

Analiza mikrostruktury i właściwości warstw wierzchnich otrzymanych w wyniku borowania dyfuzyjnego i laserowego stali z mikrododatkiem boru

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A., Wiśniewska K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

256--259

PL

W pracy przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na wybrane właściwości stali Hardox 450 i borowej B27. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono w temperaturze 950°C przez 4 h metodą gazowo-kontaktową w proszku zawierającym bor amorficzny. Laserowe borowanie polegało na nałożeniu pasty z borem amorficznym i przetopieniu ją wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną przeprowadzono za pomocą lasera CO2. Zastosowano następujące parametry wiązki laserowej: gęstość mocy q = 28,98 kW/cm2, prędkość skanowania v = 3,84 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Mikrostruktura po borowaniu dyfuzyjnym w obu stalach składała się z iglastych borków żelaza FeB i Fe2B o mikrotwardości ok. 1800 HV0,1. W wyniku laserowego borowania otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech stref: eutektyki borkowo-martenzytycznej w strefie przetopionej, zawierającej borki żelaza Fe3B i Fe2B, martenzytycznej strefy wpływu ciepła i rdzenia. W wyniku laserowego borowania otrzymano łagodny gradient mikrotwardości między warstwą a rdzeniem, dzięki obecności strefy wpływu ciepła. Mikrotwardość w strefie przetopionej wynosiła ok. 1600÷1100 HV0,1. Stwierdzono, że warstwy borowane laserowo na obu stalach charakteryzowały się większą odpornością na zużycie przez tarcie, dobrą kohezją oraz lepszą odpornością na kruche pękanie niż warstwy borowane dyfuzyjnie. Stal Hardox 450 ze względu na swój skład chemiczny i stan wyjściowy podłoża ma korzystniejsze właściwości od stali borowej B27.

EN

The influence of diffusion and laser boriding on selected properties of Hardox 450 and boron B27 steels was presented. The diffusion boriding was performed at 950°C for 4 hours using the gas-contact method in powder containing amorphous boron. Laser boriding consisted of applying the paste with amorphous boron, and then the remelted it by laser beam. Laser heat treatment was carried out with a CO2 laser. The laser parameters were as follows: power density q = 28.98 kW/cm2, the scanning speed v = 3.84 m/min, the beam diameter d = 2 mm and the distance between the tracks f = 0.50 mm. Microstructure after diffusion boriding in both steels consist of needle-like iron borides FeB and Fe2B and its microhardness was approx. 1800 HV0.1. As a result of laser boriding, the new microstructure consisted of three zones: boron-martensite eutectic in remelted zone with containing Fe2B and Fe3B iron boride phases, marteniste heat-affected zone and the core. As a result of laser boriding the mild microhardness gradient between the layer and the core was obtained, due to the presence of heat affected zone. Microhardness in remelted zone was approx. 1600÷1100 HV0.1. It was found that a laser borided layers in both steels characterized by a higher wear resistance, good cohesion and better fracture toughness than the diffusion borided layers. Hardox 450 steel due to its chemical composition and initial state of the substrate has advantageous properties than of B27 boron steel.

8

Wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron and silicon

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D., Popławski M., Przestacki D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 2

10--14

EN

The paper presents the results of studies on microstructure, microhardness, wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron end silicon. The aim of laser alloying was to cover the steel with the modifying element and then melting it with a laser beam. As a result of laser alloying a layer was obtained that was composed of remelted zone enriched in modifying elements and of heat affected zone. It was found that as a result of laser alloying with boron and silicon layer are formed that are characterized by good corrosion and wear resistance, high microhardness compared to laser boronized and laser siliconized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki mikrostruktury, mikrotwardości, odporności na zużycie przez tarcie i odporności korozyjnej stali C45 laserowo stopowanej borem i krzemem. Laserowe stopowanie polegało na nałożeniu pokrycia z pierwiastkiem modyfikującym, a następnie przetopieniu go wiązką laserową. W wyniku laserowego stopowania uzyskano warstwę złożoną z strefy przetopionej wzbogaconej w pierwiastek modyfikujący oraz strefy wpływu ciepła. Stwierdzono, że w wyniku laserowego stopowania borem i krzemem powstają warstwy, które charakteryzują się dobrą odpornością na korozję oraz na zużycie przez tarcie, dużą mikrotwardością w stosunku do warstw borowanych laserowo czy krzemowanych laserowo.

