Możliwości obróbki cieplnej warstw azotowanych wytworzonych na stalach

• Autorzy: Wach P. , Ciski A. , Tacikowski J. , Babul T. , Tirak S. , Suchmann P.

Warianty tytułu

EN

The possibility of heat treatment of nitrided layers formed on steels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwość utwardzania warstwy azotowanej, jej podłoża i rdzenia azotowanej części przez dalsze wygrzewanie w temperaturze zbliżonej do temperatury austenityzacji połączone z szybkim chłodzeniem. Proces ten będzie powodować utworzenie się struktury martenzytycznej w obszarze pierwotnej warstwy azotowanej i jej dodatkowe utwardzanie poprzez wydzielanie się z przesyconego roztworu faz węglikoazotkowych podczas odpuszczania. Tak pomyślany proces prowadzi, w wyniku zachodzącej podczas austenityzowania dyfuzji azotu, do utworzenia się w strefie przypowierzchniowej azotowanych części stopu (Fe,M)-C-N o innych cechach strukturalnych (składzie fazowym i chemicznym) w porównaniu z pierwotną warstwą azotowaną. Z kolei przez dobór odpowiedniej temperatury austenityzowania i warunków chłodzenia można osiągnąć również utwardzenie niezawierającego azotu rdzenia. Wykazano, że istotne znaczenie z punktu widzenia efektów utwardzania warstw azotowanych poprzez obróbkę cieplna ma struktura i grubość pierwotnej warstwy azotowanej wytworzonej na stalach. Zastosowanie obróbki cieplnej w atmosferze aktywnej dla azotowanych stali narzędziowych pozwala na zwiększenie grubości warstw azotowanych w krótkookresowych procesach azotowania (do 6 h). Właściwy dobór parametrów azotowania i późniejsza obróbka cieplna w atmosferze ochronnej (endo) pozwala na osiągnięcie dużych grubości warstw azotowanych dochodzących do 800 /Lim, co stanowi ciekawą alternatywę na zastosowanie tego typu obróbek na koła zębate wykonane z typowych stali do nawęglania (18H2N2).

EN

The article draws attention to the possibility of strengthening of nitrided layer and the core of nitrided part by further soaking at temperatures close to the austenitizing temperature and subseąuent attenching. Such treatment will cause formation of the martensite in the area of the primarily nitrided layer and the addilional hardening by tempering/aging. Performed in such way process leads to (as a result of migration of nitrogen during austenitizing) formation in the nitride subsurface zone of (Fe,M)-C-N alloy with different structural features (chemical and phase composition) in comparison with the primarily nitrided layer. On the other hand, by selection of an appropriate austenitizing temperature and cooling conditions can be also achieved strengthening of the nitrogen-free core of the material. The paper shows that the very important from the point of view of the effects of strengthening of nitrided layers by heat treatment is the structure and thickness of the primarily nitrided layer formed on steel. Heat treatment in the active atmosphere of nitrided tool steel can increase the thickness of the nitrided layer formed by short-term nitriding process (up to 6 h). Proper selection of nitriding parameters and subsequent heat treatment in a protective atmosphere (endogas) allows to achieve high layer thicknesses up to 800 Lim, which is an interesting alternative to the use of this type of treatments in production of gear wheels made of conventional carburizing steel (18H2N2).

Słowa kluczowe

PL

azotowanie; warstwa azotowana; stale narzędziowe; stale niskostopowe; obróbka cieplna

EN

nitriding; nitrided layer; tool steels; low-alloy steels; heat treatment

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 1
• Strony: 48--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wach P.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Ciski A.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Tacikowski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Babul T.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Tirak S.

• Mototechnika Józef Zborowski Sp.J., Jasienica

autor

Suchmann P.

