Wpływ obróbki cieplnej i odkształcenia plastycznego, powierzchniowego stali 18HGT i 33H3MF na właściwości warstwy wierzchniej azotowanej

• Autorzy: Berkowski L.

Warianty tytułu

EN

The influence of heat treatment and surface plastic s tra in of 18HGT and 33H3MF steelon the properties ofthe nitrided top layer

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dwóch stali konstrukcyjnych (18HGT i 33H3MF) o różnej strukturze; pierwsza to stal tradycyjna stosowana do nawęglania, druga – do azotowania. Próbki nagniatano w przyrządzie do statycznego nagniatania powierzchni walcowej, zamontowanym na tokarce. Elementami nagniatającymi były krążki o średnicy 17,5 mm i długości 150 mm, z nacięciami. Badano wpływ powierzchniowego odkształcenia plastycznego na skutki azotowania jonowego w temperaturze 400oC na strukturę i właściwości warstwy wierzchniej wyżej wymienionej stali. Zmiany strukturalne warstw analizowano pod mikroskopem świetlnym oraz metodą pomiaru twardości z pomocą twardościomierza firmy ZWICK 3212, stosując penetrator Knoopa i obciążenie 0,981 N. Zmiany powierzchniowe oceniano z pomocą profilometru firmy Telysufr-Hobson, porównując (przed i po nagniataniu) parametr chropowatości Ra. Badania wykazały, że oprócz zmian strukturalnych stali obróbka cieplna i nagniatanie powodują istotne zmiany chropowatości powierzchni (parametru Ra). Stale 18HGT i 33H3MF po zabiegach obróbki cieplnej, nagniatania i azotowania jonowego wykazują różne struktury i właściwości. Jedynie w próbce ze stali 18HGT, wyżarzonej, stwierdzono wpływ odkształcenia plastycznego warstwy wierzchniej; wzrost twardości po azotowaniu jonowym. Badane stale 18HGT (tradycyjna do nawęglania) i stal 33H3MF (do azotowania) wykazują wyraźnie różniące się struktury i reagują inaczej na zabiegi obróbki cieplnej, nagniatania i azotowania jonowego. W przypadku stali 18HGT, o pasmowej strukturze, wyżarzonej, nagniatanie spowodowało rozdrobnienie ziaren przy powierzchni i wspomniany już wzrost twardości, a próbki hartowane i ulepszane cieplnie – brak wpływu umocnienia. Stal 33H3MF – po nagniataniu – nie wykazywała zmian strukturalnych i zmian rozkładów twardości po różnych obróbkach.

EN

The paper presents the results of examination of two constructional steels (18HGT and 33H3MF) with different structures; the former is a constructional steel used for carburizing, the latter is used for nitriding. The samples have been burnished in a device for static burnishing of a cylindrical surface, fixed on a lathe. The burnishing elements were disks of 17.5 mm diameter and 150 mm length, with incisions. The investigation concerned the influence of surface plastic strain on the effects of ion nitriding at the temperature of 400oC on the structure and properties of the top layer of the above mentioned steels. The structural changes of the layers have been analysed by means of and optical microscope and by the method of hardness measurement with the application of a ZWICK 3212 hardness tester, using a Knoop penetrator and a load of 0.981 N. Sur-faced changes have been assessed by means of a Telysufr-Hobson profile measurement gauge comparing the parameter of roughness, Ra, before and after burnishing. The investigation has shown that, in addition to structural changes, heat treatment and burnishing result in significant changes of roughness (Ra parameter). The 18HGT and 33H3MF steels show different structures and properties after the operations of heat treatment, burnishing and ion nitriding. Only in an annealed sample of the 18HGT steel, the influence of the top layer plastic strain has been found: increase of hardness after ion nitriding. The examined steels (18HGT, traditional carburizing steel and 33H3MF, for nitriding) show clearly different structures and different responses to the operations of heat treatment, burnishing and ion nitriding. In the case of the 18HGT steel with band structure, annealed, burnishing has resulted in break-up of grains near the surface and the already mentioned increase of hardness; in the case of hardened and toughened samples – no influence of consolidation. The 33H3MF steel has not shown structural changes after burnishing or hardness distribution changes after various treatments.

Słowa kluczowe

PL

obróbka cieplna stali; nagniatanie; azotowanie jonowe; twardość; struktura

EN

heat treatment of steel; burnishing; ion nitriding; hardness; structure

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 2
• Strony: 105--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Berkowski L.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14,61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Nakonieczny A., Pokorska I., Tacikowski J., Stobierski L., Kasprzycka E., Mońka G.: Powierzchniowa obróbka plastyczna materiałów twardych. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji t. 30 nr 1 (2010), s. 135–142.
• [2] Łupicka O. Warcholiński B.: Kształtowanie warstwy wierzchniej w połączonych procesach kulowania i azotowania na przykładzie stali 40HM (42CrMo4). Inżynieria Powierzchni nr 4 (2011), s. 43–49.
• [3] Berkowski L.: Wpływ nagniatania i temperatury azotowania jonowego na właściwości warstwy dyfuzyjnej stali 38HMJ. Obróbka Plastyczna Metali vol. XXVI nr 1 (2015), s. 7–20.
• [4] Berkowski L.: Obróbka cieplno-chemiczna odkształconych plastycznie wyrobów. Projekt badawczy Komitetu Badań Naukowych. Praca INOP, Poznań 1994, 114 s.
• [5] Dragon R.: Wpływ struktury na umocnienie zgniotem i dyfuzję azotu. Praca dyplomowa. Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Poznań 1995, 78 s.
• [6] Edenhofer B., Lerche W., Göhring W.: Gaseous nitrocarburising – problems and solutions with today’s process technology. Heat Treatment of Metals nr 2 (1995), s. 27–33.