9

Selected properties of diffusion boronized layer modified with copper

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 2

15--20

EN

The paper presents the results of studies on microstructure, microhardness, fracture toughness, cohesion and wear resistance of copper modified boronized layers. Borocopperizing process consisted in simultaneous introduction of metallic copper and amorphous boron by diffusion. Borocopperized layers, similarly to boronized layers have a single-zone structure. It was observed that diffusion borocopperizing had a positive effect on microhardness, brittleness, cohesion and wear resistance.

PL

W pracy przedstawiono wyniki mikrostruktury, mikrotwardości, odporności na kruche pękanie, kohezji i odporności na zużycie przez tarcie warstw borowanych modyfikowanych miedzią. Proces boromiedziowania polegał na dyfuzyjnym wprowadzeniu miedzi metalicznej i boru amorficznego. Otrzymane warstwy miały podobnie jak warstwy borowane budowę jednostrefową. Stwierdzono korzystny wpływ boromiedziowania dyfuzyjnego na mikrotwardość, kruchość, kohezję oraz odporność na zużycie przez tarcie.

10

Laser modification of B-Ni galvanic-diffusion layer

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Przestacki D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 1

6--11

EN

The paper presents test results for boronickelized C45 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness, cohesion and wear resistance of surface layer was investigated. The process of galvanic-diffusion boronickelized layer consists of nickel plating followed by diffusion boronizing. For nickel plating Watts bath was used, which uses a combination of nickel sulfate and nickel chloride, along with boric acid. Diffusion boronizing treatment was used in the gas-contact method at temperature 950ºC for 4 h in boronizing powder, containing: amorphous boron, KBF4 as activator and carbon black as a filler. The laser heat treatment (LHT) was carried out with technological laser TRUMPF TLF 2600 Turbo CO2 of nominal power 2.6 kW. Laser modification of the boronickelized layer was carried out with laser power P 1.04 kW and at laser beam scanning rate v: 0.67 m∙min-1, 1.12 m∙min-1, 2.88 m∙min-1 and laser beam d = 2 mm. After boronickelizing the microstructure of surface layer was composed of: compact-continuous subsurface zone of microhardness 1200 HV0,1, and deeper situated zone , at microhardness similar to needle-like iron borides. After laser heat treatment with re-melting, a new layer was obtained, which included: re-melted zone (MZ), heat affected zone (HAZ) and a substrate, with a mild microhardness gradient from the surface to the substrate. The microhardness measured along the axis of track after laser heat treatment of the boronickelized layer was about 1100 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the new layer was characterized by good properties in comparison to boronized and boronickelized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań boroniklowanej stali C45 po laserowej modyfikacji. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość, kohezję i odporność na zużycie przez tarcie wytworzonej warstwy. Proces wytwarzania galwaniczno-dyfuzyjnej warstwy boroniklowanej składał się z: nakładania wstępnej powłoki galwanicznej niklu i następnego borowania dyfuzyjnego. Do niklowania galwanicznego użyto kąpieli Wattsa, która składała się z siarczanu niklawego, chlorku niklawego, kwasu borowego. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą gazowo-kontaktową w temperaturze 950o C w proszku borującym zawierającym bor amorficzny, aktywator KBF4 i wypełniacz w postaci sadzy. Laserowa obróbka cieplna (LOC) była wykonana przy użyciu lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPF TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW. Laserową modyfikację warstwy boroniklowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v: 0,67 m∙min-1, 1,12 m∙min-1, 2,88 m∙min-1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po boroniklowaniu struktura warstwy wierzchniej składa się z: przypowierzchniowej zwartej ciągłej strefy o mikrotwardości 1200 HV0,1 i głębiej położonej o strukturze iglastej odpowiadającej mikrotwardości borkom żelaza oraz rdzenia. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającej się z: strefy przetopionej (SP), strefy wpływu ciepła (SWC) i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1100 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej i boroniklowanej.

