Wpływ mikroprzetapiania laserowego stali 100CrMnSi6-4 na jej twardość i mikrostrukturę

• Autorzy: Napadłek W. , Burakowski T. , Chrzanowski W. , Zasada D. , Laber A.

Warianty tytułu

EN

Influence of laser micromelting on hardness and microstructure of 100CrMnSi6-4 steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono analizę wpływu mikroprzetapiania laserowego stali łożyskowej 100CrMnSi6-4 na jej wybrane właściwości użytkowe, tj. twardość i mikrostrukturę. Najlepsze parametry procesu dobierano, stosując długość impulsowego promieniowania λ = 1064 nm, różną gęstość mocy promieniowania oraz częstotliwość repetycji, a także różne warianty geometryczne tekstury powierzchniowej. Proces prowadzono w środowisku powietrza, głównie w zakresie ablacyjnego teksturowania z „efektem termicznym”. W wyniku mikroprzetapiania laserowego uzyskano drobnokrystaliczną mikrostrukturę martenzytyczną w strefie przypowierzchniowej oraz w środku strefy zahartowanej, a także martenzytyczno-bainityczną oraz bainityczną w strefie przejściowej. Taka mikrostruktura, o wysokiej mikrotwardości w przedziale od 700÷900 HV0,05, powstała w wyniku ultraszybkich przemian fazowych zachodzących w czasie krystalizacji stopu Fe-C-Cr-Mn-Si, głównie z fazy ciekłej. Mikrostruktura tego typu występowała w strefie bezpośrednio przyległej do mikrozasobników środka smarnego wytworzonych w procesie teksturowania laserowego. Stwierdzono znaczne rozdrobnienie mikrostruktury oraz zwiększenie mikrotwardości nawet do 1100 HV0,05. Nie stwierdzono mikropęknięć w warstwie wierzchniej, co rokuje duże szanse technologiczne. Uzyskane wyniki są obiecujące i mogą w istotny sposób wpłynąć na poprawę warunków tarcia skojarzenia tribologicznego wałeczek-bieżnia wielkogabarytowego łożyska tocznego.

EN

The paper presents analysis of the influence of the laser micromelting of bearing steel 100CrMnSi6-4 on the selected properties: hardness and microstructure. The best process parameters were selected by: radiation impulse length λ = 1064 nm, various radiation power density and frequency of repetition, as well as different variants of geometric surface texture. The process was carried out in an air environment, mainly in the field of ablation texturing with „thermal effect.” As a result of the laser micromelting, martensitic microcrystalline microstructure in the superficial zone and in the middle of the hardened zone, and martensitic-bainite and bainite in the transition zone has been obtained. The microstructure with high microhardness in the range of 700÷900 HV0.05 was the result of ultrafast phase transformation occurring during the crystallization of the Fe-C-Cr-Mn-Si alloy from the liquid phase. The microstructure was in the area directly adjacent to the lubricant microchannels produced by laser texturing. The microstructure refinement and increase of microhardness up to 1100 HV0.05 have been observed. There were no microcracks on the surface layer, which promises great technological opportunities. The results are promising and may have a significant impact on improving the tribological associations of friction pair roller-large-size track roller bearing.

Słowa kluczowe

PL

hartowanie; warstwa wierzchnia; mikroprzetapianie laserowe; stal 100CrMnSi6-4

EN

hardening; surface layer; laser micromelting; steel 100crMnsi6-4

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 777--780
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Napadłek W.

• Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

autor

Burakowski T.

• Politechnika Koszalińska, Koszalin

autor

Chrzanowski W.

• Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

autor

Zasada D.

• Wydział Nowych Technologii i Chemii, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

autor

Laber A.

• Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Napadłek W., Marczak J.: Ablacyjna mikroobróbka laserowa w areologi. Inżynieria Materiałowa 5 (153) (2006) 882÷889.
• [2] http://www.wama.com.pl/pobierz/lożyska_toczne_calosc.pdf.
• [3] Luty W.: Matalozawstwo i obróbka cieplna stali łożyskowej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (1980).
• [4] http://www.skf.com/skf/productcatalogue/jsp/portal/printerFriendly.jsp ?maincatalogue=1&lang=pl&newlink=5_15_020300&level=5&ptpare nt=1_0.
• [5] Napadłek W.: Badania wpływu hartowania laserowego na wybrane właściwości użytkowe stali 40H. Rozprawa doktorska, WAT, Warszawa (2002).
• [6] Schreck S., Zum Gahr K.-H.: Laser-assisted structuring of ceramic and steel surfaces for improving tribological properties. Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institute for Materials Research I, P.O. Box 3640, 76021 Karlsruhe, Germany 13 March (2005).
• [7] Napadłek W., Burakowski T.: Wybrane przykłady powierzchniowego teksturowania laserowego. Inżynieria Materiałowa 4 (182) (2011) 633÷636.
• [8] Napadłek W.: Przykład zastosowań technologicznych ablacyjnej mikroobróbki laserowej w tribologii. Tribologia 6 (2009) 81÷89.
• [9] Hegge H. J., De Hosson J. Th. M.: Microstructure of laser treated Al alloys. Acta Metal. Mater. 38 (12) (1990) 2471÷2477.
• [10] Kovalchenko A., Ajayi A., Erdemir A., Fenske G., Etison I.: The effect of laser surface texturing on transitions in lubrication regimes during unidirectional sliding contact. Tribology International 38 (2005) 219÷225.