Krótkookresowe i niskotemperaturowe azotowanie jarzeniowe stali austenitycznej X5CrNi18-10 z zastosowaniem ekranu aktywnego

• Autorzy: Ogórek M. , Frączek T. , Skuza Z. , Maźniak K.

Warianty tytułu

EN

Short-term and low-temperature ion nitriding of X5CrNi18-10 steel using active screen

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badaniom poddano stal austenityczną gatunku X5CrNi18-10 według PN-EN 10088-121998 (304 Wg AISI) po azotowaniu jarzeniowym w temperaturze 375°C przez 3 h dla dwóch różnych wariantów rozmieszczenia próbek w komorze jarzeniowej: bezpośrednio na katodzie oraz na katodzie z zastosowaniem ekranu aktywnego. Proces azotowania jonowego przeprowadzono zgodnie z opracowanym modelem matematycznego planowania doświadczeń według kwadratu łacińskiego. Zakres zastosowanego czasu i temperatury azotowania przyjęto na podstawie przeprowadzonych badań wstępnych dotyczących krótkookresowego i niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego stali austenitycznych. Każdy z przyjętych parametrów azotowania spowodował zwiększenie twardości powierzchniowej azotowanych stali. Najważniejszym wyznacznikiem podczas wyboru parametrów azotowania było uzyskanie warstw azotowanych o satysfakcjonujących właściwościach tribologicznych przy zachowaniu dobrej odporności korozyjnej azotowanej stali austenitycznej (brak zachodzenia procesów wydzieleniowych azotków chromu prowadzących do dechromizacji osnowy austenitycznej).W celu oceny efektywności wariantów procesu azotowania przeprowadzono badania głębokości dyfuzji metodą GDOES, badania twardości powierzchniowej, badania odporności na zużycie ścierne oraz analizę mikrostruktury otrzymanych warstw wierzchnich. Stwierdzono, że zastosowanie ekranów wspomagających powoduje wzrost głębokości dyfuzji azotu w głąb azotowanej stali austenitycznej X5CrNi18-10, Zwiększenie grubości otrzymanych warstw wierzchnich, a co za tym idzie wpływają na poprawę odporności na zużycie ścierne. Szczególnie jest widoczna poprawa odporności na zużycie ścierne próbek azotowanych z ekranem aktywnym w porównaniu z próbkami azotowanymi katodowo.

EN

The research was conducted on austenitic steel X5CrNi1 8-10 PN-EN 10088- 121998 (AISI 304) after plasma glow nitriding at 375°C and time 3 h, for the two different variants of samples distribution in the chamber tube. Ion nitriding process was carried out in accordance with a mathematical model of experimental design, according to the latin square. Range of time and temperature used during nitriding process were adopted on the basis of preliminary studies on the short-term and low-temperature plasma nitriding of austenitic steels. Each of the parameters of nitriding process caused the increase of the surface hardness of nitrided steel. The most important determinant when choosing nitriding parameters was to obtain nitrided layers with satisfactory tribological properties while maintaining good corrosion resistance of nitrided austenitic stainless steel (no chromium nitride precipitation processes leading to dechromization of austenitic matrix). In order to assess the effectiveness of the studied nitriding variants diffusion depth analysis using GDOES, surface hardness measurement, wear resistance test and structural analysis ofthe surface layers were conducted. It was found that the use of screens increases the depth of nitrogen diffusion into the nitrided austenitic steel X5CrNil 8-10, thereby increasing the thickness ofthe surface layers. In particular, an improvement of wear resistance of nitrided samples with the active screen compared to cathodic nitrided ones was seen.

Słowa kluczowe

PL

azotowanie; azotowanie jarzeniowe; stal nierdzewna

EN

nitriding; plasma nitriding; austenic steel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 5
• Strony: 513--516
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ogórek M.

• Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

autor

Frączek T.

• Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

autor

Skuza Z.

• Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

autor

Maźniak K.

• Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni, WNT, Warszawa (1995).
• [2] Wierzchoń T.: Współczesne kierunki rozwoju inżynierii powierzchni. Konferencja „Problemy metaloznawstwa w technice XXI wieku”, Cedzyna k/Kielc, 2000. Druk: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, seria: Mechanika, nr 72, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce (2000) 55÷63.
• [3] Burakowski T.: Rozwój obróbki cieplnej na przestrzeni 4000 lat i co dalej? Konferencja „Problemy metaloznawstwa w technice XXI wieku”, Cedzyna k/Kielc, 2000. Druk: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, seria: Mechanika, nr 72, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce (2000) 33÷54.
• [4] Nakonieczny A.: Technologie azotowania. Stan obecny i perspektywy. Inżynieria Powierzchni 2 (2004) 3÷6.
• [5] Ueda Y., Kanayama N., Ichii K., Oishi T., Miyake H.: Effect of nitrogen on the plasma (ion)-carburized layer of high nitrogen austenitic stainless steel. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 521÷524.
• [6] Borgioli F., Galvanetto E., Bacci T., Pradelli G.: Influence of the treatment atmosphere on the characteristics of glow-discharge treated sintered stainless steels. Surface and Coatings Technology 149 (2002) 192÷197.
• [7] Gui-jiang Li, Qian Peng, Cong Li, Ying Wang, Jian Gao, Shu-yuan Chen, Jun Wang, Bao-luo Shen: Effect of DC plasma nitriding temperature on microstructure and dry-sliding wear properties of 3 l 6L stainless steel. Surface & Coatings Technology 202 (2008) 2749÷2754.
• [8] Roliński E., Sharp G.: Wybrane zastosowania azotowania i azotonawęglania jonowego w Stanach Zjednoczonych. Inżynieria Powierzchni 3 (2007) 3÷8.
• [9] Frączek T.: Niekonwencjonalne azotowanie jarzeniowe stali austenitycznej 316L. Inżynieria Powierzchni 2 (2009) 10÷16.
• [10] Frączek T., Olejnik M.: Budowa warstw powierzchniowych po niekonwencjonalnych metodach azotowania jarzeniowego stali austenitycznej 316L. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 7 (2009) 512÷516.