Analiza odporności na pękanie powłok wieloskładnikowych na bazie azotku chromu

• Autorzy: Kacprzyńska-Gołacka J. , Mazurkiewicz A. , Smolik J.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the fracture toughness of the multilayers based on chromium nitride

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zmęczenie cieplno-mechaniczne jest jednym z głównych mechanizmów niszczenia narzędzi wykorzystywanych w obróbce plastycznej na gorąco. Cykliczne zmiany temperatury pomiędzy powierzchnią a rdzeniem narzędzia w procesie eksploatacyjnym są źródłem zmiennych naprężeń cieplnych, powodujących generowanie oraz propagację siatki pęknięć. Jednoczesne działanie cyklicznie zmiennych obciążeń mechanicznych powoduje intensyfikację procesów propagacji pęknięć zmęczeniowych. Bardzo skutecznym działaniem zwiększającym wytrzymałość na pękanie zmęczeniowe matryc kuźniczych jest kształtowanie właściwości warstwy wierzchniej z wykorzystaniem hybrydowych technologii inżynierii powierzchni. W artykule przedstawiono wyniki analizy odporności na pękanie trzech różnych powłok PVD, tj. CrN, CrAlN oraz CrAlTiN otrzymanych na podłożu ze stali WLV poddanej procesowi azotowania jarzeniowego. Badane powłoki wytworzono metodą reaktywnego odparowania łukowego. Analizę odporności na pękanie wybranych powłok przeprowadzono na podstawie wyznaczonego indeksu plastyczności H3/E2 oraz wyników badań adhezji przeprowadzonych w próbie zarysowania. Wyniki analizy poddano weryfikacji w próbach eksploatacyjnych przeprowadzonych w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego. Uzyskane wyniki badań wykazały, że właściwości powłoki PVD spełniają istotną rolę w kształtowaniu odporności na pękanie warstw hybrydowych typu „warstwa azotowana/ powłoka PVD”. Analiza wyników badań adhezji przeprowadzonych w próbie zarysowania oraz analiza indeksu plastyczności powłok PVD jest skuteczną metodą oceny odporności na kruche pękanie warstw hybrydowych typu „warstwa azotowana/powłoka PVD”.

EN

Thermomechanical fatigue is one of the most important mechanism of destroying tools used in the forging industry. The cyclic temperature changes are a source of variable thermal stresses which cause the generation and propagation of thermal cracking. Simultaneous operation of cyclically variable mechanical stress causes the intensification of the fatigue crack propagation processes. Very effective operation of increasing the thermal fatigue resistance of forging dies is to shape properties of the surface layer using hybrid technology of surface engineering. In the article the author presents the analysis of the fracture toughness of three PVD coating, ie. CrN, CrAlN, CrAlTiN deposition on the steel WLV substrate subjected to nitriding process. The tested coatings were produced by the reactive arc evaporation. The analysis of the fracture toughness of selected coatings were conducted based on the H3/E2 plasticity index and the results of the adhesion tests conducted by scratch test. The results of the analysis were verified based on verifications tests conducted under thermo mechanical fatigue conditions. The results showed that the properties of PVD coatings play an important role in shaping the fracture toughness resistance of “nitrided layer/PVD coatings” hybrid layers. The analysis of the results of the adhesion tests conducted using a scratch-test and analysis of the plasticity index of the PVD coating are effective method to evaluate the fracture toughness of the “nitrided layers/PVD coatings” hybrid layers.

Słowa kluczowe

PL

warstwy hybrydowe; zmęczenie cieplno-mechaniczne; próba zarysowania

EN

hybrid layers; thermomechanical fatigue; scratch test

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 6
• Strony: 500--503
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kacprzyńska-Gołacka J.

• ITeE-PIB – Instytut Technologii Eksploatacji, Państwowy Instytut Badawczy, Radom

autor

Mazurkiewicz A.

• ITeE-PIB – Instytut Technologii Eksploatacji, Państwowy Instytut Badawczy, Radom

autor

Smolik J.

• ITeE-PIB – Instytut Technologii Eksploatacji, Państwowy Instytut Badawczy, Radom

Bibliografia

• [1] Smolik J.: Rola warstw hybrydowych typu warstwa azotowana/powłoka PVD w procesie zwiększania trwałości matryc kuźniczych. ITeE - PIB Radom (2007).
• [2] Smolik J., Mazurkiewicz A.: The development of surface hybrid technologies as a result of practical industrial applications. Maintenance Problems 3 105÷114.
• [3] Panjan P., Uranjar I., Navinšek B., Terþlj M., Turk R., Mýekada M., Leskovšek V.: Improvement of hot forging tools with duplex treatment. Surface and Coatings Technology 151-152 (2002) 505÷509.
• [4] Soković M., Panjan P., Kirn R.: Possibilities of improvement of die casting tools with duplex treatment. Journal of Materials Processing Technology 157-158 (2004) 613÷616.
• [5] Smolik J., Walkowicz J., Bujak J., Różycki R., Słomka Z.: Deposition of coatings of the nitrided layer/PAPVD coating type on the cold working tools. Surface Engineering 2 (2006) 14÷21.
• [6] Saiki H., Marumo Y., Minami A., Sanoi T.: Effect of the surface structureon the resistance to plastic deformation of a hot forging tool. Journal of Materials Processing Technology 13 (2001) 22÷27.
• [7] Kacprzyńska-Gołacka J., Smolik J., Mazurkiewicz A.: The Comparison of antiwear and fatigue properties In higher temperature for PN+CrN and PN+AlCrTiN layer composities. Int. J. Microstructure and Materials Properties 9 (1) (2014) 15÷24.