11

Influence of diffusion boriding and laser boriding on corrosion resistance Hardox 450 steel

Kapcińska-Popowska D., Pertek-Owsianna A., Bartkowska A., Bartkowski D., Przestacki D.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 59, nr 2

40--45

EN

The article presented an influence of diffusion boriding and laser boriding on microstructure, microhardness and corrosion resistance of Hardox 450 steel. After the boron modification process of Hardox 450 steel was obtained an increase result of microhardness and resistance to corrosion. After the diffusion boriding obtained needle-like microstructure of microhardness 1800-1500 HV0.1. Whereas after laser boriding microstructure was consisted of a remelted zone (MZ), heataffected zone (HAZ) and core. In the remelted zone enriched in boron the microhardness was about 1600 HV 0.1. Corrosion resistance tests showed, that the higher corrosion resistance in solutions of pH = 3.5 and pH = 7.0 have a diffusion boriding layers, whereas in the pH = 11.0, the laser boriding layers.

PL

W artykule przedstawiono wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność korozyjną stali Hardox 450. Po procesie modyfikacji stali Hardox 450 borem uzyskano zwiększenie mikrotwardości i odporności na korozyjnej. W wyniku procesu borowania dyfuzyjnego warstwa miała iglastą strukturę o mikrotwardości ok. 1800-1500 HV0,1. Natomiast w wyniku borowania laserowego uzyskano budowę strefową składającą się ze strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła oraz rdzenia. W strefie przetopionej wzbogaconej w bor mikrotwardość wynosiła ok. 1600 HV0,1. Badania odporności korozyjnej wykazały, że lepszą odporność korozyjną w roztworach pH = 3,5 oraz pH = 7,0 posiadają warstwy borowane dyfuzyjnie, natomiast w pH = 11,0 warstwy borowane laserowo.

12

Wpływ parametrów laserowego borowania na właściwości stali średniowęglowej z mikrododatkiem boru

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A.

Inżynieria Powierzchni

|

2014

|

nr 3

49--54

PL

W pracy przedstawiono wpływ parametrów borowania laserowego na mikrostrukturę, twardość i odporność na zużycie przez tarcie stali borowej zawierającej w % wag.: 0,318% C i 0,002% B. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu powłoki z borem na uprze dnio obrobioną cieplnie stal, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. W wyniku laserowej obróbki cieplnej otrzymano mikrostrukturę złożoną z trzech stref: strefy przetopionej (SP) składającej się z eutektyki zawierającej borki żelaza i marte nzyt, strefy wpływu ciepła (SWC) martenzytyczno-bainitycznej i martenzytu odpuszczonego w rdzeniu stali. Dzięki tej strukturze uzyskano łagodny gradient twardości między warstwą a rdzeniem w zakresie od ok. 1800 HV0.1 do ok. 300 HV0.1. Badania wykona ne przy użyciu tribometru MBT 01, w układzie próbka (obracający się pierścień ) – płytka (przeciwpróbka z węglika spiekanego S20S o twardości 1430HV wykazały istotny wpływ parametrów laserowego borowania na zmniejszenie zużycia przez tarcie stali w porówna niu ze stalą tylko po obróbce cieplnej.

EN

The influence of parameters laser boriding on microstructure, hardness and wear resistance of the friction boron steel contai n ing, in % by weight.: 0.318% C and 0.002% were investigated . Laser boriding consisted of applying paste with amorphous boron on the steel surface , and then re melting with a laser beam . As a result, of laser boriding microstruct ure was obtained which consisted of re malted zone with boride eutectic and martensite, heat affected zone wit martensite and bainite and tempered martensite in core. By this structure obtained a hardness gradient between surface and core from 1800 HV0,1 u p to 300 HV0,1. The wear resistance tests were made by means of an MBT 01 Amsler type tribometer in the following system: specimen (rotating ring) – counter spec i men (sintered carbide plate) showed significant impact parameters of the laser boriding to red uce the wear resistance of steel co m pared to steel after heat treatment only.

