Wear Resistance of Structural Steels as a Result of Boronising Operations

• Autorzy: Kalinowska-Ozgowicz E. , Lenik K. , Korga S.

Warianty tytułu

PL

Odporność na zużycie stali konstrukcyjnych w efekcie operacji borowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of investigations on the effect of thermochemical treatment, boronising and chemical composition of selected structural steels on their wear in sliding friction process. The operation of boronising on C45, 37CrNiMo, 42CrMo6, 41Cr4, 50CrSi4-4 steels was performed by powder method at 950°C for 8 h. Following this operation, rod sections of the test steels were subjected to quench hardening from 850°C with isothermal holding at 300°C for 1h. The assessment of the construction, thickness and microhardness of boronised layers depending on the level of carbon and alloying elements in chemical composition of analysed steels was made. The testing for wear resistance of steels after boronising was carried out with the sliding friction method by applying a load of 150 N, counter-sample rotational speed of 1000 rpm and using aqueous solution of potassium chromate as a cooling medium. The metallographic observations of the structure and thickness measurement of the boronised layers were carried out using a light microscope, while the identification of phases was made by the X-ray qualitative analysis method. The hardness and microhardness measurements were taken by the Vickers method.

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań wpływu obróbki cieplno-chemicznej, borowania i składu chemicznego wybranych stali konstrukcyjnych na zużycie w procesie tarcia ślizgowego. Operację borowania stali gatunku C45, 37CrNiMo, 42CrMo6, 41Cr4, 50CrSi4-4, przeprowadzono metodą proszkową w temperaturze 950ºC w czasie 8 godz. Po tej operacji odcinki prętów z badanych stali poddano hartowaniu z 850ºC z wytrzymaniem izotermicznym w temperaturze 300ºC w czasie 1 godz. Przeprowadzono ocenę budowy, grubości i mikrotwardości warstw naborowanych w zależności od stężenia węgla i pierwiastków stopowych w składzie chemicznym analizowanych stali. Badanie odporności na zużycie stali po borowaniu przeprowadzono metodą tarcia ślizgowego, stosując obciążenie 150 N, prędkość obrotową przeciwpróbki wynoszącą 1000 obr./min i roztwór wodny chromianu potasu jako środek chłodzący. Obserwacje metalograficzne struktury i pomiar grubości warstw naborowanych zrealizowano z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego, a identyfikacji faz dokonano metodą rentgenowskie analizy jakościowej. Pomiary twardości i mikrotwardości zrealizowano metodą Vickersa.

Słowa kluczowe

EN

wear resistance; structural steels; structure; boronising; properties of boronised layers

PL

odporność na zużycie; stale konstrukcyjne; struktura borowanie; właściwości warstw naborowanych

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 2
• Strony: 37--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kalinowska-Ozgowicz E.

• Lublin University of Technology, Fundamentals of Technology, Nadbystrzycka 38 Str., 20-618 Lublin, Poland.

autor

Lenik K.

• Lublin University of Technology, Fundamentals of Technology, Nadbystrzycka 38 Str., 20-618 Lublin, Poland.

autor

Korga S.

• Lublin University of Technology, Fundamentals of Technology, Nadbystrzycka 38 Str., 20-618 Lublin, Poland.

Bibliografia

• 1. Dobrzański A. L.: Physical metallurgy with the basics of material science (in Polish), PWN, Warsaw 2006.
• 2. Szewieczek D.: Heat treatment of metallic materials (in Polish), Publishing House of the Silesian University of Technology, Gliwice 1998.
• 3. Pełczyński T.: Thermochemical treatment of metals and semiconductors (in Polish), Publishing House of the Lublin University of Technology, 2000.
• 4. Jamrozek J., Przybyłowicz K., Depczyński W., Zielińska M.: Boronizing cobalt and cobalt alloys. Inżynieria Materiałowa, 2003, no. 6, pp. 494–496.
• 5. Pertek-Owsianna A.: The structure and properties of iron alloys with various chemical compositions after diffusional boronizing. Tribologia, 2017, no. 5, pp. 65–71.
• 6. Wierzchoń T., Bieliński P., Sikorski K.: Formation and properties of multicomponent and composite borided layers on steel. Surface&Coatings Technology 73 (1995), pp. 269–273.
• 7. Paczkowska M., Ratuszek W., Waligóra W.: Microstructure of laser boronized nodular iron. Surface & Coatings Technology 205 (2010), pp. 2542–2545.
• 8. Piasecki A., Kulka M., Kotkowiak M.: Wear resistance improvement of 100CrMnSi6-4 bearing steel by laser boriding using CaF2 self-lubricating addition. Tribology International 97 (2016), pp. 173–191.
• 9. Pertek-Owsianna A., Wiśniewski K.: Application properties of borided structural steel. Inżynieria Powierzchni 3 2007, pp. 75–78.
• 10. Domagała R., Kalinowska-Ozgowicz E.: The effect of heat treatment and nitriding on the performance of sockets and pins mounting the operating tables (in Polish) Proceedings of the 11th International Scientific Conference “Achievements in Mechanical and Manufacturing Engineering” AMME’2002, Gliwice – Zakopane, 2002, pp. 153.
• 11. Pertek-Owsianna A., Kapcińska-Popowska D., Bartkowska A.: Influence of boronizing on microstructure and selected properties of constructional steel. Journal of Research and Application in Agricultural Engineering 58 (2013), pp. 147–150.
• 12. Lenik K., Korga S., Kalinowska-Ozgowicz E.: Determination of the frictional resistance in model forming process by finite element method. Tribologia, 2017, no. 5, pp. 101–110.
• 13. Pashechko M., Lenik K., Szulżyk-Cieplak J., Duda A.: Power eutectic materials of Fe-Mn-C-B system for coating of increased abrasive wear. Powder metallurgy-fundamentals and case studies (Edited by L.A. Dobrzański)- Rieka: In Tech., 2017, pp. 331–348.
• 14. Pashechko M., Kindrachuk M., Radionenko O.: The mechanism of friction between surfaces with regular microgrooves under boundary lubrication. Advances in Science and Technology Research Journal. V 32, 10, 2016, pp. 82–85.
• 15. Bojarski Z., Gigla M., Stróż K., Surowiec M.: Crystallography, ed. III (in Polish), PWN, Warsaw 2008.
• 16. Bojarski Z., Łągiewka E.: X-ray structural analysis (in Polish), PWN, Warsaw 1989.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).