Kinetyka tworzenia warstw azotowanych na stalach niskostopowych w procesie azotowania gazowego

• Autorzy: Wójcik Grzegorz , Kucharska Barbara , Wach Piotr

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.9729

Warianty tytułu

EN

Kinetics of the formation of nitrided layers on low-alloy steels in the gas nitriding process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano próbki walcowate wykonane ze stali konstrukcyjnej niskostopowej 42CrMo4 (40HM) oraz 41CrAlMo7 (38HMJ) poddanych procesowi azotowania w temperaturze 540oC w czasie 2, 7, 12 oraz 17 godzin. Przez pierwsze 2 godziny procesu atmosferę stanowił amoniak, natomiast dalsza część procesu prowadzona była w atmosferze składającej się w 50% z amoniaku oraz 50% amoniaku zdysocjowanego. Po procesie badano twardość powierzchniową, rozkład twardości na głębokości 50 µm od powierzchni aż do twardości rdzenia oraz mikrostrukturę wytworzonej warstwy azotowanej. Wykazano, że wraz z wydłużeniem czasu trwania procesu azotowania na stali 40HM przypowierzchniowa grubość warstwy azotków zwiększa się od 6 µm po 2 godzinach do 14 µm po 17 godzinach procesu oraz warstwa ta ma budowę dwufazową (+ ’), natomiast grubość warstwy dyfuzyjnej wynosiła od 0,15 do 0,44 mm (w zależności od czasu procesu). W przypadku stali 38HMJ grubość warstwy azotków zwiększała się od 1 µm po 2 godzinach do 9,5 µm po 17 godzinach. Grubość warstwy dyfuzyjnej wynosiła od 0,08 do 0,35 µm.

EN

The study examined cylindrical samples made of low-alloy structural steel 42CrMo4 (40HM) and 41CrAlMo7 (38HMJ) subjected to the nitriding process at 540oC during 2, 7, 12 and 17 hours. During the first 2 hours of the process, the atmosphere was ammonia, while the rest of the process was carried out in the atmosphere consisting of 50% ammonia and 50% dissociated ammonia. After the process, surface hardness, hardness distribution at the depth of 50 µm from the surface up to the hardness of the core, and microstructure of the nitrided layer produced were examined. It has been shown that along with the extension of the duration of the nitriding process on 40HM steel, the surface thickness of the layer of nitrides increases from 6 µm after 2 hours to 14 µm after 17 hours of the process and this layer has a two-phase structure (+’), while the thickness of the diffusion layer was from 0.15 to 0.44 mm (depending on the process time). In the case of 38HMJ steel, the thickness of the layer of nitrides increased from 1 µm after 2 hours to 9.5 µm after 17 hours. The thickness of the diffusion layer was from 0.08 to 0.35 µm (depending on the process time).

Słowa kluczowe

PL

azotowanie gazowe; warstwa azotowana; warstwa azotków żelaza; stal niskostopowa; mikrostruktura

EN

gas nitriding; nitrided layer; layer of iron nitrides layer; low-alloy steel; microstructure

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 4
• Strony: 35--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wójcik Grzegorz

• Politechnika Częstochowska

autor

Kucharska Barbara

• Politechnika Częstochowska

autor

Wach Piotr

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Bibliografia

• 1. Wach P., Michalski J., Tacikowski J., Kowalski S., Betiuk M.: Gazowe azotowanie i jego odmiany w przemysłowych zastosowaniach. „Inżynieria Materiałowa” 2008, vol. 29, nr 6, s. 808–811.
• 2. Michalski J., Wołowiec-Korecka E., Ratajski J., Wach P., Kucharska B., Kula P., Olik R.: Wybrane aspekty regulowanego azotowania gazowego (RAG) oraz azotowania w obniżonym ciśnieniu (LPN). „Inżynieria Materiałowa” 2015, vol. 36, nr 6, s. 444–448.
• 3. Dobrzański L.A.: Kształtowanie struktury i własności powierzchni materiałów inżynierskich i biomedycznych. Prace Instytutu Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych Politechniki Śląskiej, Gliwice 2009.
• 4. Tacikowski J., Wach P., Michalski J., Betiuk M., Łataś Z.: Zmiany chropowatości powierzchni stali 41CrAlMo7 w procesach regulowanego azotowania gazowego. „Inżynieria Materiałowa” 2014, vol. 35, nr 5, s. 416–419.
• 5. Michalski J., Wach P., Burdyński K., Betiuk M.: Kontrola i regulacja kinetyki wzrostu grubości warstw w procesach regulowanego azotowania gazowego. „Inżynieria Powierzchni" 2015, nr 2, s. 34–40.
• 6. Ratajski J., Olik R., Suszko T., Dobrodziej J., Michalski J.: Design, control and in situ visualization of gas nitriding processes. „Sensors (Basel)” 2010, 10(1), p. 218–240, DOI: 10.3390/s100100218.
• 7. Tacikowski J., Wach P., Michalski J.: Analiza badań konstrukcyjnych stali stopowych azotowanych w atmosferze amoniak-azot. „Inżynieria Powierzchni” 2017, nr 2, s. 38–42.
• 8. Michalski J., Burdyński K., Wach P., Łataś Z.: Nitrogen availability of nitriding atmosphere in controlled gas nitriding processes. „Archives of Metallurgy and Materials” 2015, vol. 60, issue 2, p. 747–754.
• 9. Wach P., Ciski A., Tacikowski J., Babul T., Tirak S., Suchmann P.: Możliwości obróbki cieplnej warstw azotowanych wytworzonych na stalach. „Inżynieria Powierzchni” 2017, nr 1, s. 48–54.
• 10. Michalski J., Tacikowski J., Wach P., Ratajski J.: Controlled gas nitriding of 40HM and 38HMJ steel grades with the formation of nitrided cases with and without the surface compound layer, copsed of iron nitride. „Maintenance Problems” 2006, vol. 2, p. 43–52.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).