13

Obróbka cieplna objętościowa i powierzchniowa stali z mikrododatkiem boru

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 5

401--404

PL

Zbadano wpływ wyżarzania, hartowania, odpuszczania oraz rodzaju ośrodka chłodzącego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali z dodatkiem boru. Na podstawie analizy mikrostruktury i pomiarów twardości po procesach wytypowano najlepsze parametry obróbki cieplnej objętościowej, za które przyjęto proces hartowania z temperatury 900°C w wodzie i odpuszczania w 560°C przez 1 h. W tych warunkach uzyskano bardziej równomierną mikrostrukturę i mikrotwardość rzędu 300 HV0,1. Proces laserowego stopowania stali borem przeprowadzono dla wybranych parametrów obróbki cieplnej objętościowej. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 37,26 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 3,84 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. W wyniku borowania laserowego otrzymano mikrostrukturę złożoną ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną oraz strefy wpływu ciepła, o łagodnym gradiencie mikrotwardości od 1300 HV0,1 przy powierzchni do 300 HV0,1 w podłożu.

EN

The effect of annealing, quenching, tempering and the type of cooling medium on microstructure, microhardness and wear resistance of steel with added boron were investigated. The analysis of the microstructure and hardness measurements after processes allowed to select the best parameters of volume heat treatment, such as: hardening of 900°C in water and tempering at 560°C for 1 hour. Under these conditions a higher and more uniform structure and micro-hardness of 300 HV0.1 were obtained. The process of laser alloying of steel with boron was carried for the selected parameters the volume heat treatment. Laser boriding consisted of applying paste with amorphous boron on the steel surface, and then remelting with a laser beam. Laser heat treatment (LHT) was carried out with a CO2 technology laser TRUMPH type TLF 2600 Turbo of nominal power of 2.6 kW. The following parameters of laser heat treatment were used: laser beam density power q = 37.26 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 3.84 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and distance between tracks f = 0.50 mm. As a result, laser boriding produced the microstructure composed of remelted zone containing boride-martensit eutectic and heat affected zone with a mild gradient of microhardness of 1300 HV0.1 at the surface to 300 HV0.1 in substrate.

14

Wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę i wybrane właściwości stali Hardox 450

Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A., Wiśniewski K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

530--533

PL

Zbadano wpływ borowania dyfuzyjnego i laserowego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali Hardox 450. Proces borowania dyfuzyjnego przeprowadzono metodą gazowo-kontaktową W temperaturze 950°C przez 4 h. Próbki z wytworzoną warstwą poddano hartowaniu z temperatury austenityzowania 850°C w oleju i następnie odpuszczono w temperaturze 150°C przez 1 h. Warstwy borowane wytworzone metodą dyfuzyjną porównano z warstwami borowanymi laserowo. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO, ﬁrmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy q = 37,26 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką v = 3,84 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f= 0,50 mm if= 0,28 mm. Po borowaniu dyfuzyjnym otrzymano warstwę składającą się z iglastych borków żelaza mikrotwardości 1500÷1800 HVO,l. W rdzeniu stali po utwardzaniu cieplnym uzyskano mikrotwardość ok. 400 HVO,1. W wyniku borowania laserowego otrzymano mikrostrukturę złożoną ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkową oraz strefy wpływu ciepła o łagodnym gradiencie mikrotwardości w zakresie od 1300 HVO,1 przy powierzchni do ok. 400 HVO,1 w rdzeniu. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykonano za pomocą tribometru MBT-01 typu Amsler w układzie: próbka (obracający się pierścień)-przeciwpróbka (płytka z węglika spiekanego). Badania wykazały, że stal Hardox 450 borowana dyfuzyjnie i laserowo charakteryzuje się większą odpornością na zużycie przez tarcie od stali w stanie wyjściowym.

EN

The inﬁuence of diffusion and laser boriding on microstructure, microhardness and Wear resistance ofHardox 450 steel was investigated. The diffusion boriding process Was carried out With gas-contact method at 950°C for 4 h. The samples with diffusion layer were quenched from austenitizing temperature 850°C in oil and then tempered at 150°C. Diffusion borided layers were compared with laser borided layers. Laser boriding consisted of covering steel surface with boron paste and then remelting it with a laser beam. Laser heat treatment (LHT) was carried out by means of a technological CO, laser Trumph TLF 2600 Turbo of nominal power of 2.6 kW. The following constant parameters were applied: power density q = 37.26 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 3.84 m/min, beam diameter d - 2 mm and distance between tracksf= 0.50 mm. After diffusion boriding a layer consisting of needle-like iron borides was obtained with microhardness of 1500÷1800 HVO. 1. After hardening the steel core microhardness was 400 HVO.1. As a result of laser boriding a microstructure was obtained which consisted of remalted zone with boride eutectic, heat affected zone, with a microhardness gradient from 1300 HVO.l at the surface down to 400 HVO.1 in the core. Wear resistance tests were conducted by means ofan MBT-01 Amsler type tribometer in the following system: specimen (rotating ring)-counterspecimen (plate sintered carbide). The tests showed that diffusion and laser borided steels have better wear resistance than Hardox 450 steel.

