Effect of laser modification on structure and selected properties of tool steel

• Autorzy: Bartkowska A. , Przestacki D. , Miklaszewski A. , Popławski M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ laserowej modyfikacji na strukturę i wybrane właściwości stali narzędziowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents test results of boronized VANADIS 6 steel after laser surface modification. Influence of laser heat treatment on the microstructure, microhardness and cohesion of surface layer was investigated. Diffusion boronizing treatment was used in the powder method at the temperature of 900ºC for 5 h .The laser heat treatment was carried out with technological CO2 laser. Laser modification of the boronized layer was carried out with laser power of P = 1.04 kW and at laser beam scanning velocity v: 2.88 mּ min-1, 4.48 m min-1 and laser beam d = 2 mm. After boronizing the microstructure of surface layer had a needle-like iron boride structure. After laser heat treatment, which consisted of remelting a boronized layer, a new layer was obtained which included: remelted zone, heat affected zone 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 boronized layer was about 1600 - 1400 HV0,1. As a result of the influence of laser beam, the newly created layer was characterized by better properties in comparison to boronized layers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań borowanej stali VANADIS 6 po modyfikacji laserowej. Badano wpływ laserowej obróbki cieplnej na mikrostrukturę, mikrotwardość i kohezję wytworzonej warstwy. Borowanie dyfuzyjne prowadzono metodą proszkową w temperaturze 900ºC przez 5 h. Laserowa obróbka cieplna była wykonana przy użyciu lasera CO2. Laserową modyfikację warstwy borowanej przeprowadzono przy użyciu mocy lasera P = 1,04 kW i prędkości skanowania wiązką laserową v: 2,88 m min-1, 4,48 m min-1, średnicy wiązki lasera d = 2 mm. Po borowaniu struktura warstwy wierzchniej miała iglastą strukturę borków żelaza. Po laserowej obróbce cieplnej z przetopieniem otrzymano nową warstwę składającą się z: strefy przetopionej, strefy wpływu ciepła i rdzenia o łagodnym gradiencie mikrotwardości od powierzchni do rdzenia. Mikrotwardość w osi ścieżki warstwy wierzchniej laserowo obrobionej cieplnie wynosiła 1600-1400 HV0,1. W wyniku oddziaływania wiązki lasera otrzymana warstwa charakteryzowała się dobrymi właściwościami w stosunku do warstw borowanej.

Słowa kluczowe

EN

tool steel; diffusion boronizing; laser remelting

PL

stal narzędziowa; borowanie dyfuzyjne; laserowe przetapianie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, nr 2
• Strony: 12--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bartkowska A.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology, pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Poland

autor

Przestacki D.

• Institute of Mechanical Technology, Poznan University of Technology, pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Poland

autor

Miklaszewski A.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology, pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Poland

autor

Popławski M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznan University of Technology, pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Bartkowska A., Pertek-Owsianna A., Bartkowski D., Popławski M., Przestacki D.: Wear and corrosion resistance of C45 steel laser alloyed with boron and silicon. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2014, 59 (2): 10-14.
• [2] Dobrzański L.A., Jonda E., Labisz K., Bonek M., Klimpel A.: The comparision of tribological properties of the surface layer of the hot work tool steels obtained by laser alloying. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineer-ing, 2010, 42: 142-147.
• [3] Jurči P., Hudáková M.: Diffusion Boronizing of H11 Hot Work Tool Steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 2011, 20: 1180-1187.
• [4] Jurči P., Cejp J., Brajer J. : Metallurgical Aspects of Laser Surface Processing of PM Cr-V Ledeburitic Steel. Advances in Materials Science and Engineering, 2011, 1-8.
• [5] Kusński J.: Laser Melting of T1-High Speed Tool Steel. Metallurgical Transactions A, 1988, 19A: 377-382.
• [6] Kusiński J.: Lasery w inżynierii materiałowej. Kraków: Wydawnictwo „Akapit”, 2000.
• [7] Major B: Laserowa modyfikacja stali poprzez wprowadzenie węglików i borków. III Ogólnopolska Konferencja Obróbka powierzchniowa. Częstochowa-Kule, 1996, 263-269.
• [8] Morimoto J., Ozaki T., Kubohori T., Morimoto S., Abe N., Tsukamoto M.: Some properties of boronized layers on steels with direct diode laser. Vacuum, 2009, 83: 185-189.
• [9] Napadłek W., Przetakiewicz W.: Struktura stali 40H hartowanej laserowo. Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowe materiały - nowe technologie materiałowe w przemyśle okrętowym i maszynowym”, 1998, 169-176.
• [10] Pertek A., Kulka M.: Characterization of single tracks after laser surface modification of borided 41Cr4 steel. Applied Surface Science, 2003, 205:137-142.
• [11] Pertek-Owsianna A., Bartkowska A., Bartkowski D., Kapcińska-Popowska D., Przestacki D.: Influence of diffusion boriding and laser boriding on corrosion resistance HARDOX 450 steel. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2014, 59 (2): 40-45.
• [12] Przybyłowicz K.: Teoria i praktyka borowania stali. Kielce: Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, 2000.
• [13] Safonov A. N.: Special features of boronizing iron and steel using a continuous-wave CO2 laser. Metal Science and Heat Treatment, 1998, 40, 6-10.
• [14] Steen W.M.: Laser material processing-an overview. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 2003, 5: S3-S7.
• [15] Ueda N., Mizukoshi T., Demizu K., Sone T., Ikenaga A., Kawamoto M.: Boriding of Nikel by the powder-pack method. Surface and Coatings Technology, 2000, 126: 25-30.
• [16] Usta M., Ozbek I., Bindal C., Ucisik A. H., Ingole S., Liang H.: A comparative study of borided pure niobium, tungsten and chromium. Vacuum, 2006, 80: 1321-1325.
• [17] Vanadis 6 Super Clean3 High performance powder metallurgical cold work tool steel. www.uddeholm.com
• [18] Verein Deutscher Ingenieure Normen, VDI 3198, 1991.