Structure and properties of composite layers of nitrided layers with surface zone of manganese phosphate type produced on 32CDV13 steel

• Autorzy: Kulkowski K. , Zych A. , Trojanowski J. , Rudnicki J. , Wierzchoń T.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.5.5

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości warstw kompozytowych typu warstwa azotowana z powierzchniową strefą fosforanów manganu wytworzonych na stali 32CDV13

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to its high mechanical properties the 32CDV13 steel is widely used in the industry for the production of highly loaded parts of machines and equipment. The increase in the durability and the reliability of elements is currently being achieved by using conventional methods of surface treatments: carburizing processes, burnishing and surface hardening. Hybrid processes constitute an alternative to these solutions, leading to obtaining of composite layers. They combine two or more techniques during surface treatments, enabling the formation of surface layers with unique and complementary properties. This paper presents the structure (light microscopy, SEM) and the results of friction wear resistance (“ball on disc” method) of composite layers produced on heat treated 32CDV13 steel after it was (hardness 36 HRC) subjected to the hybrid process which combined the glow discharge nitriding process and phosphating method. The results show improvement of tribological properties, especially reduction of friction coefficient in comparison to nitrided layer.

PL

Stal 32CDV13 (1.8522) ze względu na dobre właściwości mechaniczne jest materiałem stosowanym m.in. do produkcji wysokoobciążonych części maszyn i urządzeń. Zwiększenie trwałości i niezawodności wykonywanych elementów realizowane jest obecnie m.in. z zastosowaniem konwencjonalnych obróbek powierzchniowych, takich jak procesów nawęglania, nagniatania i hartowania powierzchniowego. Alternatywę dla tych rozwiązań stanowią procesy hybrydowe prowadzące do uzyskiwania warstw kompozytowych. Łączą one od dwóch do kilku technik obróbek powierzchniowych, umożliwiając wytworzenie warstw o unikatowych, wzajemnie uzupełniających się właściwościach. W ramach realizowanych badań w celu poprawy odporności na zużycie przez tarcie wytworzono na stali 32CDV13 w procesie hybrydowym łączącym proces azotowania jarzeniowego z fosforanowaniem chemicznym warstwy kompozytowe typu strefa dyfuzyjna azotu w sorbicie + strefa azotków żelaza ε + γʹ + powierzchniowa strefa fosforanów manganowych. Przeprowadzono badania struktury wytworzonych warstw oraz badania odporności na zużycie metodą „kula–tarcza”.

Słowa kluczowe

EN

32CDV13 (1.8522) steel; composite layers; hybrid technologies; glow discharge nitriding; chemical phosphating; manganese phosphate; wear resistance

PL

stal 32CDV13 (1.8522); warstwy kompozytowe; technologie hybrydowe; azotowanie jarzeniowe; fosforanowanie chemiczne; fosforany manganu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 5
• Strony: 231--236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Kulkowski K.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Technology

autor

Zych A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Technology

autor

Trojanowski J.

• Institute of Precision Mechanics

autor

Rudnicki J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Technology

autor

Wierzchoń T.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Technology

Bibliografia

• [1] Wierzchoń T.: Structure and properties of multicomponent and composite layers produced by combined surface engineering methods. Surf. Coat. Technol. 180–181 (2004) 458÷64.
• [2] Smolik J., Gulde M., Walkowicz J., Suchanek J.: Influence of the structure of the composite: ‘nitrided layer/PVD coating’ on the durability of forging dies made of steel DIN-1.2367. Surface and Coatings Technology 180–181 (2004) 506÷511.
• [3] Chala A., Nouveau C., Djouadi M. A., Steyer P., Miller J. P., Saied C., Aida M. S., Lambertin M.: Effect of duplex treatments by plasma nitriding and triode sputtering on corrosion behaviour of 32CDV13 low alloy steel. Surface and Coatings Technology 200 (2006) 6568÷6571.
• [4] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [5] Trojanowski J., Drobek A., Nakonieczny A., Wierzchoń T.: Technologia azotowania jarzeniowego stali narzędziowych z zastosowaniem innowacyjnych rozwiązań. Inżynieria Materiałowa 5 (2012) 436÷441.
• [6] Kulikowski K., Zimowski S., Rakowski W., Wierzchoń T.: Struktura i odporność na zużycie przez tarcie warstw azotowanych z powierzchniową strefą fosforanów cynku wytworzonych na stali X37CrMoV5–1. Inżynieria Materiałowa 5 (2012) 423÷426.
• [7] Kulikowski K., Brojanowska A., Truszkowski T., Wierzchoń T.: Wpływ procesu fosforanowania na właściwości warstw azotowanych jarzeniowo na stali WCL. Inżynieria Materiałowa 4 (2011) 517÷520.
• [8] Brojanowska A., Kulikowski K., Wierzchoń T.: Wpływ dodatku pasywatora na odporność korozyjną warstw kompozytowych typu warstwa azotowana z powłoką fosforanów cynkowo-żelazowych. Ochr. Przed Korozją 11A (2012) 480÷485.
• [9] Flis J., Mańkowski J., Zakroczymski T., Bell T.: The formation of phosphate coatings on nitrided stainless steel. Corrosion Science 43 (2001) 1711÷1725.
• [10] Wolpers M., Angeli J.: Activation of galvanized steel surfaces before zinc phosphating — XPS and GDOES investigations. Applied Surface Science 179 (2001) 281÷291.
• [11] Lin B., Lu J., Kong G.: Synergistic corrosion protection for galvanized steel by phosphating and sodium silicate post-sealing. Surface and Coatings Technology 202 (2008) 1831÷1838.
• [12] Weng D., Jokiel P., Uebleis A., Boehni H.: Corrosion and protection characteristics of zinc and manganese phosphate coatings. Surface and Coatings Technology 88 (1996) 147÷156.
• [13] Borowski T., Kamiński J., Trojanowski J., Wierzchoń T.: Analiza struktury i właściwości warstw azotowanych wytworzonych na stali 316L w różnych obszarach wyładowania jarzeniowego. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 30 (2010) 69÷77.

Uwagi

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