15

Hartowanie i borowanie laserowe stali konstrukcyjnej C45

Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Przestacki D.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

610--614

PL

W pracy opisano wpływ hartowania laserowego i borowania laserowego na właściwości stali C45. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i mikrotwardość warstwy wierzchniej. Laserowa obróbka cieplna (LOC) była wykonana za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy Trumpf TLF 2600 Turbo o mocy nominalnej 2,6 kW. Laserowe hartowanie stali przeprowadzono, stosując moc lasera P = 1,04 kW, prędkość skanowania wiązką laserową v = 2,88 m/min, średnicę wiązki lasera d = 2 mm, odległość ogniska soczewki od powierzchni próbki l = 106,8 mm i odległość między ścieżkami: f = 0,28 mm, 0,50 mm i 0,625 mm. W wyniku badań hartowania laserowego wybrano najkorzystniejszą odległość między ścieżkami. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Grubość powłoki wynosiła 40 μm i 80 μm. Zastosowano następujące stałe parametry laserowej obróbki cieplnej: moc lasera P = 1,04 kW, prędkość skanowania wiązką v = 2,88 m/min, średnica wiązki d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. Pomiar mikrotwardości wykonano sposobem Vickersa na twardościomierzu Zwick 3212B. Natomiast badania mikrostruktury przeprowadzono za pomocą mikroskopu Metaval produkcji Carl Zeiss Jena. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymana warstwa składała się z trzech stref: przetopionej (SP), wpływu ciepła (SWC) i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykonano za pomocą tribometru MBT-01 typu Amsler w układzie: próbka (obracający się pierścień)-przeciwpróbka (płytka z węglika spiekanego). Badania wykazały, że warstwy borowane charakteryzują się większą odpornością na zużycie przez tarcie niż stal C45 hartowana laserowo.

EN

The work presents the effect of laser hardening and laser boriding on the properties of C45 steel. The influence of laser heat treatment on the microstructure and microhardness of surface layer was investigated. The laser heat treatment (LHT) was carried by means of a technological CO2 laser TRUMPF TLF 2600 Turbo of nominal power 2.6 kW. Laser hardening of steel was carried out with laser power P = 1.04 kW, laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm, and distance between tracks f = 0.28 mm, 0.50 mm and 0.625 mm. As a result of laser hardening the most advantageous distance between tracks was selected. Laser boriding consisted of covering steel surface with boron paste and then remelting it with a laser beam. The thickness of the coating was 40 μm and 80 μm. The following constant parameters were applied: laser power P = 1.04 kW, laser beam scanning velocity v = 2.88 m/min, laser beam diameter d = 2 mm, and distance between tracks f = 0.50 mm. Measurements of microhardness were conducted using the Vickers’ method and Zwick 3212 B hardness tester. Microstructure observations were performed on an light microscope Metaval Carl Zeiss Jena. After laser heat treatment with remelting, a three-zone layer was obtained, which included: remelted zone (MZ), heat affected zone (HAZ) and a core, with a mild microhardness gradient from the surface to the core. Wear resistance tests were conducted by means of an MBT-01 Amsler type tribometer in the following system: specimen (rotating ring)-counterspecimen (plate sintered carbide). The tests showed that laser borided layer characterizes better wear resistance than laser hardened C45 steel.

