Obróbka cieplna objętościowa i powierzchniowa stali z mikrododatkiem boru

• Autorzy: Pertek-Owsianna A. , Kapcińska-Popowska D. , Bartkowska A.

Warianty tytułu

EN

Volume and surface heat treatment of steel with microaddition boron

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ wyżarzania, hartowania, odpuszczania oraz rodzaju ośrodka chłodzącego na mikrostrukturę, mikrotwardość i odporność na zużycie przez tarcie stali z dodatkiem boru. Na podstawie analizy mikrostruktury i pomiarów twardości po procesach wytypowano najlepsze parametry obróbki cieplnej objętościowej, za które przyjęto proces hartowania z temperatury 900°C w wodzie i odpuszczania w 560°C przez 1 h. W tych warunkach uzyskano bardziej równomierną mikrostrukturę i mikrotwardość rzędu 300 HV0,1. Proces laserowego stopowania stali borem przeprowadzono dla wybranych parametrów obróbki cieplnej objętościowej. Laserowe borowanie polegało na naniesieniu pasty z borem amorficznym na powierzchnię stali, a następnie przetopieniu jej wiązką lasera. Laserową obróbkę cieplną (LOC) wykonano za pomocą lasera technologicznego CO2 firmy TRUMPH typu TLF 2600 Turbo o mocy znamionowej 2,6 kW. Zastosowano następujące parametry laserowej obróbki cieplnej: gęstość mocy wiązki lasera q = 37,26 kW/cm2, prędkość skanowania wiązką lasera v = 3,84 m/min, średnica wiązki lasera d = 2 mm oraz odległość między ścieżkami f = 0,50 mm. W wyniku borowania laserowego otrzymano mikrostrukturę złożoną ze strefy przetopionej, zawierającej eutektykę borkowo-martenzytyczną oraz strefy wpływu ciepła, o łagodnym gradiencie mikrotwardości od 1300 HV0,1 przy powierzchni do 300 HV0,1 w podłożu.

EN

The effect of annealing, quenching, tempering and the type of cooling medium on microstructure, microhardness and wear resistance of steel with added boron were investigated. The analysis of the microstructure and hardness measurements after processes allowed to select the best parameters of volume heat treatment, such as: hardening of 900°C in water and tempering at 560°C for 1 hour. Under these conditions a higher and more uniform structure and micro-hardness of 300 HV0.1 were obtained. The process of laser alloying of steel with boron was carried for the selected parameters the volume heat treatment. Laser boriding consisted of applying paste with amorphous boron on the steel surface, and then remelting with a laser beam. Laser heat treatment (LHT) was carried out with a CO2 technology laser TRUMPH type TLF 2600 Turbo of nominal power of 2.6 kW. The following parameters of laser heat treatment were used: laser beam density power q = 37.26 kW/cm2, laser beam scanning velocity v = 3.84 m/min, laser beam diameter d = 2 mm and distance between tracks f = 0.50 mm. As a result, laser boriding produced the microstructure composed of remelted zone containing boride-martensit eutectic and heat affected zone with a mild gradient of microhardness of 1300 HV0.1 at the surface to 300 HV0.1 in substrate.

Słowa kluczowe

PL

borowanie dyfuzyjne; borowanie laserowe; mikrostruktura; odporność na zużycie przez tarcie

EN

diffusion boriding; laser boriding; microstructure; microhardness; wear resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 5
• Strony: 401--404
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pertek-Owsianna A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Kapcińska-Popowska D.

• Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych w Poznaniu

autor

Bartkowska A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Łabęcki M.: Wpływ gatunku materiału, sposobu obróbki cieplnej i twardości na trwałość organów roboczych maszyn rolniczych ze szczególnym uwzględnieniem lemieszy do pługów. Prace Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych 2 (1993).
• [2] Talarczyk W.: Zużycie elementów roboczych maszyn w procesie uprawy gleby. Prace Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych 2 (1993).
• [3] Napiórkowski I.: Wpływ technologii uprawy gleby na zużycie elementów roboczych. Konferencja Naukowa „Problemy Inżynierii Rolniczej Na Progu Tysiąclecia”, Międzyzdroje (2000) .
• [4] Owsiak Z.: Badania zużycia wybranych narzędzi rolniczych skrawających glebę. AR – Wrocław, praca habilitacyjna (1991).
• [5] Napiórowski J.: Zużyciowe oddziaływanie gleby na elementy robocze narzędzi rolniczych. Wyd. PTIR, (rozprawa habilitacyjna) Kraków (2005).
• [6] www.ruukki.com, 02.12.2013.
• [7] Kusiński J.: Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej. Wydawnictwo Naukowe Akapit, Kraków (2000).
• [8] Steen W. M.: Laser material processing. Wydawnictwo Springer, London (2003).
• [9] Major B.: Laserowa modyfikacja stali poprzez wprowadzenie węglików i borków. III Ogólnopolska Konferencja Obróbka Powierzchniowa, Częstochowa-Kule, materiały konferencyjne (1996) 263÷269.
• [10] Napadłek W., Przetakiewicz W.: Struktura stali 40H hartowanej laserowo. Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowe materiały – nowe technologie materiałowe w przemyśle okrętowym i maszynowym”, Szczecin-Świnoujście (1998) 169÷176.
• [11] Napadłek W., Przetakiewicz W.: Właściwości zmęczeniowe stali 40H hartowanej laserowo. Inżynieria Materiałowa 6 (2000) 365÷369.
• [12] Tasak E.: Metalurgia spawania. Wydawnictwo JAK, Kraków (2008).
• [13] Augustyn-Pieniążek J., Skrzypek S. J., Goły M.: Laserowa modyfikacja warstwy wierzchniej na podłożu stali austenitycznej 18-8. XXXVI Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków-Krynica, 23-26 IX 2008, materiały konferencyjne (2008) 172÷176.
• [14] Pertek A.: Właściwości aplikacyjne borowanej stali konstrukcyjnej. Inżynieria Powierzchni 3 (2007) 75÷78.
• [15] Bartkowska A., Pertek A., Wiśniewski K.: Struktura i właściwości konstrukcyjnej stali 42CrMo4 po regulowanym azotowaniu i laserowym stopowaniu borem. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, Komisja Budowy Maszyn PAN – oddział w Poznaniu, Wyd. Politechniki Poznańskiej 1 (2009) 83÷91.
• [16] Bartkowska A., Pertek A.: Laserowa modyfikacja warstw borochromowanych na stali C45. XXXVIII Szkoła Inżynierii Materiałowej, Kraków-Krynica, 28 IX÷1 X 2010, materiały konferencyjne (2010) 187÷190.
• [17] Bartkowska A., Pertek A.: Laserowa modyfikacja warstw boroniklowanych. Inżynieria Powierzchni 1 (2011) 16÷20.
• [18] Bartkowska A., Pertek A., Jankowiak M., Jóźwiak K.: Borided layers modyfied by chromium and laser treatment on C45 steel. Archives of Metallurgy and Materials 57 (1) (2012) 211÷214.
• [19] Bartkowska A., Pertek A.: Struktura i właściwości warstw borowanych modyfikowanych chromem oraz wiązką laserową. Inżynieria Powierzchni 2 (2012) 71÷73.
• [20] Bartkowska A., Pertek A., Popławski M.: Wpływ modyfikacji laserowej na strukturę i mikrotwardość warstw boroniklowanych i borochromowanych. Inżynieria Materiałowa 5 (189) (2012) 452÷455.
• [21] Gopalakrishnan P., Shankar P., Subba Rao R. V., Sundar M., Ramakrishnan S. S.: Laser surface modification of low carbon borided steels. Scripta Materialia 44 (2001) 707÷712.
• [22] Kulka M., Pertek A.: Microstructure and properties of borocarburized 15CrNi6 steel after laser surface modification. Applied Surface Science 236 (2004) 98÷105.
• [23] Pertek A.: Borowanie dyfuzyjne i laserowe części maszyn i narzędzi. Inżynieria Powierzchni 4 (2010) 28÷34.
• [24] Pertek A., Kulka M.: Characterization of single tracks after laser surface modification of borided 41Cr4 steel. Applied Surface Science 205 (2003) 137÷142.
• [25] Wiśniewski K., Pertek A.: Influence of laser alloyingwith amprphous boron on structure and microhardness of 41Cr4 steel. Archives of Metallurgy and Materials 54 (1) (2009) 111÷114.
• [26] Pertek A., Kulka M.: Wpływ laserowej modyfikacji na strukturę i właściwości azotowanej stali 42CrMo4. Inżynieria Materiałowa 5 (2005) 306÷309.