Azotowanie i węgloazotowanie stali nierdzewnej X20Cr13 w złożu fluidalnym

• Autorzy: Żółciak T. , Jastrzębski J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.2278

Warianty tytułu

EN

Nitriding and carbonitriding of X20Cr13 stainless steel in a fluidized bed

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy badano wpływ warunków procesowych na twardość, budowę i wzrost warstw podczas azotowania/węgloazotowania stali nierdzewnej X20Cr13 w złożu fluidalnym, a także na odporność tych warstw na korozję wżerową w środowisku z chlorkami sodu. Krótkotrwała aktywacja powierzchni w amoniaku lub amoniaku z propanem umożliwiła nasycanie stali X20Cr13 azotem i węglem. Aktywacja w amoniaku z propanem sprzyjała powstawaniu tzw. białej warstwy w węgloazotowanej stali w 570oC. Po azotowaniu/węgloazotowaniu w 570oC/4 h grubość warstwy wynosiła ok. 150 μm, a strefa związków – ok. 15 μm przy twardościach na powierzchni 1000–1100 HV1. Azotowanie/węgloazotowanie w obniżonych temperaturach 480 i 440oC charakteryzowało się brakiem strefy związków. Po azotowaniu w 440oC twardość na powierzchni wynosiła ok.1320 HV1, a po węgloazotowaniu z tej temperatury – 1370 HV1. Poprawę odporności stali X20Cr13 na korozję wżerową uzyskano po azotowaniu lub węgloazotowaniu w 570oC/2 h, poprzedzonym aktywacją w amoniaku w czasie 2 h. Analiza fazowa takich próbek wykazała w strefie związków: Fe3N, Fe4N, M7C3, CrN, Fe3O4 i Fe2O3.

EN

In this work, the influence of process conditions upon hardness, structure and layer growth during nitriding/carbonitriding of X20Cr13 stainless steel in a fluidized bed was investigated, as well as resistance of these layers to pitting corrosion in the environ-ment with sodium chlorides. Short-term surface activation in ammonia or in ammonia with propane allowed the saturation of X20Cr13 steel with nitrogen and carbon. Activation in ammonia with propane was conducive to the creation of so called “a white layer” in the carbonitrided steel at 570oC. After nitriding/carbonitriding at 570oC/4 h the layer thickness was about 150 μm and the zone of compounds was about 15 μm with surface hardness of 1000–1100 HV1. Nitriding/carbonitriding at reduced temperatures of 480oC and 440oC was characterized by the lack of a zone of compounds. After nitriding at 440oC, surface hardness was about 1320 HV1 and after carbonitriding from this temperature – 1370 HV1. The improvement of the resistance of X20CR13 steel to pitting corrosion was obtained after nitriding/ or carbonitriding at 570oC/2 h preceded by activation in ammonia for 2 h. Phase analysis of such samples have shown that the zone of compounds consists of: Fe3N, Fe4N, M7C3, CrN, Fe3O4, Fe2O3.

Słowa kluczowe

PL

węgloazotowanie; azotowanie; aktywacja powierzchni; węgloazotki; azotek; ferryt; twardość; warstwa utwardzona; strefa związków; struktura stali

EN

carbonitriding; nitriding; surface activation; carbonitrides; nitrides; ferrit; hardness; hardened case; compounds zone; structure of steel

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 2
• Strony: 49--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Żółciak T.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Jastrzębski J.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• 1. Dong J., Haase B., Bauckhage K.: Aktivierung von Stahloberflächen durch Oxinitrieren. „HTM“ 2002, vol. 57, issue 6, p. 383–388.
• 2. Dong J., Haase B., Bauckhage K.: Aktivierung von Stahloberflächen für thermochemische Diffusionsverfahren. „HTM“ 2002, vol. 57, issue 5, p. 335–341.
• 3. Wojtal A., Jasiński J., Jeziorski L., Ucieklak S.: Wpływ mechanicznej aktywacji powierzchni stali 4H13 na chropowatość po azotowaniu jonowym. „Inżynieria Materiałowa” 2002, nr 5, s. 318-322.
• 4. Baranowska J.: Warstwy azotowane na ferrytycznej stali chromowej. „Inżynieria Materiałowa” 2008, nr 6, s. 800–803.
• 5. Pietsch C., Brusky U., Spies H.-J.: Struktur der Randschicht nichtrostender Stahle nach Tieftemperatur – Nitrirung – eine Mossbauerstudie mat. – Wiss. U. Werkstoftech. 2003, 34, p. 549–554.
• 6. Haase B., Stiles M., Dong J., Bauckhage K.: Oberflächenoxidation und ihre Auswirkung auf das Gasnitrieren. „HTM“ 2000, vol. 55, issue 5, p. 294–302.
• 7. Spies H.J., Vogt F.: Gasoxinitrieren hochlegierter Staehle. „HTM“, 1997, vol. 52, issue 6, p. 342–349.
• 8. Lerche W., Edenhofer B.: Oxi-Nitrocarburieren. „HTM“, 2002, vol. 57, issue 4, p. 240–245.
• 9. Hoffmann R.: Mittemejer Abkühlen nach dem Nitrieren/Nitrocarburieren. Phasenmwandlung von Eisennitriden bei niedrigen Temperaturen. „HTM“ 2001, vol. 56, issue 3, p. 155–160.
• 10. Spies H.J., Zimdars H., Eckstein C.: Korrosionsverhalten und Randgefuge nichtrostender Stahle nach einer Tief-temperaturnitrierung. „HTM“ 2002, vol. 57, p. 409-414.
• 11. Żółciak T.: Sposób gazowego azotowania lub węgloazotowania ferrytycznego stali stopowych w piecach fluidal-nych. Pat. PL 223176 (2016).
• 12. Somers M.A.J., Mittemeijer E.J.: Verbindungsschichtbildung während des Gasnitrierens und des Gas- und Salzbadnitrocarburierens. „HTM” 1992, vol. 47, issue1, p. 5-13.
• 13. Weissohn K.H., Winter K.M.: Measurement and Control of Nitriding and Nitrocarburizing Processes. [online], [dostęp: 23.09.2003]. Dostępny w World Wide Web: www.proces-electronic.de.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).