Corrosion Resistance of The Bearing Steel 67SiMnCr6-6-4 with Nanobainitic Structure

• Autorzy: Skołek E. , Dudzińska K. , Kamiński J. , Świątnicki W. A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0081

Warianty tytułu

PL

Odporność korozyjna stali łożyskowej 67SiMnCr6-6-4 o strukturze nanokrystalicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes a comparative study of the corrosion resistance of bearing steel 67SiMnCr6-6-4 after two kinds of nanostructuring treatments and two kinds of conventional quenching and tempering treatments. The nanostructuring treatment consisted of austempering with an isothermal quenching at 240°C and 300°C. The conventional heat treatment consisted on quenching and tempering at 350°C for 1 h and quenching and tempering at 550°C for 1 h. Time and temperature of tempering was chosen so that the hardness of both samples (nanostructured as well as quenched and tempered) was similar. The microstructure of steel after each heat treatment was described with the use of transmission electron microscopy (TEM). It was shown, that the austempering conducted at 240°C produced homogenous nanobainitic structure consisting of carbide-free bainite plates with nanometric thickness separated by the layers of retained austenite. The austempering at 300°C produced a sub-micrometric carbide-free bainite with retained austenite in form of layers and small blocks. The conventional heat treatments led to a tempered martensite microstructure. The corrosion resistance study was carried out in Na₂SO₄ acidic and neutral environment using potentiodynamic and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. The corrosion resistance of nanostructured steel samples were compared to the steel samples with tempered martensite. The obtained results indicate, that the corrosion resistance of bearing steel with nanobainitic structure is similar to steel with tempered martensite in both acidic and neutral environment. This means that the high density of intercrystalline boundaries in nanobinite does not deteriorate the corrosion properties of the bearing steel.

PL

W pracy przedstawiono porównawcze badania odporności korozyjnej łożyskowej stali 67SiMnCr6-6-4 poddanej dwóm typom procesów nanostrukturyzacji oraz dwóm typom konwencjonalnych obróbek hartowania i odpuszczania. Obróbka na-nostrukturyzacji polegała na hartowaniu z przystankiem izotermicznym w temperaturze 240°C oraz 300°C. Konwencjonalna obróbka cieplna obejmowała hartowanie i odpuszczanie w temperaturze 350°C przez 1 h oraz hartowanie i odpuszczanie w temperaturze 550°C przez 1 h. Czas i temperatura odpuszczania dobrane były tak, aby twardość próbek (po nanostrukturyzacji oraz hartowaniu i odpuszczaniu) była zbliżona. Mikrostruktura stali po różnych obróbkach cieplnych określona była przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Wykazano, że hartowanie izotermiczne w temperaturze 240°C pozwoliło na wytworzenie jednorodnej struktury nanobainitycznej, zbudowanej z płytek bezwęglikowego bainitu, porozdzielanych warstwami austenitu szczątkowego. Podczas hartowania izotermicznego w temperaturze 300°C wytworzono bainit bezwęgli-kowy o submikronowej wielkości ziaren z austenitem szczątkowym w postaci warstw oraz niewielkich bloków. W wyniku konwencjonalnych obróbek hartowania i odpuszczania wytworzono martenzyt odpuszczony. Badania odporności korozyjnej przeprowadzono metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) oraz metodą potencjo dynamiczną, w kwaśnym oraz obojętnym środowisku Na₂SO₄. Odporność korozyjną stali po obróbkach nanostrukturyzacji porównano z odpornością korozyjną stali o strukturze martenzytu odpuszczonego. Otrzymane wyniki wskazują że zarówno w środowisku kwaśnym jak i obojętnym odporność korozyjna stali łożyskowej o strukturze nanokrystalicznej jest zbliżona do odporności korozyjnej tej stali o strukturze martenzytu odpuszczonego. Oznacza to, że duża gęstość granic ziaren w strukturze nanobainitu nie pogarsza odporności korozyjnej stali łożyskowej.

Słowa kluczowe

EN

bearing steel; austempering; nanocrystalline structure; corrosion resistance; nanobainite

PL

stal łożyskowa; hartowność; struktura nanokrystaliczna; odporność na korozję; nanobainit

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 503--509
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skołek E.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, 141 Wołoska Str., 02-507 Warsaw, Poland

autor

Dudzińska K.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, 141 Wołoska Str., 02-507 Warsaw, Poland

autor

Kamiński J.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, 141 Wołoska Str., 02-507 Warsaw, Poland

autor

Świątnicki W. A.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, 141 Wołoska Str., 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] K. J. Kurzydłowski, M. Lewandowska (Eds), Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010.
• [2] C. Garcia-Mateo, F. G. Caballero, H. K. D. H. Bhadeshia, ISIJ International 43, 1238 (2003).
• [3] F. G. Caballero, H. K. D. H. Bhadeshia, K. J. A. Mawella, and D. G. Jones, P. Brown, Materials Science and Technology 18, 279 (2002).
• [4] F. G. Caballero, H. K. D. H. Bhadeshia, Current Opinion in Solid State and Materials Science 8, 251 (2004).
• [5] C. Garcia-Mateo, F. G. Caballero, ISIJ International 45, 1736 (2005).
• [6] W. Burian, J. Marcisz, B. Garbarz, L. Starczewski, Archives of Metallurgy and Materials 59, 1211 (2014).
• [7] H. K. D. H. Bhadeshia, Ironmaking and Steelmaking 32, 405 (2005).
• [8] W. A. Świątnicki, K. Pobiedzińska, E. Skołek, A. Gołaszewski, Sz. Marciniak, Ł. Nadolny, J. Szawłowski, Materials Engineering (Inżynieria Materiałowa) 6, 524 (2012).
• [9] J. Dworecka, K. Pobiedzińska, E. Jezierska, K. Rożniatowski, W. Świątnicki, Materials Engineering (Inżynieria Materiałowa) 2, 109 (2014).
• [10] H. Garbacz, M. Pisarek, K. J. Kurzydłowski, Biomolecular Engineering 24, 559 (2007).
• [11] El-Sayed M. Sherif, Asiful H. Seikh, International Journal of Electrochemical Science 7, 7567 (2012).
• [12] E. Kus, Z. Lee, S. Nutt, F. Mansfeld, Corrosion 62, 152 (2006).
• [13] G. R. Argade, S. K. Panigrahi, R. S. Mishra, Corrosion Science 58, 145 (2012).
• [14] A. Dischino, J. M. Kenny, Journal of Materials Science Letters 21, 1631 (2002).
• [15] R. Mishra, R. Balasubramaniam, Corrosion Science 46, 3019 (2004).
• [16] B. Hadzimaa, M. Janeček, Y. Estrin, H. S. Kim, Materials Science and Engineering A 462, 243 (2007).
• [17] W. Zeiger, M. Schneider, D. Scharnweber, H. Worth, Nanostructured Materials 6, 1013 (1995).
• [18] K. D. Ralston, N. Birbilis, C. H. J. Davies, Scripta Materialia 63, 1201 (2010).
• [19] E. Kus, Z. Lee, S. Nutt, F. Mansfeld, Corrosion 62, 152 (2006).
• [20] A. T. Krawczynska, M. Gloc, K. Lublinska, J Mater Sci. 48, 4517 (2013).
• [21] H. K. D. H. Badeshia, C. Garcia-Mateo, P. Brown, Bainite steel and methods of manufacture thereof, US 20110126946 A1, published 2 June 2011.