16

Badania struktury i właściwości borowanej stali konstrukcyjnej 41Cr4 i narzędziowej 102Cr6

Pertek-Owsianna A., Kulka M., Jankowiak M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2006

|

Vol. 26, nr 1

167-176

PL

Zbadano wpływ zawartości węgla w stali oraz obróbki cieplnej po borowaniu (objętościowa -hartowanie i odpuszczanie, powierzchniowa - laserowa) na strukturę i właściwości borowanych stali 41Cr4 i 102O6. Zmierzono mikro twardość oraz odporność na zużycie przez tarcie wytworzonych warstw wierzchnich. Wykazano, że właściwości borowanej stali zależą od zawartości węgla w stali oraz rodzaju zastosowanej obróbki cieplnej po borowaniu. Borowana stal o większej zawartości węgla (102Cr6) wykazuje większą odporność na zużycie przez tarcie od stali 41Cr4. Stwierdzono korzystny wpływ obróbki laserowej w porównaniu z objętościową na zmniejszenie zużycia warstw wierzchnich stali.

EN

In this paper the influence of carbon content and type of heat treatment on the structure and properties of borided 41Cr4 and 102Cr6 steels has been presented. The effects of the typica! heat treatment (hardening and tempering) and laser heat treatment have been compared. The micro-hardness and friction wear resistance have been determined- The steel of higher carbon content (102O6) is characterized by higher wear resistance. The laser heat treatment reduces the wear of borided layers in comparison with typical heat treatment.

17

Badania właściwości wytrzymałościowych borowanej, nawęglanej i boronawęglanej stali konstrukcyjnej 40H

Pertek-Owsianna A., Wasilewicz P., Kulka M., Marcinkowski R.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2005

|

Vol. 25, nr 1

109-117

PL

W artykule przedstawiono wpływ borowania, nawęglania oraz boronaweglania na właściwości wytrzymałościowe stali konstrukcyjnej 40H. Zbadano statyczną wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie oraz maiocyklowe zmęczenie w wyniku promieniowego ściskania pierścienia. Uzyskano wykresy: rozciągania (naprężenia w funkcji wydłużenia względnego), ściskania monotoniczne-go (silą w funkcji ugięcia) oraz małocyklowego zmęczenia (wartość siły i ugięcia w funkcji liczby cykli). Wykazano, że najlepsze właściwości wytrzymałościowe mają próbki nawęglane, a gorsze borowane i boronaweglane. Podczas rozciągania większą wytrzymałość niż inne próbki wykazują próbki borowane dzięki bardziej plastycznemu rdzeniowi stali.

EN

The paper presents the influence of the bonded, carburized and borocarburized layer on the strenght properties. The static tensile, static compression and low-cycle fatigue during radial compression have been examineed. The diagrams of tensile, monotonie compression and low-cycle fatigue have been obtained. It was demonstrated that the carburized layer shows highest properties during low-cycle fatigue in comparison with bonded and borocarburized layers. The tensile strenght of the borided specimens was determined to be higher than that obtained in case of others specimen in the effect of more plastic matrix presence.

18

Zastosowanie lasera technologicznego CO2 do doskonalenia właściwości warstwy wierzchniej stali oraz wspomagania toczenia twardej ceramiki konstrukcyjnej Si3N4

Kawalec M., Barbacki A., Pertek-Owsianna A., Jankowiak M., Nowak I.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

Vol. 24, nr 2 sp

139-157

PL

W artykule przedstawiono wyniki niektórych badań prowadzonych przez interdyscyplinarny zespół pracowników z różnych jednostek organizacyjnych Wydziału Budowy Maszyn i Zarządzania Politechniki Poznańskiej. Badania dotyczą zastosowania lasera technologicznego CO(2) w procesach hartowania stali narzędziowych (w tym hartowania równoczesnego ze skrawaniem), laserowej modyfikacji mikrostruktury i właściwości warstw borowanych na stalach konstrukcyjnych oraz wspomagania laserowego (LAM) toczenia twardej konstrukcyjnej ceramiki Si(3)N(4). Kształtowanie właściwości stereometrycznych i fizycznych warstwy wierzchniej przebiegało w warunkach tzw. obróbki bezprzetopieniowej lub przetopieniowej.

EN

In this paper the interdisciplinary group from different divisions of Faculty of Mechanical Engineering and Management was concerned with use of CO2 laser in following processes: hardening of tool steels (as well with simultaneous machining), laser modification of microstructure and properties of borided layers formed on constructional steel and laser-aided throwing of hard constructional ceramics. The processes of modeling of stereometrical and physical properties of surface layers have been investigated with remelting and without remelting. In this paper the results of some principial directions of research have been presented.