• Comtes FHT, Dobrany, Republika Czeska

Bibliografia

• [1] Krzymiński H.: Einfluss der Aushartung durch Stick-stoff in der Diffusionszone nitrierter unlagierter Stahle auf Festigeit, plastiche Verformbarkeit und das Verhalten beim umlaufender Biegung, [w:] Durferrit Hausmitteilungen, Degussa 1990.
• [2] Lachtin Ju.M., Kogan Ja.D.: Azotirovanie stali. Masinostrojenie, Moskva 1976.
• [3] Lachtin Ju.M., Kogan Ja.D.,. Spies H.J., Bohmer S.: Teoria i technologia azotirovania. Metallurgia, Moskva 1991.
• [4] Fattah M.: Comparison of Ferritic and Austenitic Plasma Nitriding and Nitrocarburizing Behavior of AISI 4140 Low Alloy Steel. „Materials & Design" 2010, nr 31 (8), s. 3915-3921.
• [5] Lachtin Ju.M.: Vysokotemperaturnoje azotirovanie. „Metaloviedienie i Termicieska Obrabotka" 1991, nr 2, s. 25-29.
• [6] Lachtin Ju.M, Neustroev G.N., Sologubova N.l., Frolova L.P.: Nitricementacija pri 700°C s posledujuscej zakalkoj poverchnostnovo słoja. „Metaloviedienie i Termicieska Obrabotka" 1987, nr 5, s. 32-36.
• [7] Pakrasi S., Jurgens H., Betzold J.: Nitrocarburieren zwischen den eutoktoiden Temperaturen des Fe-N und Fe-C-Sytems. „HTM" 1993, nr 5, s. 215-219.
• [8] Gavrilova A.V., Babenko P.P., Dudarev V.V.: Strukturnyje prewrascenia pri starenii azotistvo martensita splavov zeleza, legirovannych azotom l initridoobrazujuscimi elementami. „Fiz. Met. i Metalov." 1989, t. 68, s. 89-94.
• [9] Mittemeijer E.J., Wierszyłowski A.: The isothermal and nonisothermal kinetics of tempering iron-carbon and nitrogen martensites and austenites. „Zitung fur Metalkunde" 1991, nr 6, s. 419-429.
• [10] Cheng L., Bóttger A., Mittemeijer E.J.: Tempering of Iron-Carbon-Nitrogen Martensites. „Metallurgical Transactions. A" 1992, vol. 23, nr 4, s. 1129-1145.
• [11] Beaven P.A., Butler E.P.: Precipitation Nucleation on Disclocation in Fe-N. „Acta Met." 1980, nr 1, s. 1348-1359.
• [12] Kardonina N.l., Yurovskikh A.S., Kolpakov A.S.: Transformations in the Fe-N System. „Metal Science and Heat Treatment" 2011 52(9), s. 457^167.
• [13] Gavriljuk V.G.: Austenite and Martensite in Nitrogen-Carbon- and Hydrogen-Containing Iron Alloys: Simi-larities and Differences. „Materials Science and Engineering: A" 2006, vol. 438-440, s. 75-79.
• [14] Wei Y., Żurecki Z., Sisson R.D. Jr.: Termodynamiczny model przemian fazowych podczas międzykrytycznego azotowania austenitycznego. „Inżynieria Powierzchni" 2013, nr 2, s. 56-62.
• [15] Podgornik B., Paulin l., Zajęc B., Jacobson S., Leskovsek V.: Deep cryogenic treatment of tool Steels. „Journal of Materials Processing Technology" 2016, 229, s. 398-406.
• [16] Ciski A.: Mikrostruktura i twardość wymrażanej kriogenicznie stali narzędziowej X153CrMoV12 poddanej odpuszczaniu w różnych temperaturach. „Inżynieria Powierzchni" 21, nr 3, s. 25-32.
• [17] Ciski A., Jeleńkowski J., Babul T.: Microstructural, thermal stability and wear resistance properties of X153CrMoV12 tool steel subjected to deep cryogenic treatment. „International Journal Microstructure and Materials Properties" 2015, vol.10, issue 2, s. 140-148.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).